Guía de desemulsionantes y rompedores de emulsión
A demulsionante- también llamado unrompedor de emulsión(a veces mal escritointerruptor de emulsión) — es una especialidad química diseñada para romper emulsiones estables de aceite y agua. Las emulsiones estables son un problema costoso en producción, transporte y refinación; Los demulsificantes son la solución que Venus respalda con la química de los yacimientos petrolíferos y la guía de prueba de botellas.
¿Qué son los demulsificantes?
Demulsionantes(rompedores de emulsión) son aditivos químicos que desestabilizan las emulsiones: mezclas en las que un líquido se dispersa como finas gotas en otro. En el sector upstream de petróleo y gas, el caso crítico suele seragua en aceite (W/O) emulsión en petróleo crudo; en el tratamiento de aguas residuales y el procesamiento posterior,aceite en agua (O/W) Predominan las emulsiones.
El petróleo crudo rara vez fluye del yacimiento como hidrocarburo puro. El agua de formación, el agua inyectada de la recuperación secundaria, los fluidos de perforación y los productos químicos de producción contribuyen a las gotas de agua emulsionadas dispersas en la fase petrolera. Los emulsionantes naturales presentes en el crudo (resinas, asfaltenos, ácidos nafténicos, sólidos finos (arcillas, sulfuros de hierro, incrustaciones) y cristales de cera) estabilizan estas gotas en la interfaz petróleo-agua, formando películas interfaciales rígidas que resisten la coalescencia.
Los desemulsionantes desplazan o neutralizan estos estabilizadores naturales en la interfaz, lo que permite que las gotas de agua colisionen, se fusionen en gotas más grandes y se separen por gravedad en tanques o bajo campos electrostáticos en desalinizadores y tratadores de calentadores. Sin una demulsificación eficaz, no se pueden cumplir las especificaciones de los oleoductos para sedimentos y agua básicos (BS&W), y las refinerías rechazan el crudo que no cumple con las especificaciones.
Cómo funcionan los demulsificantes
El proceso de ruptura normalmente sigue estos pasos:
- Adsorción— el desemulsionante migra a la interfaz petróleo-agua, compitiendo con los emulsificantes naturales por el área interfacial
La selección depende del tipo de crudo (parafínico, nafténico, asfáltico), gravedad API, salinidad del agua, temperatura, pH, tiempo de residencia en el tratador y diseño del equipo (tratador con calentador, knockout de agua libre, desalinizador electrostático, centrífuga). Ningún desemulsionante por sí solo funciona para todos los crudos; las pruebas de campo en muestras de emulsión representativas son obligatorias.
Emulsionantes naturales en petróleo crudo.
Comprender por qué las emulsiones crudas son estables ayuda a explicar la selección del desemulsionante.asfaltenos Son aromáticos polares de alto peso molecular que forman películas interfaciales rígidas.Resinas interactúan con los asfaltenos para estabilizar las estructuras coloidales.Ácidos nafténicos contribuyen a la actividad interfacial, particularmente en crudos ácidos.Sólidos finos(sulfuro de hierro, partículas de arcilla, incrustaciones) pueden alojarse en la interfaz y actuar como estabilizadores físicos (emulsiones Pickering). Los productos químicos de producción, como los inhibidores de corrosión y los surfactantes de las operaciones de perforación y estimulación, pueden complicar aún más la ruptura de la emulsión.
Aplicaciones en petróleo y gas
Deshidratación del petróleo crudo: Eliminación de agua emulsionada y sales (BS&W) antes del transporte por tubería y la aceptación en refinería. Las especificaciones de las tuberías normalmente requieren BS&W por debajo de 0,5 a 1,0 % en volumen. Los altos cortes de agua aumentan la corrosión, las incrustaciones en tuberías e intercambiadores de calor y los costos de refinación. Las sales (particularmente los cloruros) deben reducirse para evitar la contaminación del desalinizador de refinería.
Tubería y almacenamiento: Prevenir la acumulación de emulsión que bloquea el flujo, aumenta los costos de bombeo y daña el equipo. La acumulación de lodos en los tanques de almacenamiento reduce la capacidad de trabajo y requiere una limpieza periódica.
