TRANSPORTE DE CRUDO PESADO CÓNDOR CARLOS, STEFANY JIJÓN, LESLY RIVERA, ALEJANDRO VILLALBA
GENERALIDADES
CLASIFICACION DE LOS CRUDOS PESADOS •
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La viscosidad a la temperatura del yacimiento es la medida más importante para el productor porque determina con qué facilidad se moverá el hidrocarburo y esta puede variar a gran medida con la temperatura. La densidad se define en grados API y se relaciona con la gravedad específica; mientras más denso es el petróleo, más baja es la densidad API.
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Los grados API varían desde los 4° para bitumen rico en brea, 10.0° a 22.3° pesado y hasta los 70° condensados. El crudo pesado es un sistema coloidal compuesto por partículas de asfáltenos (fracción polar más aromática y pesada), disueltos en un solvente de máltenos.
ORIGEN DE LOS CRUDOS PESADOS
El petróleo se vuelve pesado luego de una degradación ocurrida durante la migración y el entrampamiento.
Se srcina de formaciones geológicas jóvenes porque sus yacimientos son someros y los sellos menos efectivos.
Baja gravedad API (<20°) Salinidad del crudo
Alto contenido de nitrógeno y azufre
Alta viscosidad
Altofluidez punto de (80°F- 100°F)
Alto contenido de metales pesados (níquel y vanadio)
PROPIEDADES DE LOS CRUDOS PESADOS
Alta relación gas - aceite
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Se a definido diferentes categorías de crudo pesado de acuerdo a su densidad y viscosidad. (Figura 1)
Fuente: SANIERE, A, HÉNAUT, I, and ARGILLIER, J-F. “Pipeline Transportation of Heavy Oils, a Strategic Economic and Technological Challenge”. Oil & Gas Science and Technology. Vol. 59. 2004. Pág. 455-466.
RESERVAS DE CRUDOS PESADOS EN EL MUNDO •
En el mundo hay mucho más depósitos de crudos no convencionales que convencionales. Solamente entre Canadá y Venezuela tienen depósitos de 3,6 billones de barriles, dos veces más que los depósitos convencionales en todo el mundo. Debido a esto desde finales del siglo pasado ha aumentado el desarrollo de los crudos pesados y extrapesados.
FIGURA 2. RECURSOS “IN PLACE” DE CRUDO PESADO EN EL MUNDO.
Fuente: www.slb.com
CARACTERISTICAS QUE DEBE TENER UN CRUDO PESADO PARA SER TRANSPORTADO •
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Las dos características que necesita el crudo para ser transportado por tubería son: temperatura por encima del punto de fluidez y viscosidad baja que ayudara a disminuir costos y requerimientos de bombeo. El punto de fluidez es la mínima temperatura a la cual el crudo fluye.
PROPIEDADES DE LOS CRUDOS PESADOS
VISCOSIDAD DE LOS CRUDOS PESADOS
Medida de tendencia a resistir el esfuerzo de corte.
Temperatura
A medida que la temperatura aumenta disminuye la viscosidad.
Presión
Función de estado de las propiedades del fluido
En el flujo de oleoductos, se consideran de menor importancia los efectos de la presión sobre la viscosidad, debido a los cambios de presión entre las estaciones de bombeo no son significativas.
Velocidad de deformación.
Afecta a la viscosidad según el tipo de fluidos estos pueden ser newtonianos y no newtonianos.
Viscosidad Dinámica o absoluta
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Es la medida de la resistencia de un fluido al esfuerzo de corte o a la deformación angular, donde por cambio de cohesión y momentum aparecen las fuerzas de fricción.
Viscosidad Cinemática
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Es el producto de la medición de tiempo de flujo y de la constante de calibración del viscosímetro cinemática
Relación viscosidad – temperatura
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La técnica para estimar esta relación es el uso de las gráficas de estándar de viscosidad y temperatura de las normas ASTM para petróleos líquidos.
