MX2013001183A - Desemulsificante para petroleo crudo a baja temperatura. - Google Patents

Abstract

La presente invención proporciona una novedosa composición de desemulsificante para la deshidratación de petróleo crudo proveniente de la zona petrolera KU MALOOB ZAAP y que tiene un alto contenido de agua. Dicha composición se compone de una mezcla de productos químicos que reducen considerablemente la tensión superficial del agua y provoca la dispersión de los aceites permitiendo la separación de las fases a una temperatura de 25°C a 30°C, realizando la eliminación de agua fácilmente sin arrastrar crudo, debido a la interfase formada mediante la misma.

Description

i DESEMULSIFICANTE PARA PETRÓLEO CRUDO A BAJA TEMPERATURA DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a una nueva composición desemulsificante para deshidratar petróleo crudo que sale de lbs pozos de explotación, la cual se compone de una mezcla de productos químicos que reducen considerablemente la tensión superficial del agua y provoca la dispersión de los aceites permitiendo la separación de las fases, realizando la eliminación de agua fácilmente sin arrastrar crudo, debido a la interfase formada mediante la composición. i i ANTECEDENTES En la producción actual de petróleo, el agua es un producto secundario inevitable. De hecho, casi el 90% del crudo contiene emulsiones de petróleo y agua. La invasión gradual dé agua en las formaciones petrolíferas y la llegada de métodos de recuperación secundarios y terciarios necesariamente conduce al desarrollo de nuevas tecnologías pára romper las emulsiones de petróleo crudo y agua.

Los desemulsificantes se diseñan para resolver las emulsiones causadas por el proceso de extracción y producción de i petróleo crudo. El resultado esperado es un petróleo crudo sustancialmente anhidro al menor costo posible para el I operador. Hace más de 50 años que se han estado desarrollando este tipo de productos. Los operadores esperan lograr cada vez una mejor separación de petróleo del agua y de una manera i excepcionalmente rápida. i I I Las nuevas áreas de investigación incluyen la optimización de I la producción mediante la reducción de la viscosidad en el fondo del pozo y la separación mejorada de las emulsiones de crudo pesado, como las que se encuentran en los procesos de recuperación de drenaje por gravedad asistido con vapor i (SAGD). Los desemulsificantes deben ofrecer los beneficios que se muestran a continuación, incluyendo: I Separación rápida y bien definida • i No contener metales pesados ni haluros orgánicos agregados Versatilidad al tratar todo tipo de emulsiones • ; Manipulación práctica y fácil dispersión i En materia de pozos petroleros, no hay un "desemulsificante universal". La cantidad y el tipo de químicos a inyectar en un pozo para lograr una desemulsificación de agua y aceite dépende de las características de cada pozo y ningún pozo es igual a otro. Actualmente, se maneja un sistema de producción I en el cual se utilizan separadores bifásicos (separa gas y liquido) y trifásicos (separan gas, agua y aceite). Si un pozo produce mas de 2% de agua, se debe buscar alguna forma de manejar el agua para evitar que se mezcle con el crudo. Actualmente lo hacen con separadores trifásicos, pero es muy costoso y además se requieren varios separadores. Frente al problema de que un pozo produzca agua, se tiene tres opciones: (i) utilizar separadores trifásicos, (ii) tratar el crudo inyectando químicos al pozo para reducir el porcentaje i I dé agua o (iii) bajar la apertura de la válvula de salida del i crudo con el estrangulador y poner más presión hacia el pozo producir menos agua y gas (y consecuentemente menos petróleo crudo) . Estrangular el pozo genera pérdidas económicas. Por otra parte, utilizar separadores trifásicos es muy costoso.

Pbr lo anterior es importante contar con un desemulsificante adecuado para su uso en el sistema KU MALOOB ZAAP que trata de manejar el agua sin tener que estrangular el pozo o i separar el crudo.

La zona petrolera KU MALOOB ZAAP comprende, entre otros, los i pozos BACAB y LUM .