Recuperación mejorada de petróleo (EOR): Separación de agua inyectada, polímeros, tensioactivos y álcalis de los fluidos producidos en recuperación secundaria y terciaria. Las operaciones de inundación química crean emulsiones particularmente compactas. Ver Venus EOR químicos.
Tratamiento de agua producida: Romper emulsiones inversas (aceite disperso en agua) antes de la descarga, reinyección o tratamiento adicional. Las regulaciones ambientales para la eliminación en alta mar y en tierra son cada vez más estrictas.
Desalación de refinerías: Los desalinizadores electrostáticos utilizan una química desemulsionante combinada con agua de lavado para eliminar sales y sólidos antes de que el crudo ingrese a las unidades de destilación.
Venus sirve a este sector a través de nuestra productos químicos de petróleo y gas cartera: emulsionantes, desemulsionantes, eliminadores, inhibidores de corrosión y tensioactivos para EOR.
Tipos de demulsificantes
| Tipo | Química | Aplicación típica |
|---|---|---|
| Resinas etoxiladas/propoxiladas | polimérico no iónico | Deshidratación general del crudo |
| Fenol-formaldehído etoxilado/propoxilado | polimérico no iónico | Crudos medianos a pesados |
| Derivados de polietilenimina | polimero catiónico | Agua en petróleo, crudos ácidos |
| Alquil naftaleno sulfonatos | aniónico | Emulsiones inversas de aceite en agua |
| Demulsionantes a base de silicona | Siloxano modificado | Emulsiones difíciles y compactas |
| Formulaciones de mezcla | Multicomponente | Optimizado para el campo para crudos específicos |
- Demulsionantes aniónicos— eficaz en ciertos sistemas de aceite en agua y como componentes de mezclas
La mayoría de los productos de campo son mezclas optimizadas para crudos específicos; las pruebas de botella en muestras representativas son esenciales antes de la implementación a gran escala.
Pruebas de botellas y optimización de campo.
La selección del desemulsionante sigue un protocolo de laboratorio estructurado antes de la prueba de campo:
- Recoja muestra de emulsión nueva de la boca del pozo, del colector o de la entrada del tratador.
La optimización de la dosis continúa en el campo. Tratamiento excesivo de desechos químicos; el tratamiento insuficiente deja agua en el crudo. La inyección continua en la boca del pozo, el colector o la entrada del tratador es una práctica estándar.
Otros usos industriales
Plantas petroquímicas: Secar materias primas y separar agua de corrientes de proceso en unidades de fraccionamiento y craqueo.
Tratamiento de aguas residuales: Eliminación de aceite y grasa emulsionados de efluentes industriales (metalurgia, procesamiento de alimentos, refinería) para cumplir con los límites de descarga. Las emulsiones O/W de fluidos de corte y agua de lavado requieren desemulsionantes o coagulantes.
Metalurgia y lubricantes: Separar el aceite residual de los refrigerantes acuosos para reciclarlo y extender la vida útil del sumidero.
Aguas marinas y de sentina: Tratamiento de aguas aceitosas antes de su vertido según normativa MARPOL.
Alimentos y bebidas: Refinación de aceites vegetales y tratamiento de aguas residuales en plantas procesadoras.
Demulsionante vs emulsionante: roles complementarios
Los emulsionantes y desemulsionantes son lados opuestos de la química interfacial. Los emulsionantes estabilizan las gotas reduciendo la tensión interfacial y formando películas protectoras. Los desemulsionantes alteran esas películas y promueven la coalescencia. En las operaciones de yacimientos petrolíferos, ambos son necesarios en diferentes puntos: emulsionantes en fluidos de perforación, inundaciones de EOR y reducción de la resistencia de los oleoductos; Demulsionantes en producción, separación y refinación. Venus fabrica ambas clases, lo que permite soporte técnico integrado.
Ventajas de una demulsificación eficaz
Calidad del producto: Un BS&W más bajo significa un mejor valor del crudo, menos sanciones de refinería y cumplimiento de las especificaciones de tarifas de los oleoductos.