¿PORQUE ESTUDIAMOS A LOS CRUDOS PESADOS? DEBIDO AL AGOTAMIENTO DE LAS RESERVAS CONVENCIONALES. •
REPRESENTAN UNA SIGNIFICATIVA FRACCIÓN DEL TOTAL DE LAS RESERVAS CONOCIDAS. •
COMPUESTOS ORGÁNICOS QUE CONFORMAN EL PETRÓLEO •
Saturados
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Aromáticos
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Resinas
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Asfáltenos.
CATEGORÍAS DE PETROLEO CRUDO •
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Convencional El petróleo crudo pesado El betúmen de arena de alquitrán
CLASIFICACIÓN DEL PETRÓLE O SEGÚN API
DIFICULTADES PRESENTADAS AL EXTRAER UN CRUDO PESADO •
Alta viscosidad que posee, esto provoca un aumento en la energía de la bomba pues se crea una alta caída de presión en la tubería
METODOS PARA DISMINUIR LA VISCOSIDAD DEL CRUDO PESADO Existen diferentes métodos para lograr una reducción de la viscosidad y de esta manera lograr recuperar y transportar el crudo pesado.
METODOS PARA DISMINUIR LA VISCOSIDAD DEL CRUDO PESADO •
Por calentamiento
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El uso de agente reductor de resistencia (DRA).
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Aditivos químicos
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Emulsificación.
Estas técnicas hacen un comportamiento reológico para justificar la eficacia de la depresión de la viscosidad.
AGENTE REDUCTOR DE ARRASTRE (DRA) •
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El DRA reduce la fricción turbulenta-líquido. El crudo pesado altamente viscoso que fluye en una tubería crea una alta caída de presión. La alta caída de presión puede disminuirse usando DRA como polímero y surfactante.
POLÍMERO •
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El PEO es conocido como un polímero flexible y se informa como el DRA más efectivo en sistemas acuosos. También sugirieron que la reducción del arrastre se debió a la alta viscosidad elongacional de las soluciones de polímero. El polímero renovable y biodegradable más abundante es la celulosa.
TENSIOACTIVO •
Los que actúan como potentes reductores de la fricción en el flujo turbulento en las tuberías son: no iónicos, aniónicos, catiónico y zwitteriónico. Su capacidad como reductores de arrastre a baja concentración se atribuye a sus varillas en forma de micelas.
ADITIVO QUÍMICO Los ejemplos de aditivos •
químicos son polímeros, iónicos, a base de agua, a base de aceite y nano partículas. •
Descubrieron que a base de petróleo el aditivo es un buen reductor de viscosidad para el petróleo crudo viscoso con viscosidad baja o media.
EMULSIFICACIÓN •
Las emulsiones son sistemas coloidales en los que gotitas finas de un líquido se dispersan en otro líquido donde los dos líquidos son mutuamente inmiscibles. Lo que significa que la viscosidad se reduce a medida que aumenta la velocidad de corte.
ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA LUBRICACIÓN DE TUBERÍAS PARA EL TRANSPORTE DE Uno de estos métodos que en lo general es el más usado se PETRÓLEO PESADO •
basa en la inyección de reductores en el crudo pesado, que permiten disminuir la fricción entre tubería-liquido
REGIMEN DE FLUJO •
Depende de propiedades del fluido: densidad, tención superficial y velocidad de corte. La lubricación del crudo con el agua ayuda a fluir en gran medida al crudo pues al ser más denso esta se ubica en la pared de la tubería lubricándolas.
ESTABILIDAD •
En ciertos parámetros es posible lograr el CAF perfecto, la estabilidad depende de la velocidad de flujo pues a una baja velocidad aparece la inestabilidad capilar. La inestabilidad capilar está ligada a la tención superficial ya que si esta aparece rompería el núcleo.
MEDIO DE TRANSPORTE •
Los oleoductos son sistemas eficientes y económicos para su trasporte. Las emulsiones del petróleo con soluciones de tensoactivo. La aplicación de esta técnica exige la estabilidad de las emulsiones durante el periodo de bombeo y su completa separación después de transportado el crudo.
FLUJOS
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La mayoría de modelos para predecir el flujo de fluidos manejan a la viscosidad como una variable específica.