Las condiciones del pozo LUM son las siguientes: -| El crudo en superficie se encuentra a una temperatura de 50 a 60 °C pero en el trayecto en que es transportado a BACAB por tubería submarina se enfría hasta llegar a los 25-30 °C. i i I -! El crudo de LUM tiene aproximadamente un 1.2% y hasta 18% i ¡de agua (cuando el pozo está estrangulado) y de hasta un 40% i ¡(cuando el pozo no está estrangulado) . i -¡ El pozo LUM ha estado produciendo mucha agua, por ello, para evitar que produzca agua, lo que se hace es proceder a estrangular el pozo (cerrar las válvulas para que no fluya ¡tanto crudo) . Actualmente, el pozo LUM tiene dos plataformas ¡estranguladas porque están produciendo mucha agua. Esto ¡disminuye su producción y genera pérdidas económicas.

El propósito de cualquier desemulsificante en este pozo es disminuir y separar el agua (que las sustancias hidrofílicas sé queden al fondo y las hidrofóbicas salgan a la superficie) para evitar que se estrangulen sus válvulas.

. I ¡ Los pozos LUM y BACAB se encuentran conectados, de modo tal que cuando se transporta el crudo de LUM a BACAB (como la está dentro del lecho marino) , en una distancia de sólo 5 kilómetros el crudo se enfría y pasa de estar a una i temperatura de 60 grados a una de 25 a 30 grados centígrados. i i I Por ello, es necesario inyectar un desemulsificante en LUM qüe trabaje a una temperatura de 25-30 grados, de modo tal cuando llegue a BACAB por la tubería submarina, la emulsión ya este rota. De igual modo, el crudo de BACAB I también debe ser tratado con algún desemulsificante, ya que en cierto punto los crudos de LUM y BACAB se juntan y de nada i serviría separar el agua del crudo en LUM si cuando se junta con el crudo de BACAB, el crudo de LUM volverá a tener agua. i i Un barril de crudo, de acuerdo con las prácticas y I especificaciones generalmente aceptadas en materia de calidad de petróleo, no puede tener más de 0.5% de agua, por ello, si el crudo que sale del pozo tiene más de este porcentaje, no podrá venderse (ello origina la necesidad de inyectar i d semulsificantes para que el crudo salga a superficie con la menor cantidad de agua posible) .

En la patente X245434, "COMPOSICION MEJORADA DESEMULSI FICANTE PARA MEZCLAS DE CONDENSADOS DE HIDROCARBUROS LÍGEROS-AGUA", se describe una composición para deshidratar los condensados producidos, el cual incluye alto contenido de material inorgánico confinado en el orgánico. El producto I esta constituido de tres surfactantes básicos, que actúan I como rompedores de emulsión condensado de hidrocarburos ligeros-agua, estos componentes están disueltos en una mezcla dé solventes, siendo uno aromático y el otro, un alcohol. La í combinación de estos surfactantes básicos, da como resultado i un producto terminado para romper la emulsión condensado de hidrocarburos ligeros- agua.

I La patente MX242675 "UNA COMPOSICION MEJORADA DE UN DESEMULSIFICANTE PARA SER UTILIZADO EN LA DESHI DRATACION DE CRUDOS PARAFINOSOS AL SALIR DE LOS POZOS", proporciona un aditivo para humectar los sedimentos, romper la emulsión y dispersar la parafina, para deshidratar y disminuir al máximo la sal y el agua del crudo a temperatura ambiente mediante asentamiento en tanques, para ser enviado a su procesamiento a¡ refinería, cuya novedad reside en la formulación de compuestos que superan en comportamiento y economía a los aditivos, seleccionando los componentes óptimos como son rompedor de emulsión dispersante de parafinas, reductor de sal y fijador de interfase. i i I Pór su parte la patente MX242671 "COMPOSICION DESEMULSIFICANTE MEJORADA PARA REALIZAR EL ROMPIMIENTO DE LA I EMULSION DE CONDENSADO CON AGUA DURANTE LA SEPARACION DE GAS EN POZOS", proporciona un aditivo para humectar la sal y los sedimentos, romper la emulsión para deshidratar y disminuir al máximo el agua del condensado a temperatura ambiente mediante asentamiento en tanques, para ser enviado a su procesamiento al complejo petroquimico, cuya novedad reside i en la formulación de compuestos que superan en comportamiento y¡ economía a los aditivos actuales, para lo cual se realizó la evaluación de cada uno de los componentes en pruebas a nivel laboratorio, para seleccionar los componentes óptimos i como son: rompedor de emulsión, fijador de interfase y limpiador de agua.

