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análisis parafinas

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camila grandas

on 28 February 2013

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Transcript of análisis parafinas

DEFINICIÓN Las parafinas son productos cerosos derivados del petróleo; este término proviene de latín ¨parum affinis¨lo que significa que tiene poca afinidad. Características Según la cantidad de átomos de carbono C6 - C16 Líquidas C16-C25 Ceras blandas C25 - C60 Ceras cristalinas duras Las parafinas existen como: Con 5 o menos átomos de carbono Gas( metano, etano, propano, etc) 3 Depositan en el fondo de los tanques de almacenamiento Tipos de Cristales 62°C – 104°C 48°C- 60°C Cadenas normales Punto de fusión Cadenas ramificadas Principalmente formada Parafinas Micro Cristalinas Parafinas Cristalinas Placas Malformados Agujas
Clasificación de Parafinas 1 4 Según la cantidad de átomos de carbono C6 - C16 Líquidas C16-C25 Ceras blandas C25 - C60 Ceras cristalinas duras Las parafinas existen como: Con 5 o menos átomos de carbono Gas( metano, etano, propano, etc) 4 Depositan en el fondo de los tanques de almacenamiento Tipos de Cristales 62°C – 104°C 48°C- 60°C Cadenas normales Punto de fusión Cadenas ramificadas Principalmente formada Parafinas Micro Cristalinas Parafinas Cristalinas Placas Malformados Agujas
Clasificación de Parafinas Mecanismos de depositación de parafinas El punto crítico donde puede iniciar la precipitación y acumulación de parafina es en la tubería de producción. 5 La precipitación de parafinas puede ocurrir: Tomado de: Pagina oficial Chihuahua. Proyecto de pozos profundos. YACIMIENTO Problemas durante la producción Problemas durante la producción Consecuencias de la depositación de las parafinas Problemas inherentes a las parafinas Reducción del diámetro de la garganta del poro Problemas en la formación

-Reducción de la permeabilidad Daños a la formación y obstruye orificios cañoneados -Trasporte por oleoductos

-Disminución del nivel de fluido en los sistemas de almacenamiento

-Cierre del pozo
Bloqueo de tuberías Bloqueos, incidir en el daño a la formación.

Reduce la producción de hidrocarburos

Falla en equipos de subsuelo y superficie.

Cierre de pozos, perdidas económicas ayuda especializada.

AUMENTO DE COSTOS de prevención y tratamiento 3 2 1 4. Durante el transporte del
crudo por oleoductos. 3. Las facilidades de producción 2. La cara del pozo 1. Dentro del yacimiento FACILIDADES
DE PRODUCCION PLANTAS Fuente: Diapositivas de estudios integrados, Ingeniería de yacimientos. La precipitación y depositación de parafinas se manifiesta en todas las etapas de la producción de petróleo: Consecuencias de la precipitación Factores que controlan la depositación de parafinas 1. Efecto de la temperatura: la temperatura influye en la solubilidad de la parafina dentro del crudo. Si la temperatura aumenta, aumenta la solubilidad de la solución y viceversa. 22 La depositación de las parafinas está caracterizada por cuatro temperaturas: Punto de cristalización Representación de un aceite a temperatura menor que el punto de fluidez, fuente: Experiencias en el transporte y manejo de crudos parafínicos a escala de laboratorio planta piloto experiencias industriales .

Temperatura a la cual el crudo deja de fluir, es una prueba que sólo se realiza al crudo muerto. Es una propiedad muy importante a tener en cuenta para asegurar el flujo en producción costa afuera y por oleoductos. 24
Temperatura a la que la sustancia pasa de sólido a líquido. Depende del peso molecular. Si un crudo contiene parafinas va a tener un alto punto de fusión 25 Efecto de la presión La solubilidad de la parafina disminuye con el aumento de la presión en la solución causando incremento en el punto de cristalización.