Esta tiende a tener diferentes comportamientos en crudos con alta viscosidad. Bajo número de Reynolds.
ECUACIONES Y CONCEPTOS BÁSICOS. •
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El calculo de la caída de presión en flujo multifásico es mucho mas complicada que el flujo monofásico. Existen cambios en las propiedades del fluido.
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La base teórica es la ecuación de la conservación de la energía.
Esta sirve para considerar una mezcla liquido vapor: homogéneo, en estado estable, compresible o incompresible y en 1 dimensión.
Características de flujo multifásico: •
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La componente de la fricción siempre resulta en una caída de presión que va en dirección del flujo. Además esa siempre aumenta en flujo multifásico.
Fluidos pueden viajar a diferentes velocidades por diferencia de densidad.
Definición de variables usadas en flujo multifásico. Hold-upL íquido
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Relación entre el volumen de liquido y el volumen de tubería que existe en una sección.
Hold-uplíquidosindeslizamientos
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Solo se calcula experimentalmente. Su recíproco es el hold-up de gas.
Es el volumen de líquidos de una parte de tubería si el gas y liquido no se deslizarían uno sobre el otro dividido para el volumen de la sección de tubería.
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El reciproco de este valor es el holdup gas sin deslizamiento.
Densidad. •
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En la siguiente ecuación se asume que no existe deslizamiento entre fases.
La densidad total es la suma de ambas ecuaciones multiplicadas por un factor.
VELOCIDAD SUPERFICIAL.
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Es la velocidad con la que el porflujolamonofásico tubería. subiría Sus ecuaciones para gas y liquido son:
PATRONES DE FLUJO.
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Es la distribución en tubería que tiene un fluido multifásico.
Correlaciones para las propiedades físicas de los fluidos. •
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Existen varias formulas empíricas aplicables para casos reales con un buen margen de exactitud. Siempre que se tiene datos de laboratorio para las propiedades de fluido, deben usarse.
Relación gas-aceite en solución. •
Esta relación se despliega a partir de la gravedad API, presión de burbuja, densidad del gas y temperatura, la ecuación es:
Factor volumétrico de formación de aceite. •
Predice el cambio de volumen de aceite que es sometido a cambios de presión y temperatura.
Compresibilidad de aceite.
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Es la variación de volumen con respecto a la presión.
Gravedad gas disuelto y gaslalibre Ambas sonespecífica variablesde cuando cambia presión ya que comúnmente el metano y los hidrocarburos con masas moleculares grandes se vaporizan.
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Ley de Newton de la viscosidad.
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Se debe imaginar 2 placas paralelas. Una moviéndose respecto de la otra, entonces veremos la distribución final de velocidad para un flujo estacionario.
Fluidos no Newtonianos Este tipo de fluido se caracteriza por su deformación en dirección a la fuerza aplicada, no tienen valor de viscosidad.
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Pérdidas de presión en tuberías. •
En base a principios, leyes, se puede desarrollar ecuaciones empíricas con el uso de datos ya sea de campo o laboratorio y adaptando ecuaciones de flujo monofásico.
Flujo a través de restricciones.
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Esta se da cuando ya sea coques, hidratos, parafinas o válvulas de seguridad obstruyen el flujo de fluidos.
Flujo crítico y subcrítico. •
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Flujo crítico es cuando la velocidad de flujo de un fluido alcanza la velocidad del sonido.
En un estrangulamiento el flujo sónico depende de la relación de presiones. Si la relación es menor a la relación de presión crítica, entonces se tiene flujo crítico. Si es mayor o igual existirá un flujo subcrítico
Caídas de presión en coques
Basadas en correlaciones para flujo crítico y subcrítico.
Ashford-Pierce
Aplicable a ambos tipos de flujo.
Omana
Solo para flujo crítico
Modelo de la Universidad de Tulsa
Solo para presión subcrítica.
Validación de la herramienta computacional.
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Para este calculo se plantea nueve algoritmos de los cuales 4 son con correlaciones para flujo vertical, cuatro para flujo horizontal y una para aplicarla a través de restricciones.