Protección de activos: Reducción de la corrosión por agua contaminada con cloruro, menos incrustaciones en tuberías, tanques e intercambiadores de calor y menor frecuencia de limpieza de tanques.
Eficiencia operativa: Una separación más rápida reduce el tiempo de retención del tratador, aumenta el rendimiento y reduce los costos de calefacción en los tratadores con calentador.
Cumplimiento ambiental: El agua producida de manera más limpia respalda los estándares de descarga para plataformas marinas y pozos de reinyección terrestres.
Recuperación de ingresos: El petróleo atrapado en lodos en emulsión representa una pérdida de producción; La rotura eficaz recupera el hidrocarburo vendible.
Ejemplo de formulación: programa de deshidratación de crudo
| Parámetro | Objetivo típico |
|---|---|
| Punto de inyección | Boca de pozo o aguas arriba del tratador calentador |
| Dosis de demulsificante | 10–30 ppm (optimizado para el campo) |
| Temperatura del tratador | 60–75°C |
| tiempo de residencia | 20 a 60 minutos |
| Objetivo BS&W | <0,5% v/v en crudo de exportación |
| Calidad del agua separada | Aceite libre <50 mg/L para reinyección |
Cómo se desarrolló la química de la demulsificación
El problema de las emulsiones rebeldes de petróleo crudo es tan antiguo como la propia industria petrolera: los pozos que producían agua junto con el petróleo eran comunes desde los primeros días de la extracción comercial de petróleo, y los primeros operadores dependían de la simple sedimentación por gravedad, el calor y la agitación mecánica antes de que existieran productos químicos dedicados a romper las emulsiones. comprensión depor quéEstas emulsiones fueron tan estables que avanzaron junto con el desarrollo más amplio de la ciencia de los coloides y las interfaces a principios del siglo XX, cuando investigadores como Bancroft y más tarde Griffin establecieron los principios generales que conectan la solubilidad de los surfactantes, las películas interfaciales y el tipo de emulsión descritos en otras partes de este sitio. Los productos químicos desemulsionantes comerciales (mezclas patentadas de resinas, polialquilenglicoles y tensioactivos poliméricos) comenzaron a aparecer en la industria química de los yacimientos petrolíferos de EE. UU. en las décadas de 1920 y 1930, marcando el cambio del tratamiento puramente físico (calor, gravedad, campo electrostático) hacia una deshidratación integrada química más física.
Desde entonces, la química desemulsionante ha evolucionado a través de generaciones sucesivas de estructuras poliméricas: moléculas más grandes y más adaptadas diseñadas para adaptarse a crudos cada vez más difíciles a medida que los campos petroleros convencionales fáciles de tratar maduraron y entraron en producción crudos más pesados, más asfalténicos y más propensos a la emulsión. La metodología de prueba de botellas descrita anteriormente es un descendiente directo de ese proceso de décadas de comparación empírica de la química desemulsionante con la química específica del crudo y del agua, una práctica que sigue siendo esencial hoy en día porque ninguna estructura molecular individual funciona de manera óptima en toda la diversidad de petróleos crudos producidos en todo el mundo.
Tendencias de seguridad y medio ambiente
Manipule los demulsificantes con el EPP adecuado: guantes resistentes a productos químicos, protección para los ojos y ventilación. Almacenar lejos del calor, oxidantes y materiales incompatibles. La mayoría de los desemulsionantes están formulados para ofrecer una baja toxicidad en relación con los productos históricos, pero la revisión de la SDS específica del sitio es esencial.
La industria está desarrollando formulaciones de menor toxicidad y mayor eficiencia que reducen el volumen de productos químicos por barril tratado. Se están evaluando conceptos de desemulsionantes ecológicos que utilizan estructuras poliméricas biodegradables para áreas de producción ambientalmente sensibles. Venus apoya a los clientes con datos técnicos, protocolos de prueba de botellas y orientación sobre el uso responsable.
Discuta su desafío de emulsión con nuestro equipo de yacimientos petrolíferos a través de contacto o explorar temas relacionados emulsionante y químicas de separación.