El comportamiento de el punto de cristalización y la presión es diferente para cada fluido. 26 Efecto de la naturaleza de la solución Composición física y química de la solución .

Si tiende a ser más liviana, disminuye el punto de cristalización favoreciendo el flujo de hidrocarburos. Técnicas de medición de punto de nube ASTM D 2500 Filtración Dinámica Filtración Dinámica ASTM D 2500
ASTM D445-09Perfil de viscosidad vs temperatura
Filtración dinámica
Cross Polar Microscopy(CPM)
The near- Infrared (NIR) light attenuattion
La determinación del punto es por observación visual de la nubosidad en el fondo del recipiente Este método es aplicable a:
Productos del petróleo que sean transparentes
Productos con punto de nube inferiores a 49°C La ecuación de Hagen-Poiseville Se basa en el monitoreo contínuo de la caída de presión generado por el paso del fluido en el filtro a una temperatura controlada.

Aplicable: Crudos vivos y muertos a bajas o altas presiones. Cross Polar Microscopy El CPM trabaja basado en el principio de la refracción de la luz.
Permite observación directa del punto de nube a nivel del microscopio Near Intra Red (NIR) El punto de nube será la temperatura a la cual las curvas se crucen Tomado de : “Cloud Point and Wax Deposition Measurement Techniques”. SPE Equipo para determinación del punto de nube por filtración dinámica. Fuente: Paraffin deposition from crude oils: Comparison of laboratory results with field data. A Hammami and M.A Raines. Ejemplo Punto de Nube por prueba NIR. Fuente: Modificado de : cloud point and wax deposition measurement techniques. Kosta J. Leontaritis, SPE Se basa en la observación de un incremento en absorción de luz o atenuación en la región cercana al infrarrojo al inicio de la cristalización.

Aplicable a todo tipo de fluidos

Se grafica temperatura vs % de trasmitancia

El cambio en la pendiente se define como el punto de cristalización Fuente. Esquema general del equipo de prueba NIR, tomado de SPE 80267 Modificado de: Paraffin deposition from crude oils: Comparison of laboratory results with field data. A Hammami and M.A Raines FUENTE: Equipo para punto de nube ASTM D2500-02 28 26 32 33 34 36 29 Tomado de : Evaluación de Métodos para la remediación e Inhibición de la Precipitación de Parfinas; Sergio Pinzon, Jonattan Rojas. 2006 Crudos parafínicos en Colombia CONCLUSIONES Es importante determinar el punto de nube para tener conocimiento de la ténica recomendable para aplicar al tratamiento de parafinas.

La presión, temperatura y la composición son los factores que mas afectan la solubilidad de la parafina en el crudo.

La temperatura es el factor mas influyente en el proceso de cristalización y posterior precipitación de parafinas.

El método de dispersión de luz (NIR) es el más recomendado con respecto a los otros, debido a su alta precisión, simplicidad, y es aplicable a todo tipo de fluidos y condiciones termodinámicas. Tomado de: global-arg.com. Funcionamiento del No-Kalt® 14 Solución = crudo
Soluto= Parafinas
Solvente= demás componentes de la mezcla. 6 No necesariamente se presenta depositación cuando la solubilidad disminuye. Durante la producción, los hidrocarburos experimentan una serie de fenómenos fisicoquímicos y termodinámicos complejos, debido a los cambios en las condiciones de operación.
PRECIPITACIÓN DE LAS PARAFINAS CRECIMIENTO Después de la formación de núcleos.

La temperatura se mantiene cercana al punto nube.

Las moléculas adicionales se precipitan alrededor.

Se forman estructuras laminares. Pn T 10
PROCESO DE CRISTALIZACIÓN La temperatura de la solución líquida disminuye hasta el punto nube.
Incremento de energía molecular.
Se adhieren las moléculas y forman cristales (núcleos) Nucleación .. .. .. ..
.. ..
.. .. ..
PROCESO DE CRISTALIZACIÓN 12 Cuando el producto es enfriado a una temperatura más baja que la del punto de nube.