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La evaluación de este programa se ajusto de una mejor manera al pozo 18 del campo Chichimene (Meta, Colombia). Este campo presenta las siguientes características:
Aplicación de correlaciones verticales. •
Se calculó los gradientes de presión a una temperatura promedio entre el yacimiento y superficie. Con estas presiones se procedió a calcular la presión de entrada a la bomba de subsuelo (PIP), arrojando los siguientes resultados.
Aplicación de correlaciones horizontales.
Ajuste para la validación de crudos pesados •
La viscosidad y su comportamiento con la temperatura y presión es de suma importancia, puesto que se sabe que está en relación inversa con la temperatura y relación directa con la presión.
Correlaciones para el cálculo de viscosidad.
Modelo de Woeflin
Correlación gráfica de Woelfin Relación de Smith y Arnold
Aplicación del ajuste a la viscosidad del crudo San Fernando en la correlación seleccionada.
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Se aplicó el ajuste de la viscosidad en la correlación de Duns y Ros para el cambio de presión de manera vertical, lo cual disminuyó el porcentaje de error como se muestra en la tabla:
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De manera horizontal se realiza el mismo procedimiento, solo que en este varía la correlación a la de Beggs y Brills, y se confirma que la viscosidad es la causante de alterar el comportamiento de flujo y por ende las caídas de presión.
UN NUEVO ENFOQUE PARA EL ACEITE PESADO Y LA MEJORA BITUMINOSA
INTRODUCCION •
El más reciente estudio de Perspectivas del Mercado Global del Petróleo de Purvin & Gertz. El estudio muestra un crecimiento anual del 1.7% en la demanda mundial y que esta tasa de crecimiento continuará en los próximos 15 años.(fig.1)
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El estudio de Purvin & Gertz también afirma que el crecimiento del suministro de crudo de 60 millones de barriles por día en 1990 a 75 millones de barriles en 2005 continuará hasta 95 millones de barriles por día en 2020 (fig.2)
META PETROLEUM •
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El objetivo de meta es aumentar la producción del campo, sin embargo, la logística de transporte actual hace que un aumento en la capacidad del campo sea casi imposible. Para aumentar la producción meta investigo el transporte del crudo, descubriendo que el crudo rubiales no cumplía con las especificaciones de la tubería. (fig.4)
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La decisión de construir una instalación de mejora para el crudo le presento a meta algunos desafíos significativos. Debido a la ubicación remota del campo. Y genero una lista de requisitos del proyecto que debe cumplir cualquier instalación de mejora. 1. La instalación tenía que proporcionar un crudo sintético que pudiera cumplir con las especificaciones de la tubería
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2. Las utilidades y los requisitos de operación deberían ser limitados
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3. Se debería maximizar la confiabilidad
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4. El producto líquido calentable debería maximizarse
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5. Para que los productos de la unidad tuvieran que reducirse al mínimo
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6. Los costos de capital deben reducirse al mínimo
SOLUCIONES CLÁSICAS
PRIMER METODO •
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Mejorar el crudo en el yacimiento y dejar gran parte del material como coque, el crudo se fracciona y el residuo se coquea.
Los productos de la operación de coque, y en algunos casos parte del residuo, son hidrotratados. Los materiales hidrotratados se recombinan con los materiales ligeros fraccionados para formar crudo sintético que luego se transporta al mercado en una tubería. Esta opción se hace atractiva por la presencia de abundante gas natural en el área y una fuente de energía eléctrica local. Las operaciones actuales dejan el coque producido por los diversos operadores como relleno en las minas a cielo abierto que producen las arenas petrolíferas.
UNA SEGUNDA OPCIÓN •
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Construir instalaciones de mejora en un área portuaria establecida con abundantes recursos de gas y electricidad. La instalación de mejoramiento fracciona el VGO y los materiales más livianos del crudo y coque el material residual. Los productos líquidos de la operación de coque son luego hidrotratados y mezclados con los materiales vírgenes. Una tubería desde el complejo hasta el campo petrolífero transporta material de corte al campo petrolífero en cantidad suficiente para producir crudo aceptable para la tubería.
