Desemulsionante Deshidratación en agua producida

El aditivo demulsionante para petróleo crudo es uno de los agentes químicos fundamentales en el tratamiento de los fluidos producidos en la extracción de petróleo y gas. 

Su función principal es interrumpir las emulsiones estables de petróleo y agua en los fluidos producidos, lo que permite una separación eficiente del petróleo y el agua y sienta las bases para la posterior recolección y transporte de petróleo crudo, la refinación y el tratamiento conforme de las aguas residuales. 

La siguiente explicación se presenta desde los aspectos de antecedentes de la aplicación, mecanismo de acción, escenarios específicos y puntos clave: 

1. Antecedentes de la aplicación de la deshidratación con demulsionantes en agua producida: Formación y riesgos de las emulsiones en fluidos producidos. Durante la extracción de petróleo y gas, el petróleo crudo se mezcla con el agua de formación y el agua inyectada (como la inyección de agua y las soluciones de polímeros en la recuperación secundaria/terciaria de petróleo) bajo los efectos de alta presión, cizallamiento y agitación. Mientras tanto, los emulsionantes naturales de la formación (como asfaltenos, resinas, parafinas, partículas de arcilla, etc.) se adsorben en la interfaz petróleo-agua, formando emulsiones estables (comúnmente agua en petróleo [W/O], petróleo en agua [O/W] o emulsiones complejas). 

Estas emulsiones estables pueden causar los siguientes problemas: un aumento del contenido de agua en el petróleo crudo, lo que incrementa el consumo de energía para el transporte (la presencia de agua aumenta la viscosidad y la densidad). En el refinado posterior, el agua puede provocar corrosión de los equipos y envenenamiento del catalizador. Si las aguas residuales oleosas se vierten directamente, contaminarán el medio ambiente y provocarán un desperdicio de recursos petroleros. La alta estabilidad de la emulsión puede obstruir tuberías y equipos, lo que afecta la eficiencia de la extracción. 

2. Mecanismo de acción del aditivo demulsionante para petróleo crudo.

El aditivo demulsionante para petróleo crudo altera la estabilidad de las emulsiones y promueve la separación del petróleo y el agua a través de los siguientes métodos: 

1) Adsorción competitiva en la interfaz: Los aditivos demulsionantes para moléculas de agentes de petróleo crudo (como poliéteres y aminas) tienen mayor probabilidad de adsorberse en la interfaz petróleo-agua que los emulsionantes naturales, reemplazando a los emulsionantes originales y debilitando la resistencia de la película interfacial. 

2) Reducción de la tensión interfacial: Los grupos hidrofílicos-lipofílicos del aditivo demulsionante para moléculas de agente de petróleo crudo (con un valor HLB apropiado) pueden reducir la tensión interfacial entre el petróleo y el agua, lo que facilita que las gotas pequeñas colisionen y se fusionen. 

3) Destrucción de la estructura de la película interfacial: Algunas composiciones de aditivos demulsionantes (como los catiónicos) pueden neutralizar la carga de los emulsionantes naturales (que tienen carga negativa), destruyendo así la estabilidad eléctrica de la película interfacial. O bien, mediante el entrelazamiento de cadenas moleculares, aumenta la fragilidad de la película interfacial, haciéndola propensa a la rotura. 

4) Promoción de la coalescencia de gotas: la deshidratación en el agente de agua producida puede conectar múltiples gotas pequeñas a través de un efecto de "bridging", promoviendo su agregación en gotas grandes, que eventualmente se sedimentan y se separan debido a la diferencia de densidad. 

3. Escenarios de aplicación específicos 

La aplicación del agente deshidratador en agua producida abarca todo el proceso de tratamiento del fluido producido. Los escenarios clave incluyen: 

1) Boca de Pozo y Enlaces de Recolección y Transporte: Tras la descarga del fluido producido desde la boca de pozo, se somete a una separación preliminar (como en un desprendimiento de agua libre). La adición de un agente desemulsionante para deshidratación de emulsión en este momento permite eliminar rápidamente el agua libre, reduciendo el contenido de agua del crudo (de más del 50 % a menos del 10 %) y disminuyendo la carga de tratamiento posterior. Para crudos de alta viscosidad y alto contenido de ceras, se suelen utilizar aditivos desemulsionantes para agentes de crudo en combinación con reductores de viscosidad e inhibidores de parafina para mejorar la eficiencia de la recolección y el transporte. 

