Demulsionante en yacimientos petrolíferos industriales

El efecto demulsificante del producto demulsionante (poliéter basado en resina fenólica modificada con isocianato) está estrechamente relacionado con la temperatura. 

La razón principal es que la temperatura puede afectar la actividad de movimiento molecular, la estabilidad de la película de la interfaz de la emulsión y la estabilidad estructural del producto demulsionante. 

Considerando la estructura química del producto demulsionante (el esqueleto rígido de la resina fenólica, los grupos reticulantes/polares introducidos por el isocianato y el equilibrio hidrofílico lipofílico del segmento de poliéter), los efectos de la demulsificación a diferentes temperaturas se pueden analizar en los siguientes intervalos: 

1. Rango de temperatura bajo (<40 °C): La eficiencia de demulsificación es relativamente baja y la velocidad es lenta. A bajas temperaturas, el movimiento térmico molecular es débil. La velocidad de difusión de las moléculas del producto demulsificante a la interfaz agua-petróleo disminuye, y la flexibilidad de los segmentos de poliéter se ve limitada por el entorno de baja temperatura, lo que dificulta su expansión completa. Como resultado, la capacidad de adsorción del producto demulsificante con los emulsionantes naturales del petróleo crudo (como asfaltenos y resinas) disminuye. Al mismo tiempo, la viscosidad de la emulsión de petróleo crudo es alta a bajas temperaturas y la resistencia a la sedimentación de las gotas de agua tras la coalescencia es alta, lo que retrasa aún más el proceso de deshidratación. 

Manifestación del efecto: La velocidad de demulsificación es lenta (el tiempo de deshidratación puede prolongarse en más del 50%), la tasa de deshidratación es relativamente baja (generalmente <70%) y el contenido de agua en la fase oleosa es relativamente alto. Sin embargo, debido a ciertos efectos polares que los grupos carbamato y los grupos hidroxilo fenólicos introducidos por la modificación con isocianato aún pueden mantener a bajas temperaturas, aún presenta cierta actividad demulsificante para crudos ligeros o emulsiones de baja viscosidad (por ejemplo, con un contenido de agua <30%), pero la eficiencia es menor que a temperaturas medias y altas. 

2. Rango de temperatura media (40-100 °C): La eficiencia de demulsificación es máxima y el rendimiento integral es óptimo. Este rango de temperatura es el ideal para este tipo de demulsificador por las siguientes razones: 

Actividad molecular mejorada: A medida que aumenta la temperatura, el movimiento de las moléculas del producto demulsionante se acelera y la flexibilidad de los segmentos de poliéter (especialmente los segmentos hidrófobos) aumenta. Pueden difundirse rápidamente a la interfaz de agua y petróleo. A través de grupos polares (grupos hidroxilo fenólicos, grupos carbamato), pueden formar enlaces de hidrógeno o fuerzas de Van der Waals con los componentes polares en la película de la interfaz (como los grupos carboxilo e hidroxilo de las resinas), reemplazando eficientemente a los emulsionantes naturales y alterando la estabilidad de la película de la interfaz. Viscosidad de emulsión reducida: A temperaturas medias, la viscosidad de la emulsión de petróleo crudo disminuye significativamente (especialmente para petróleo crudo pesado), la resistencia a la sedimentación de las gotas de agua después de la coalescencia disminuye y la velocidad de deshidratación se acelera (por lo general, la deshidratación principal puede completarse en 30-60 minutos). 

Estabilidad estructural apropiada: El esqueleto de resina fenólica en sí tiene una excelente resistencia al calor (la temperatura de descomposición suele ser de 200 ℃), y los enlaces carbamato introducidos por el isocianato son estables por debajo de 100 ℃, sin hidrólisis o descomposición obvias, lo que garantiza que la actividad del demulsionante no decaiga. 

