Los asfaltenos son compuestos aromticos y naftnicos de alto peso molecular con un rango de 1000 a 50000 kg/kgmol, que se encuentran en dispersin coloidal en algunos crudos. Se definen como fracciones que se encuentran en el crudo, solubles en solventes aromticos como el benceno, tolueno y xileno, pero insoluble en n-alcanos de cadena corta (bajo peso molecular) como por ejemplo el n-pentano, y pueden ser derivados del petrleo y/o carbn. Los asfaltenos son partculas slidas semicristalinas de color caf o negro que contienen anillos condensados de hidrocarburos aromticos. Los asfaltenos no son una especie qumica sino una familia de compuestos que presentan slo un comportamiento global caracterstico. Se caracterizan por ser de tipo polar, de estructura amorfa y de frmula emprica promedio C74H87NS2O. Bajo el trmino asfaltenos se agrupa a los componentes que quedan como fraccin insoluble luego de tratar una mezcla en determinadas condiciones (solventes, temperaturas, etc). La composicin de esta fraccin insoluble vara de petrleo en petrleo y la caracterstica comn, que los hace importantes en el estudio de los yacimientos y en la produccin de petrleo, es que suelen originar precipitados (slidos) al agruparse por sufrir alteracin en su ambiente, daando el medio poroso o bloqueando las tuberas de produccin, evitando as el flujo de hidrocarburos en pozos petroleros. La cantidad de asfaltenos en el petrleo vara dependiendo de la fuente, profundidad, gravedad API del crudo y contenido de azufre.ResinasLas resinas son definidas como la fraccin del crudo constituidas por agregados de anillos aromticos fusionados entre s, la cual es insoluble en propano lquido, pero soluble en n-heptano. La estructura de las resinas es similar a los asfaltenos, pero son ms pequeas en peso molecular, en el rango de 250 a 1000 kg/kgmol. Poseen una relacin ms alta de cadenas alifticas/anillos aromticos que los asfaltenos, los cuales son recubiertos por las resinas. stas se constituyen en una interfase de transicin entre el ncleo de asfalteno y el resto de la matriz del crudo, la cual tiene usualmente una relacin alta de parafinas/aromticos. La diferencia existente entre las resinas y los asfaltenos radica en que stas son solubles en algunas parafinas normales, como el n-pentano y n-heptano, mientras que los asfaltenos no lo son.Teoras sobre el comportamiento de los asfaltenos en el crudoSegn los estudios realizados sobre las condiciones bajo las cuales los asfaltenos se encuentran presente en el crudo, se destacan dos teoras:Teora Molecular:Considera que los asfaltenos estn disueltos en el crudo al igual que el resto de las molculas.Teora Coloidal:Considera que los asfaltenos estn presentes en el crudo formando una dispersin coloidal.Teora MolecularUno de los primeros esfuerzos para predecir el comportamiento de fase de los asfaltenos a partir de un modelaje termodinmico molecular fue publicado por Fussel en 1979. Su modelo estuvo basado en la ecuacin de estado de Redlich-Kwong. Fussel consider a los asfaltenos floculados como una fase lquida pesada en equilibrio termodinmico con la fase de vapor y de lquido livianos en el sistema.El trabajo de Fussel fue seguido por Hirschberg y colaboradores, los cuales propusieron en 1984, un modelo el cual describe el fenmeno de la precipitacin de los asfaltenos mediante el equilibrio termodinmico lquido de una mezcla de dos seudocomponentes (asfaltenos-crudo), en donde los asfaltenos son considerados molculas monodispersas en el crudo, como resultado de las teoras de polmeros (como por ejemplo, el modelo de Flory-Huggins (1953)), usado para describir el comportamiento molecular de los asfaltenos sometidos a cambios de presin, temperatura y composicin. El principal concepto de esta teora, la que la separa del modelo coloidal, es que los asfaltenos estn disueltos en el crudo como cualquier otra molcula. La cantidad de asfaltenos disuelta en el petrleo, as como el proceso de precipitacin y redisolucin en el mismo, es funcin de las condiciones termodinmicas del sistema. Como resultado, los mtodos convencionales de equilibrio de fases termodinmicas (posiblemente usando una ecuacin de estado) pueden ser utilizados para predecir el comportamiento de fase de los asfaltenos en petrleo lquido. Este modelo es similar al de Fussel, con la excepcin de que la teora de Flory-Huggins es utilizada para determinar el equilibrio lquido-lquido entre la fase de petrleo y la de asfaltenos.Estos trabajos fueron aprovechados por Kawanaka y Mansoori. Su contribucin fue extender el modelo de Hirschberg al llamado caso polidisperso, donde los asfaltenos son considerados como un componente del crudo que tiene una distribucin de peso molecular en lugar de ser de un solo tamao. La teora de polmeros polidispersos de Scott y Magat fue usada en lugar de la teora de Flory-Huggins para calcular el equilibrio de fase slido-lquido entre asfaltenos-crudo.Una de las diferencias entre estos dos modelos, es que el modelo de Hirschberg de floculacin de asfaltenos es determinado a partir de un clculo de equilibrio lquido-lquido, mientras que en el de Kawanaka-Mansoori es determinado por un equilibrio slido-lquido. Esto implcitamente significa que, el modelo de Hirschberg considera a la fase de asfaltenos como un lquido, mientras que el de Kawanaka-Mansoori la considera como un slido. Sin embargo, en ambos modelos el proceso de floculacin es necesariamente tomado como reversible.