TERCERA SOLUCIÓN •
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Esta opción es una gran solución pero tiene varias limitaciones. Por ejemplo, la cantidad de producción de crudo no tradicional podría verse limitada por la cantidad de crudo tradicional disponible para la dilución. Otro problema es la compatibilidad. Los dos crudos pueden tener una compatibilidad limitada que limitaría la cantidad de dilución y podría limitar nuevamente la cantidad de crudo no tradicional producido.
SOLUCIÓN FINAL •
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Está relacionada con la solución de área portuaria. Esta solución incluye la construcción de una tubería inversa desde una refinería hasta el yacimiento petrolífero, así como una tubería de crudo. El proceso toma una porción del crudo pesado crudo y lo procesa para crear material de corte para el resto del crudo producido.
VENTAJAS DEL PROCESO CCU •
El proceso obtenía ventajas sobre otras tecnologías, no solo en la capacidad cumplir con las especificaciones del ducto , sino también con todos los demás requisitos del proyecto
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1. Autosuficiencia en cuanto a servicios públicos
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2. Procesamiento de crudo minimizado (30% de la capacidad de producción)
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3. Menor costo de capital 4. Mayor margen de producto debido a que la gravedad de API está por encima del mínimo de tubería
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5. Menor pérdida de volumen que otras tecnologías de actualización
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6.No subproducto residual.
PROBLEMAS DE DISEÑO •
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La gravedad 12.8 API y 12.9 Conradson Carbon de la alimentación Rubiales pone el proyecto en su propia clase cuando se trata de procesamiento de residuos. Manejar el alto Conradson Carbon en el regenerador también es un desafío. La unidad Meta utiliza los puntos fuertes de los diseños de enfriadores de catalizador de UOP instalados en una configuración bastante única para asegurar incluso el control de la temperatura del regenerador.
PROBLEMAS CON EL CATALIZADOR •
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El contenido de metales de todo el crudo es de 194 ppm en agua, lo que significa que la unidad de CCU tendrá que lidiar con cantidades elevadas de metales. Se han desarrollado dos enfoques para el problema de Meta, una solución de enjuague E-cat y una nueva solución de catalizador fresco. La solución de E-cat supone 8,000 ppm de captación de metales y 10,000 a 12,000 ppm de metales en el inventario de unidades. La solución E-cat tiene varias desventajas, como el control sobre el contenido de aditivos, el atrapamiento de metales y la actividad de agrietamiento de los fondos.
TUBERIAS DE CRUDOS PESADOS
S O D U R C S A O R D A A P S E S P IA R E B U T
Grandes diámetros y longitud (crudos livianos o convencionales) Grandes diámetros y longitud (crudos pesados) Menor diámetro y longitud corta (propósitos especiales crudos pesados).
TECNICAS PARA EL TRANSPORTE DE CRUDO PESADO
MANEJO DE CRUDOS PESADOS EN OLEODUCTOS
Para transportar el crudo es necesario altos diferentes de presión para bombear el crudo, lo que acarrea alta energía de las bombas y poca distancia entre ella.
Métodos para transportar el crudo pesado
Consiste en mezclar un crudo pesado con uno de mayor ºAPI (condensados de gas natural o crudos ligeros); generando una disminución de la viscosidad y la densidad del crudo srcinal
Es una opción que facilita el transporte de crudo pesado a temperatura ambiente. La mezcla presenta un comportamiento de fluido Newtoniano, debido a la reducción de la viscosidad del crudo con hidrocarburos menos viscosos, por ejemplo, crudos más livianos, Nafta, Kerosene o condensados.
DILUSIÓN
Para el uso de un diluyente, se puede señalar lo siguiente: una disminución en la viscosidad de un crudo permite incrementar el grado de efectividad del proceso de transporte. La reducción de viscosidad también facilita el paso del fluido a través de válvulas, equipos de medición y otros.
Se debe evaluar la viabilidad económica de este proyecto. Una desventaja para el uso de la dilución es su costo y mantenimiento.
Una emulsión es una mezcla heterogénea de dos o más fluidos inmiscibles.