En la patente MX165226, "COMPOSICION DESEMULSIFICANTE MEJORADA", se hace referencia a una composición d^semulsificante mejorada, caracterizada porque comprende los siguientes componentes en los porcentajes en volumen que se indican; tensoactivo con núcleo de etilen diamina 10-30 por ciento, tensoactivo con núcleo de propilenglicol 10-30 por ciento, tensoactivo con núcleo de resina fenólica 5-25 por cjento, aromáticos pesados 20-50 por ciento y alcohol alifático 5-20 por ciento.

I Y¡en la patente MX163794, "COMPOSICION DESEMULSI FICANTE PARA I EL TRATAMIENTO DE CRUDO MARINO LIGERO", se describe una I composición desemulsificante para el tratamiento de crudo marino ligero, caracterizado porque se encuentra constituida i por: amidas propoxi-etoxiladas de peso molecular del orden de 1800 a 2200 en una proporción de 26 a 36 partes en peso; gíicol polioxiet ilado de peso molecular del orden de 2200- i i 2600 en una proporción de 7 a 12 partes en peso; dietanol amida de ácidos grasos de peso molecular del orden de 7800 a 8$00 en una proporción de 3 a 6 partes en peso, resina fenólica oxialquilada de peso molecular del orden de 1600 a 2800 en una proporción de 3 a 7 partes en peso; ácido dodecil béncen sulfónico en una proporción de 0.5 a 1.5 partes en I i I I I peso; y el resto hasta complementar 100 partes en peso de una í mezcla de solventes alquilar!lieos o aromáticos pesados.

Recientemente la solicitud mexicana número de serie I YU/a/2005/000007, denominada' "DESEMULSIFICANTE SOLUBLE PARA PETROLEO TIPO PESADO Y EXTRAPESADO" , describe un producto desemulsificante soluble para petróleo, el cual es una formulación soluble en aceite y dispersable en agua, diseñado específicamente para el rompimiento de emulsiones y deshidratación de aceite crudo tipo Maya, que contienen i agentes emulsificantes diversos, orgánicos e inorgánicos, tales como parafinas, asfáltenos, resinas, sales minerales, etc., esta constituido a base de una mezcla de diversos intermedios seleccionados mediante la técnica de prueba de botella de muestras representativas de crudo. i i Igualmente la solicitud MX/a/2012/008692 intitulada "COMPOSICIONES DESEMULSIFICANTES Y METODOS PARA SEPARAR EMULSIONES QUE USAN LAS MISMAS" provee una composición desemulsificante que comprende una mezcla de a) una emulsión; y! b) una cantidad efectiva de desemulsificante de un poliéter de silicio no entrelazado. También provee un método para separar emulsiones usando la composición desemulsificante tratada .

DE LA INVENCIÓN Es uno de los objetos de la presente' invención proporcionar una composición desemulsificante mejorada para deshidratar i crudos extraídos de pozos de explotación, para ser deshidratados y permitir la entrega a la refinería.

Un segundo objeto de la presente invención es proporcionar unja composición mejorada que rompa la emulsión de agua y aceite (crudo) contenida en el pozo petrolero a una temperatura de 25°C a 30°C precisamente para facilitar la eJpulsión del crudo sin agua por el pozo.