2) Proceso de deshidratación de petróleo crudo

Deshidratación termoquímica: Se añade un agente deshidratante al agua producida bajo condiciones de calentamiento (40-80 °C, reduciendo la viscosidad) y la mayor parte del agua se separa mediante sedimentación estática. Esto es adecuado para emulsiones de estabilidad media a baja. 

Deshidratación Electroquímica: Para emulsiones de alta estabilidad (como el tipo W/O con un alto contenido de emulsionantes), bajo la acción de un campo eléctrico (las gotas de agua se mueven direccionalmente con carga), combinado con un demulsionante para promover la colisión y coalescencia de las gotas de agua, reduciendo en última instancia el contenido de agua del petróleo crudo a menos de 0,5% (cumpliendo con el estándar de exportación). 

3) Tratamiento de aguas residuales aceitosas 

Las aguas residuales generadas tras la deshidratación de los fluidos producidos presentan un alto contenido de aceite (1000-10 000 mg/L) y requieren un tratamiento adicional (para cumplir con los estándares de reinyección o vertido). Para la emulsión de aceite en agua en las aguas residuales, se debe añadir un aditivo demulsionante soluble en agua para petróleo crudo a fin de romper la película interfacial de las gotas de aceite, lo que provoca que estas se aglutinen y floten. Posteriormente, mediante procesos como flotación y filtración, el contenido de aceite se reduce a menos de 10 mg/L. 

4) Tratamiento de fluidos producidos especialmente 

Fluidos producidos para la recuperación terciaria de petróleo: como los fluidos producidos por inyección de polímeros (que contienen PAM) y por inyección de ASP (que contienen álcali, surfactante y polímero). Las emulsiones presentan una estabilidad extremadamente alta. Se requieren agentes de deshidratación especiales resistentes a la sal y a los álcalis en agua producida (como poliéteraminas modificadas y copolímeros de bloque), y la demulsificación se logra mediante una estructura molecular resistente a ambientes hostiles. 

Fluidos de Producción de Petróleo Pesado/Extrapesado: Debido al alto contenido de asfaltenos y resinas, las emulsiones presentan una alta viscosidad. Se requiere la deshidratación en agentes de agua producida con un alto valor HLB (como copolímeros de bloque de polioxietileno-polioxipropileno), junto con altas temperaturas (100-200 °C) para mejorar la demulsificación. 

4. Selección y puntos de aplicación del aditivo demulsionante para petróleo crudo 

1) Compatibilidad: El tipo de demulsionante deshidratante debe seleccionarse según el tipo de emulsión (agua/aceite o aceite/agua), las propiedades del petróleo crudo (densidad, viscosidad, composición de los emulsionantes) y la calidad del agua (grado de mineralización, pH). Los demulsionantes no iónicos son los más utilizados (como los poliéteres); los catiónicos son adecuados para sistemas con alto contenido de arcilla. 

2. Control de la dosis: La dosis suele ser de 50 a 500 mg/L (según el fluido producido). Una dosis excesiva puede causar emulsificación secundaria, y la dosis óptima debe determinarse mediante pruebas en botella. 

3. Coordinación del proceso: El efecto de demulsificación está estrechamente relacionado con la temperatura, el tiempo de residencia y la intensidad de agitación (por ejemplo, la temperatura alta acelera la demulsificación pero aumenta el consumo de energía y es necesario lograr un equilibrio). 

4. Requisitos ambientales: Se debe dar preferencia a los agentes deshidratantes demulsionantes biodegradables y de baja toxicidad (como los productos poliméricos naturales modificados) para evitar la contaminación del suelo o las aguas subterráneas. 

5. Tendencias de desarrollo Con el avance de la extracción de petróleo y gas hacia pozos profundos, petróleos pesados y campos de recuperación de petróleo terciario, la deshidratación de emulsiones demulsionantes se está desarrollando hacia:

Alta eficiencia (dosis baja, demulsificación rápida), multifuncionalidad (combinando demulsificación, reducción de viscosidad y prevención de incrustaciones), respeto al medio ambiente (biodegradable) e inteligencia (diseño personalizado de la estructura molecular para fluidos producidos específicos) para cumplir con los requisitos de tratamiento de fluidos producidos complejos. 

En resumen, el agente deshidratante demulsionante es crucial para lograr la purificación del petróleo crudo y un tratamiento de aguas residuales conforme al alterar con precisión la estabilidad de las emulsiones en los fluidos producidos, lo que influye directamente en el desempeño económico y ambiental de la extracción de petróleo y gas.

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