Existen dos fases en una emulsión EMULSIFICACIÓN
fase continua Hace referencia al fluido que se encuentra en mayor proporción, que puede ser agua o crudo fase dispersa Se refiere al fluido que se encuentra distribuido en forma de gotas en la fase continua. Emulsión directa o normal
Existen varios tipos de emulsión dependiendo de la distribución de las fases
Elfase aceite se encuentra como continua y el agua en forma de gotas dispersas en el crudo Emulsiones inversas El agua se presenta como fase continua y el crudo distribuido en ella en forma de gotas.
Figura 3. Emulsiones que se encuentran en la producción y transporte de petróleo
Fuente: MARTÍNEZ, R.; MOSQUEIRA, M.; ZAPATA, B.; JUÁREZ, E.; HUICOCHEA, C.; CLAVEL, J. and ARBURTO,J.“Transportation of heavy and e xtra-heavy crude oil by pipeline: A review ”. Journal of Petroleum Scienceand Engineering. Vol.75 (2011); p 274-282.
FORMACIÓN DE LAS EMULSIONES El crudo y el agua son inmiscibles
EMULSIONES PARA EL TRASPORTE DE CRUDO PESADO Se caracteriza por:
Bomba de fondo de pozo.
Estabilidad para superar las condiciones de transporte (presión, temperatura)
Flujo a través del flujo o la línea.
Viscosidad en el rango de operatividad de los oleoductos.
Bomba de superficie
Mayor cantidad de crudo.
Caída de presión a través de las bobinas, válvulas, u otros equipos de superficie
Fácil rompimiento de la emulsión después del transporte.
Menor cantidad de surfactante y desemulsificante.
Figura 4. Acondicionamiento para el transporte de crudo pesado a través de Emulsiones
Fuente: CUBIDES L., PEÑA P.; “Sensibilidad de las variables operacionales en el transporte de crudo pesado” [Tesis de Pregrado] Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga 2009.Pág. 51
Este es el segundo método más utilizado para el transporte de crudo pesado por tuberías.
El diseño de un calentamiento de tubería no es fácil, ya que implica muchas consideraciones: la expansión de la tubería, número de estaciones de bombeo, calentamiento y pérdidas de calor, etc.
El principio es el de conservar la Temperatura elevada (<373.15K)
CALENTAMIENTO DE CRUDO Y TUBERIAS
El método solo funciona cuando el petróleo se vuelve a calentar en las estaciones de bombeo a través de calentadores de fuego directo.
La viabilidad de su aplicación está directamente relacionada con los costos operativos y a la disponibilidad de energía térmica
BASADO
Otra tecnología de transporte de crudo pesado (CAF) para reducir la caída de presión en la tubería a causa de la fricción.
En una película delgada de agua o solución acuosa que está situada adyacente a la pared interior de la tubería.
FLUJO ANULAR – CORAZON
FASES
Este flujo es uno de los regímenes presentados por un flujo de dos fases, pero un completo y estable CAF es muy raro, es probable que esté presente en el líquido del núcleo un flujo ondulado.
Figura 5.Esquema de Diseño de un flujo anular-corazón
Fuente:A. Bensakhria, Y. PeyssonandG. Antonini. “Experimental Study of the Pipeline Lubrication for Heavy Oil Transport ”. Oil & Gas Scie nce and Technology.
TECNOLOGÍAS DE TRANSPORTE PARA CRUDO PESADO Y BETÚN
LOS MÉTODOS USADOS PARA TRANSPORTAR PETRÓLEO PESADO A TRAVÉS DE TUBERÍAS •
(a) reducción de la viscosidad
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(b) reducción de fricción
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c) la mejora parcial in situ del crudo pesado
DILUCION •
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La dilución de crudo pesado para reducir la viscosidad es uno de los medios para mejorar el transporte por tuberías. Los diluyentes ampliamente utilizados incluyen el condensado de la producción de gas natural, nafta, queroseno, aceites crudos más livianos, etc. La mezcla resultante de crudo pesado y diluyentes tiene una viscosidad menor y, por lo tanto, es más fácil bombear a un costo reducido. El uso de diluyentes para mejorar la transportabilidad del crudo pesado y el betún en las tuberías sería rentable, si los diluyentes son relativamente baratos y fácilmente disponibles.