I ESPECIFICACIÓN DE LA INVENCIÓN El aditivo desemulsificante, ha sido diseñado de tal manera que la dosificación de sus componentes es muy baja en comparación a otros desemulsificantes a base de solamente bajses orgánicas, de esta forma, comprende los siguientes i próductos : ij . 1.75% en volumen de una mezcla de hidrocarburos, CIO, j aromáticos menos del 1% de naftalenos del 20 al 25%; i alquilfenol alcoxilado del 2.5 al 10%en peso, la cual se encuentra disponible bajo el nombre comercial de Kemelix II) . 6.75% en volumen de una composición que comprende el 29% en peso de ácido 2-propenoico, polímero con 4 ( 1 , 1-dimetil etil) fenol, formaldehido, 2 , 5-furandiona , metiloxirano, 4-nonilfenol y oxirano; 13% en peso de formaldehido, polímero con 4-nonilfenol ramificado, oxido de etileno y oxido de i propileno; 10% en peso de formaldehido, polímeros con 4- ( 1 , 1-dimetiletil ) fenol , metiloxirano y oxirano; y el 3% en peso de formaldehido, polímero con 4-nonilfenol y oxirano. La cual se encuentra disponible bajo el nombre comercial de DRM i 9510.

III). 1.5% en volumen de un alcohol alquidico, disponible bajo el nombre comercial SB 638.

IV) . 5% en volumen de una mezcla del 75 al 81% de una Resina aícoxilada de fenol formaldehido; del 11 al 19% de Xilenos, 12 3 al 6% de Aromáticos pesados de petróleo y del 1 al 2% etilbenceno .

I V) . 5% en volumen de una mezcla de hidrocarburos, CIO, aromáticos menos del 1% de naftálenos del 20 al 25%; I alquilfenol alcoxilado del 2.5 al 10%. La cual se encuentra cómercialmente disponible bajo el nombre comercial de D309. ) . 5% en volumen de un surfactante no iónico que comprende C14H220 (C2H40) n, Octilfenol etoxilado. Punto de ebullición 212-225 °F; punto de congelamiento 0-45 °F; punto de ignición aproximadamente 300 °F. Disponible cómercialmente como GlO 3 L 5. i I VII) . 5% en volumen de un surfactante no iónico, Octilfenol etoxilatado, con punto de ebullición de 212-230°F, punto de congelación 60°F, punto de ignición mayor a 300 °F.

Disponible cómercialmente bajo la denominación GlO 12.

VII) . 70% en volumen de Xileno. i Las ventajas que presenta esta formulación frente a otras en el estado de la técnica es: Existen en el mercado muchos desemulsificantes para crudo a base de componentes orgánicos exclusivamente. A esta formulación se le ha agregado un componente inorgánico a base de silicona que incrementa el rendimiento del desemulsificante en un 5%.

Este desemulsificante se hizo especialmente para el pozo LUM, debido a que en el proceso de transporte del pozo LÜM al pozo BACAB el crudo baja de temperatura y seiria muy difícil y costoso calentarlo dentro del lecho marino para que el desemulsificante sirva (un desemulsificante normalmente trabaja a una temperatura de 50 a 60 grados centígrados, pero no a menor temperatura). Para resolver este problema, se desarrolló esta fórmula que NO trabaja a la misma temperatura que todos los desemulsificantes existentes en el mercado (50 a 60 grados centígrados) . El desemulsificante objeto de la presente invención ha demostrado su efectividad a una temperatura de 30 grados centígrados, a pesar de que tarda el mismo tiempo que i otros desemulsificantes en romper la emulsión (2 a 3 horas ) .

Para evaluar la eficiencia del producto obtenido se utiliza eí Método de la Prueba de Botella, con lo cual se simula un tanque deshidratador (Gum-Barrel ) , la cual es una medición de la concentración de agua después de la separación.

El Método de la Prueba de Botella consiste en efectuar primeramente el corte de agua del crudo, el cual se determina mediante la mezcla de 50 partes (vol) de una muestra de petróleo crudo con 50 pates (vol) de xilenos y con désemulsificante altamente eficiente (Knockout dropper) en dosis suficiente para separar completamente el agua del j crudo. Después se centrifuga a 3600 rpm durante 5 minutos y se determina la cantidad de agua presente en la muestra, I corte de agua.