Figura 1.Disposicin de los Asfaltenos en el crudo segn el modelo termodinmico Molecular.Teora ColoidalEsta teora ha sido propuesta por Leontaritis y Mansoori en 1987; ella considera que los asfaltenos se encuentran suspendidos coloidalmente en el crudo, debido a una capa estabilizante de resinas altamente polares que actan como agentes peptizantes rodeando su superficie, con lo cual impiden que los asfaltenos se unan entre s y precipiten. Ellas son adsorbidas por los asfaltenos y actan como capas protectoras. Estas resinas y asfaltenos juntos son llamadas micelas, las cuales constituyen entidades moleculares separadas del crudo y sujetas a todo cambio termodinmico. La adicin de una adecuada cantidad de floculante, por ejemplo n-pentano, causa la destruccin de las micelas y puede resultar en una floculacin irreversible.

Figura 2.Disposicin de los Asfaltenos en el crudo segn modelo termodinmico coloidal.La teora considera que los asfaltenos llevan cargas intrnsecas que pueden ser positivas o negativas dependiendo de la composicin del crudo, y que stos se encuentran dispersos en el mismo gracias a la presencia de resinas, ya que existe un segmento de la misma que permanece en contacto con el resto del crudo (parafinas, naftenos y aromticos) y entre estos segmentos existen fuerzas repulsivas que son las responsables de mantener las partculas de asfaltenos en suspensin. Si son colocados en un campo elctrico, los asfaltenos migrarn hacia el electrodo con carga opuesta a la que ellos tienen. Tanto las resinas como los asfaltenos tienen tendencia a agregarse entre ellos y el grado de este estado de agregacin depender de la composicin del crudo y del carcter aromtico del mismo.

Figura 3.Balance de fuerzas sobre las micelas de asfaltenos en el que se muestra el efecto de las cargas elctricas.Los cambios en las condiciones termodinmicas del sistema, es decir, presin, temperatura y/o composicin, son los responsables de que las resinas se transfieran a la fase lquida, por lo que los asfaltenos quedan desprotegidos con libertad de agregarse, producindose as la floculacin y posiblemente, la precipitacin de estos agregados. Un nmero de estudios han reportado que los asfaltenos pueden ser precipitados por flujo a travs de capilares y el medio poroso. Esto confirma que las micelas resinas-asfaltenos estn elctricamente cargadas y que pueden precipitar por la aplicacin de una energa potencial generada por el flujo de petrleo a travs de las arenas. Similarmente, la aplicacin de un potencial opuesto puede prevenir la precipitacin de asfaltenos desde el crudo que fluye a travs del medio poroso.

Figura 4.Mecanismo de precipitacin de asfaltenos segn el modelo coloidal.

Basado en estas observaciones, el modelo fsico que mejor se ajusta al sistema crudo/resina/asfaltenos es el modelo coloidal. Se cree que los asfaltenos se encuentran en el petrleo en suspensin coloidal y que estn estabilizados por las resinas que adsorben sobre su superficie. La naturaleza coloidal del crudo fue propuesta por primera vez por Nellesteyn y el modelo coloidal por Pfeiffer y Saal en 1940. Desde entonces, numerosos estudios han confirmado la aplicabilidad de este modelo para los asfaltenos en el petrleo. La naturaleza coloidal de los asfaltenos fue utilizada por Leontaritis para formular un modelo termodinmico coloidal, y as predecir el comportamiento de fase de los asfaltenos.En base a esto y tratando de describir el fenmeno de agregacin asfaltnica se encontr, en la teora coloidal, el modelo DLCA (Agregacin Coloidal Limitado por Difusin), tambin conocido como Cmulo-Cmulo, que es el modelo que mejor se asemeja a la cintica de agregacin de asfaltenos. Tal modelo consiste de partculas y agregados dispersos, que se difunden en el sistema siguiendo una caminata aleatoria, si en su recorrido una partcula o cmulo coloidal choca con otra partcula o cmulo, stos podran quedar pegados con una cierta probabilidad y, en tal caso, ellos continuarn difundindose como un solo agregado con la posibilidad de quedar pegado a otro cmulo o partcula. Despus de que ha transcurrido el tiempo, el tamao de los cmulos ha aumentado y el nmero de ellos ha disminuido.Estructura de los asfaltenosEstructuralmente se ha comprobado que los asfaltenos son una fraccin de compuestos que existen naturalmente en el crudo como agregados de ncleos aromticos condensados, sustituidos por grupos alifticos y naftnicos, los cuales poseen heterotomos (nitrgeno, azufre, oxgeno) localizados en las estructuras en una variedad de formas, especialmente las heterocclicas. Tambin se ha detectado la presencia de metales como vanadio, nquel y hierro, los cuales se concentran en estructuras de anillos grandes que se originan en los organismos vivientes denominadas porfirinas. El 20% del contenido de los metales en los crudos se puede encontrar en estas estructuras. El resto de estos metales se encuentran en estructuras no porfirnicas asociadas con el nitrgeno, azufre y oxgeno en la fraccin asfltica, pero sus arreglos no son definidos.