Aumento el tamaño del cristal (redes cristalinas se forman). AGLOMERACIÓN ............
............
............ ...............
...............
.............. FUENTE: Experiencias en el transporte y manejo de crudos parafínicos a escala de laboratorio planta piloto experiencias industriales . GROSSO, Jorge Luis Generalidades de las parafinas Tienen longitudes de C18 hasta C60
Poseen una consistencia sólida a temperatura ambiente.
son químicamente inertes
Su peso molecular oscila entre 320 y 800
Se consideran una porción significativa de crudos más de 20° API
Representa un mayor valor comercial
Tiene densidades entre los 0.75 a 0.85 gr/mL Fenómeno producto de una alteración del equilibrio de la solución y la parafina se desprende formando su primer cristal. Proceso posterior causado por el enfriamiento progresivo que forma redes de cristales, que si encuentran un área propicia se depositan. Difusión molecular Figura 9. Mecanismo de cristalización, Fuente: Determinación del umbral de cristalización de las parafinas del crudo del campo colorado Figura 8. Mecanismo de cristalización Fuente: Determinación del umbral de cristalización de las parafinas del crudo del campo colorado Dispersión por corte Movimiento Browniano Figura 10. Mecanismo de cristalización, Fuente: Determinación del umbral de cristalización de las parafinas del crudo del campo colorado Factores que influyen en la depositación Composición del crudo,
Temperatura/rata de enfriamiento,
Presión
Concentración de parafinas,
Masa molecular de las moléculas de parafina
Presencia de materiales como asfaltenos
Relación agua-aceite ANÁLISIS DE PARAFINAS Camila Grandas Tavera
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS
LABORATORIO DE FLUIDOS
FEBRERO 25 2013 -Introducción
- Obejtivos
-Generalidades de las parafinas
-Precipitacion de parafinas
-Mecanismos de depositación de las parafinas
-Problemas inherentes a las parafinas
-Factores que controlan la depositación de las parafinas
-Técnicas de medición del punto de nube
-Crudos parafinicos en Colombia
-Conclusiones
-Bibliografía INTRODUCCIÓN La producción de crudo parafínicos representa grandes desafíos e inconvenientes en la industria petrolera como asegurar el flujo por ductos causando pérdidas de producción; la cual debe invertir en tecnología e investigación, ya que las ceras parafínicas son muy valiosas como derivados del petróleo y de amplio uso industrial. AGENDA Precipitación Depositación Cross polar microscopy Tomado de: Paraffin Deposition From Crude Oils:Comparison of Laboratory Results WithField Data. SPE Temperatura a la cual se forma la primera precipitación o primer cristal de parafina a presión atmosférica. Se realiza para crudo muertos ( crudos sin gas en solución) PUNTO DE NUBE (CLOUD POINT) BIBLIOGRAFÍA Rodriguez L, Castañeda M. “Estudio de los Fenómenos de Cristalización de Parafinas en el Comportamiento Fluido dinámico de Crudos Parafínicos – Fase 1”. CT&F. Ciencia Tecnología y Futuro. Vol 2 Núm. 2. Dic. 2001.

Ariza L. Emiliano, “ Determinación del Umbral de Cristalización de las Parafinas en el crudo del Campo Colorado” 2008.

Candelo Andrés, Carvajal Mauricio, “Estudio Comparativo de los Métodos de Control de Parafinas para la Aplicación en el Campo Colorado” 2010.

Ariza Emiliano, “ De la Caracterización de Crudos Que es Clave para Diagnosticar la Precipitación de Parafinas” Revista Fuentes Vol 9. de 2011

Norma ASTM-D2500-02 Standard Test Método for Cloud Point of Petroleum Products1. Designation: 219/82.