En las pruebas de botella se colocan 100 mi de aceite crudo, i se agitan vigorosamente ya continuación se colocan en baño maría a la temperatura determinada y durante el tiempo característico de los separadores de campo. Se determina por observación directa la cantidad de agua separada, las botellas están graduadas, a intervalos de tiempo de 15 minutos. Al final del proceso de separación se obtiene la fase acuosa separad del crudo y una interfase de emulsión agua/aceite. Se toma una muestra del crudo cercana a la iñterfaz agua/aceite sin perturbar o mezclar a la misma. La muestra de crudo se divide en dos partes iguales en volumen; una primera muestra se mezcla a volumen igual con xilenos en un tubo graduado de centrifuga a 3600 rpm. Se agita vigorosamente la mezcla y se centrifuga a 3600 rpm durante 5 minutos, al concluir el tiempo se toma la lectura de agua i separada (Wl, agua libre) . A la segunda muestra de crudo se agrega la cantidad determinada de desemulsificante, se agita vigorosamente y se centrifuga a 3, 600 rpm durante 5 I minutos, se determina la cantida de agua separada (W2 contenido total de agua) . La diferencia entre el agua total y el agua libre, W2- 1, es la emulsión sin resolver o vigente en a muestra. La comparación entre el valor obtenido con el desemulsificante altamente eficiente (Knockout dropper)y el valor obtenido con el desemulsificante de prueba se caracteriza la efeiciencia del mismo. la tabla 1 se muestran los resultados de la prueba de botella para la composición de desemulsificante objeto de la presente invención aplicada a una muestra de p.etróleo crudo proveniente del pozo LUM conteniendo aproximadamente entre un 0† 2 % a un 1.6% de agua libre y entre un 1.1% a un 6% de agua total.

Los resultados muestran la efectividad del desemulsificante objeto de la presente invención, pues a la temperatura de 3(D°C se elimina la emulsión agua-crudo en un tiempo I aproximado de entre 2 a 3 horas y, asi, el agua residual es posible mantenerla dentro de los estándares establecidos.

Claims (1)

1. ! REIVINDICACIONES 1.- Una composición desemulsificante para deshidratar petróleo crudo que sale de los pozos de explotación y que contiene cantidades elevadas de agua caracterizada porque comprende los siguientes componentes: I). una mezcla de hidrocarburos, CIO, aromáticos menos del 1% de naftalenos del 20 al 25%; alquilfenol alcoxilado del 2.5 aí 10% en peso. ik) . una composición que comprende el 29% en peso de ácido 2-piropenoico, polímero con 4 ( 1 , 1-dimetil etil) fenol, formaldehido , 2 , 5-furandiona , metiloxirano, 4-nonilfenol y oxirano; 13% en peso de formaldehido, polímero con 4-nónilfenol ramificado, oxido de etileno y oxido de propileno; 1 % en peso de formaldehido, polímeros con 4- (1,1-dimetiletil ) fenol , metiloxirano y oxirano;y el 3% en peso de f¡ormaldehido, polímero con 4-nonilfenol y oxirano. III) . un alcohol alquidico. IV) . una mezcla del 75 al 81% de una Resina alcoxilada de fenol formaldehido; del 11 al 19% de Xilenos, del 3 al 6% de Aromáticos pesados de petróleo y del 1 al 2% etilbenceno. V¡) . una mezcla de hidrocarburos, CIO, aromáticos menos del 1% del 20 al 25%; alquilfenol alcoxilado del 2.5 i i I VI ) . un surfactante no iónico que comprende C14H220 (C2H40) n, Octilfenol etoxilado. VII) . un surfactante no iónico, Octilfenol etoxilatado; y VIII) . Xileno. j 2 j. - La composición desemulsificante de t acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende 1.75 de I; 6-.?5 de II; 1.5% de III; 5% de IV; 5% de V; 5% de VI; 5% de i i VII y 70% de VIII. 31 - La composición desemulsificante de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el surfactante VI tiene una Punto de ebullición 212-225 °F; punto de i congelamiento 0-45 °F; punto de ignición aproximadamente 300 I °]F. 4,.- La composición desemulsificante de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el componente C tiene con punto de ebullición de 212-230°F, punto de congelación 60°F, punto de ignición mayor a 300 °F. i 5|. - La composición desemulsificante de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque logra romper la i I emulsión de agua y aceite cuando el crudo se presenta temperatura de 25°C a 30°C. i