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El condensado recuperado del gas natural se ha utilizado para diluir crudo pesado y betún en los campos petrolíferos de Canadá y Venezuela a fin de mejorar su transporte mediante tuberías. Las limitaciones para el uso de condensados incluyen: su disponibilidad depende de la demanda de gas natural, debido a la producción creciente de crudo pesado, la producción de condensado no es suficiente para sostener la demanda de diluyente Otro diluyente común utilizado es la nafta, una fracción de petróleo. La nafta tiene alta gravedad API y muestra buena compatibilidad con los asfaltenos.
CALEFACCIÓN •
Otro método comúnmente utilizado para reducir la alta viscosidad del crudo pesado y el betún y mejorar la fluidez es el efecto de la temperatura. El calentamiento (es decir, el aumento de la temperatura) de la tubería provoca una reducción rápida de la viscosidad para disminuir la resistencia del aceite al flujo.
EMULSIFICACIÓN DEL CRUDO PESADO EN AGUA •
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Esta tecnología es uno de los medios más novedosos para transportar crudo pesado por tubería en emulsión de aceite en agua (O / W), agua en aceite (W / O) o en una emulsión doble como aceite en agua. en aceite (O / W / O) y agua en aceite en agua (W / O / W), con tamaños de gota en el rango de micras.
En esta tecnología, el crudo pesado se emulsiona en agua y se estabiliza con la ayuda de surfactantes.
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Sin embargo, el crudo pesado es una mezcla compleja de cientos de miles de compuestos, la presencia de estos aumenta la complejidad de la emulsión de crudo, ya que las moléculas pueden interactuar y reorganizarse en la interfaz aceite-agua, transportar crudo pesado utilizando tecnología de emulsión implica tres etapas tales como la producción de la emulsión O / W, el transporte de la emulsión formada y la separación de la fase oleosa de la fase acuosa.
En general, el comportamiento de la emulsión pesada de crudo en agua es complejo debido a la interacción de varios componentes dentro del sistema y muchos otros factores mencionados anteriormente
REDUCCIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN •
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Los crudos pesados se han descrito como una suspensión coloidal que consiste en asfaltenos de soluto y una fase líquida maltenos. La precipitación y agregación de las macromoléculas de asfaltenos en el aceite contribuyen en gran medida a su alta viscosidad y densidad, lo que resulta en una alta resistencia al flujo en las tuberías. Por lo tanto, suprimir este efecto mediante el uso de depresores del punto de fluidez ayudará a mejorar las propiedades del flujo de aceite.
REDUCCIÓN DE FRICCIÓN •
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La alta viscosidad del petróleo crudo plantea grandes desafíos para la producción de petróleo, refinación y transporte a través de pozos y tuberías. El arrastre viscoso, la fricción de la pared y la caída de presión en la tubería son mucho más altos en el aceite pesado en comparación con los aceites ligeros convencionales. Esto hace que sea difícil bombear el aceite a través de una larga distancia. Por lo tanto, la reducción de fricción es una técnica de lubricación basada en el flujo anular central para reducir la presión en el transporte de petróleo pesado a través de tuberías.
ADITIVOS REDUCTORES DE ARRASTRE •
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La reducción del arrastre del polímero fue descubierta hace décadas por Toms (1948), quien observó una reducción del 30-40% de la fricción con la adición de polímero Los aditivos reductores de la fricción ayudan a reducir la fricción cerca de las paredes de la tubería y dentro del núcleo del fluido turbulento del fluido en movimiento. Los aditivos reductores de arrastre se clasifican en tres categorías: polímeros, fibras y surfactantes.
FLUJO ANULAR CENTRAL •
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La idea principal de esta técnica es rodear el núcleo del crudo pesado a medida que fluye a través de la tubería con una capa de película de agua o solvente cerca de la pared de la tubería, que actúa como lubricante, manteniendo la presión de la bomba similar a la necesaria para bombear el agua o solvente. El agua o el solvente fluyen como el anillo mientras que el crudo pesado es el núcleo en el flujo a través de la tubería.