Manifestación del efecto: La tasa de deshidratación puede superar el 90%, el contenido de agua en la fase oleosa se puede reducir a menos del 0,5% y la claridad de la fase acuosa es alta (con pocos sólidos en suspensión). Es particularmente eficaz para emulsiones de crudo pesado con alto contenido de gomas y asfaltenos (contenido de agua del 30% al 70%), y tanto la velocidad de demulsificación como la minuciosidad de la deshidratación son mejores que las de los demulsificantes de poliéter convencionales. 

3. Alto rango de temperatura (100-150 °C): La eficiencia de demulsificación es estable, pero es importante destacar la estabilidad térmica. En el rango de 100-150 °C, el producto demulsificante mantiene una alta actividad: el movimiento molecular se intensifica aún más, la película de interfase se rompe con mayor rapidez y la viscosidad de la emulsión de crudo es extremadamente baja, por lo que la velocidad de sedimentación de las gotas de agua es extremadamente rápida. La eficiencia inicial de deshidratación es incluso mayor que a temperaturas medias (por ejemplo, a 120 °C, la tasa de deshidratación puede alcanzar el 95 % en 30 minutos). El esqueleto de resina fenólica y los segmentos de poliéter presentan una excelente estabilidad a esta temperatura. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que los enlaces carbamato introducidos por el isocianato pueden sufrir una ligera hidrólisis a temperaturas elevadas a largo plazo (<130 °C, que duran varias horas), lo que da como resultado una disminución de los grupos polares y una ligera disminución de la actividad del producto demulsionante (la tasa de deshidratación puede disminuir entre un 3 % y un 5 %). 

Aplicable para productos demulsionantes: es adecuado para fluidos producidos a alta temperatura en pozos profundos (como temperaturas de yacimiento de 120-140 ℃) o procesos que requieren un rompedor de emulsiones de acción rápida y alta temperatura (como el pretratamiento antes de la electrodeshidratación). 

Sin embargo, se debe controlar la duración de la exposición a altas temperaturas (generalmente se recomienda que sea ≤4 horas) para evitar una disminución de la actividad. 

4. Temperatura extremadamente alta (150 °C): La eficiencia de demulsificación disminuye significativamente, por lo que no se recomienda el uso de demulsificantes para uso industrial. Cuando la temperatura supera los 150 °C, se intensifica la hidrólisis de los enlaces carbamato introducidos por la modificación con isocianato, e incluso puede producirse una degradación parcial del esqueleto de la resina fenólica, lo que provoca la destrucción de la estructura molecular del demulsificante. 

Una gran cantidad de grupos polares disminuye, lo que reduce significativamente la capacidad de unión a la película de interfaz. Los segmentos de poliéter pueden romperse debido a la oxidación a alta temperatura, lo que altera el equilibrio hidrofílico-lipófilo y dificulta su adsorción eficaz en la interfaz aceite-agua. 

Manifestación del efecto: la tasa de deshidratación cae drásticamente por debajo del 70%, la fase oleosa arrastra una gran cantidad de agua y la fase acuosa se vuelve turbia (el contenido de aceite aumenta), perdiendo su valor de aplicación práctica. 

La temperatura óptima de demulsificación para el poliéter a base de resina fenólica modificada con isocianato es de 40 a 100 °C, a la cual la eficiencia de demulsificación es alta, la velocidad es rápida y la deshidratación es completa. Puede usarse de forma estable en el rango de 100 a 150 °C, pero es necesario controlar la duración de la exposición a altas temperaturas. La eficiencia es relativamente baja por debajo de 40 °C, y el efecto disminuye significativamente por encima de 150 °C debido a daños estructurales. En aplicaciones prácticas, en combinación con el tipo de crudo (ligero/pesado), el contenido de agua de la emulsión y la temperatura de extracción, la temperatura del proceso debe controlarse entre 40 y 150 °C (preferiblemente entre 60 y 120 °C) para alcanzar su máximo rendimiento.

Atributos específicos de la industria

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