Kosta J. L. “Cloud Point and Wax Deposition Measurement Techniques”. SPE 80267. . . . . Figura 4. Aspecto del gel formado en el crudo Cupiagua. Fuente: Experiencias en el transporte y manejo de crudos parafínicos a escala de laboratorio planta piloto y experiencias industriales . OBJETIVO GENERAL Establecer los aspectos mas importantes de las parafinas, los factores y problemas que generan su precipitación. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Conocer los diferentes tipos de técnicas para la medición del punto de nube.

Identificar consecuencias y problemas generados por la depositación de parafinas Correlación de Beal Temperatura a la cual, a una presión determinada, precipita el primer cristal de parafina.Se realiza para crudo vivo(crudo cn gas en solución) . Es una propiedad termodinámica que depende de la presión, la emperatura y la composición del crudo. Punto de fluidez Temperatura de fusión Punto de gel Temperatura a la que se inicia una red cristalina cuando el fluido esta en reposo y con una temperatura inferior al punto de fluidez. 1 2 3 7 9 11 13 15 YACIMIENTO 16 17 18 19 20 21 5 Desarrollo de Parafinas en un Pozo Fluyendo
Fuente: Modificado de “Paraffin and Asphaltene” 23 27 35 41 Presentado a:
Ing. César Pineda Están comprendidas por parafinas que contienen entre 18 a 30 carbonos en la cadena lineal Se encuentran parafinas que contienen entre 30 a 60 carbonos Las agujas se aglomeran y constituyen grandes depósitos de cera ocasionando problemas en las líneas de producción de pozos petroleros y en la formación Obstrucción de perforaciones
Daño al equipo de subsuelo
Reducción del diámetro de la tubería Se pueden dar cambios en la temperatura por diversos factores:

Liberación de gas en el yacimiento

Radiación de calor del yacimiento a formaciones vecinas


Liberación del gas y componentes livianos

Cambio en la temperatura por intrusión de agua u otro líquido ASTM D445-09 Perfil de Viscosidad Por medio de la norma ASTM D 445-09 se determina la viscosidad cinemática del crudo
Se determina la viscosidad a diferentes temperaturas.
Esta prueba se puede realizar para crudos opacos y transparentes
Gráfica de viscosidad dinámica vs 1000/temperatura.Fuente: determinación del punto de cristalización de las parafinas del crudo del campo colorado.
ASTM D445-09 Perfil de Viscosidad Se grafica viscosidad en función de la temperatura.
El punto donde ocurre un cambio drástico en la pendiente será el punto de nube. Características generales de algunos crudos estudiados en Colombia Tabla tomada de : Rodriguez L, Castañeda M. “Estudio de los Fenómenos de Cristalización de Parafinas en el Comportamiento Fluido dinámico de Crudos Parafínicos – Fase 1”. CT&F. Ciencia Tecnología y Futuro. Vol 2 Núm. 2. Dic. 2001. Formación de cristales de parafina en crudos colombianos Figura tomada de : Rodriguez L, Castañeda M. “Estudio de los Fenómenos de Cristalización de Parafinas en el Comportamiento Fluido dinámico de Crudos Parafínicos – Fase 1”. CT&F. Ciencia Tecnología y Futuro. Vol 2 Núm. 2. Dic. 2001. Formación de cristales de parafina en crudos colombianos Figura tomada de : Rodriguez L, Castañeda M. “Estudio de los Fenómenos de Cristalización de Parafinas en el Comportamiento Fluido dinámico de Crudos Parafínicos – Fase 1”. CT&F. Ciencia Tecnología y Futuro. Vol 2 Núm. 2. Dic. 2001. Formación de cristales de parafina en crudos colombianos Figura tomada de : Rodriguez L, Castañeda M. “Estudio de los Fenómenos de Cristalización de Parafinas en el Comportamiento Fluido dinámico de Crudos Parafínicos – Fase 1”. CT&F. Ciencia Tecnología y Futuro. Vol 2 Núm. 2. Dic. 2001. 8 30 31 37 38 39 40
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