ACTUALIZACIÓN IN SITU •
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La actualización in situ se puede lograr durante los métodos de recuperación térmica, y, posteriormente, la novela THAI y su proceso de mejora catalítica de complemento in situ (CAPRI), denominados colectivamente THAI-CAPRITM, El proceso THAI-CAPRI integra un proceso de actualización catalítica en la recuperación Estos procesos se basan en la reducción de la viscosidad del crudo pesado mediante calor para mejorar su flujo desde el depósito de petróleo al pozo de producción. La mejora se debe a que las moléculas pesadas se dividen en moléculas más pequeñas térmicamente. Estas reacciones de craqueo térmico in situ reducen la viscosidad del aceite pesado, mejorando así el flujo y la producción.
CONCLUSIONES •
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El principal problema que se presenta en el transporte de crudo pesado por tuberías es debido a su alta viscosidad y por ende a su alta resistencia al flujo. Disminuir el factor de fricción implica disminuir la viscosidad del crudo, lo que permite minimizar el problema de manera tal que se pueda obtener la tasa de flujo óptima para el oleoducto. [6] La evaluación de las alternativas de transporte de crudo pesado por tuberías (dilución, emulsiones, calentamiento, anular corazón y Up grading) la metodología de matriz de selección flujo aplicada al -campo rubiales, permitiómediante determinar que las tecnologías más adecuadas para implementar en dicho campo son las tecnologías de dilución y emulsiones. [6]
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Las correlaciones de gradientes de presión están correlacionadas con las correlaciones de propiedades físicas, con la viscosidad, número de Raynolds, etc. [1] Una buena manera de mejorar la exactitud de las correlaciones puede ser uniendo correlaciones ya sea por ejemplo para cálculo de hold-up, cálculo de factor de fricción, etc. [1] Cuando se considera la viscosidad y al fluido como una emulsión, se obtiene menores porcentajes de error. [1] En general para una mayor exactitud se debe analizar la temperatura, presión, tamaño de gotas, velocidad de arrastre, etc. [1]
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Para la creciente explotación de petróleo pesado y betún, es necesario desarrollar tecnología para ayudar en su transporte a través de tuberías. Las té cnicas empleadas toman en consideración las propiedades del petróleo, la logística regional entre el pozo y el sitio de refinación, la preocupación operativa, la distancia del transporte, el costo, las preocupaciones ambientales y la legislación. Sin embargo, la estrategia actual en la industria del petróleo consiste en integrar la mejora in situ a los métodos de recuperación térmica mejorada de petróleo debido al costo, el medio ambiente y la eficacia energética que ofrece. [2] Un componente clave del proceso es que es autosuficiente, ya que satisface todos sus propios requisitos de consumo de energía y vapor, con un potencial significativo para ser un generador neto de ambos. Además, no quedan residuos residuales o combustible en el campo petrolero.El proceso UOP Catalytic Crude Upgrading ofrece una solución única para la producción de crudo trenzado no tradicional. El proceso se basa en los principios tradicionales de la FCC pero extiende los límites. Por diseño, la unidad CCU procesa solo la cantidad suficiente de crudo para crear suficiente material de corte para producir un crudo sintético que cumpla con las especificaciones de la tube ría.
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El proceso tiene un alto rendimiento de coque, lo que da como resultado la oportunidad de producir grandes cantidades de vapor y energía eléctrica.El proceso se puede adaptar para satisfacer las necesidades de una serie de proyectos petroleros varados donde el suministro de gas natural y electricidad no están disponibles. [3] Existen aditivos que permiten mantener un control del peso del crudo pesado y otros que permiten manipulas la viscosidad del mismo, mediante el empleo de aditivos se logró reducir la viscosidad del crudo pues estos aditivo emulsionan con el crudo provocando que pueda fluir de manera más rápida y de esta manera haciendo que el transporte del crudo pesado sea algo posible. [4 - 5]
GRACIAS POR SU ATENCIÓN !