En su estado natural, se sugiere que los asfaltenos existen como una estructura compleja, la cual permite que los asfaltenos agregados puedan encontrarse dispersos en el crudo y puedan moverse dentro del pozo o el yacimiento. Otras observaciones sugieren que con el incremento del peso molecular de la fraccin de asfaltenos, se incrementa la aromaticidad y la proporcin de heterotomos.El agregado de asfaltenos tiene dimensiones coloidales y precipitara del crudo, si no fuese por la presencia de una capa estabilizante de resinas que lo rodea. El sistema de asfaltenos, unido a las resinas, constituye una partcula coloidal denominada micela, de acuerdo con la terminologa de la qumica de surfactantes.Estructuralmente, la micela (resina-asfaltenos) tiene un carcter predominante aromtico, en el cual, la aromaticidad del asfalteno es mayor que la de la resina. Esto se debe a que la relacin de cadenas alifticas/anillos aromticos de las resinas, es mayor que la de los asfaltenos, ya que las resinas tienen cadenas alifticas largas y pocos anillos aromticos, comparadas con la estructura de los asfaltenos. De esto se deduce que las resinas son una interfase de polaridad media entre el crudo (poco polar), constituida por parafinas, aromticos y las resinas no adsorbidas sobre los asfaltenos y estos ltimos.De acuerdo a esto, el grado de aromaticidad del crudo (fase dispersante) es importante cuando las resinas se encuentran bien adsorbidas por el aglomerado de asfaltenos (fase dispersa); al igual que la parafinicidad del medio decide cuando las resinas son desorbidas de la micela.Una alta aromaticidad de la matriz del crudo indica buena solvencia para los asfaltenos, es decir, que el poder solvente de este medio es uno de los aspectos fundamentales que determinan el comportamiento fsico-qumico del sistema coloidal del crudo.

Figura 5.Estructura molecular promedio de los asfaltenos.Composicin de los AsfaltenosLos asfaltenos fsicamente son slidos friables de color marrn oscuro a negro con un punto de fusin no definido. Ellos se descomponen por calentamiento, se funden y por posterior enfriamiento se resolidifican.Los resultados de anlisis elementales realizados a numerosas muestras de asfaltenos de distintos crudos del mundo, han demostrado que la composicin tpica elemental de las fracciones de asfaltenos precipitadas por n-pentano y n-heptano poseen cantidad de carbono e hidrgeno que varan slo en un pequeo rango: 82 3 % en peso para el carbono y 8,1 0,7 % en peso para el hidrgeno. Esto indica que la relacin atmica H/C es bastante constante: 1,15 0,05, lo que sugiere entonces que los asfaltenos tienen una composicin definida. Adems, las relaciones H/C encontradas en los asfaltenos precipitados con n-heptano son menores a la de los asfaltenos precipitados con n-pentano, lo que sugiere un alto grado de aromaticidad en los asfaltenos precipitados con n-heptano. Estos ltimos contienen una alta proporcin de heterotomos, lo cual es indicado debido a las altas relaciones N/C, O/C y S/C.Solubilidad de los AsfaltenosLos asfaltenos se encuentran entre las fracciones ms pesadas y polares del petrleo, de esta definicin se desprende que stos representan una clase de solubilidad, es decir, son solubles en solventes aromticos e insolubles en parafinas lineales, los cuales son considerados como precipitantes de los mismos. Desde este punto de vista, es posible definir los asfaltenos en forma diferente, dependiendo de la parafina que se utilice para precipitarlos del crudo as que se tiene: asfaltenos al pentano, asfaltenos al hexano, al heptano, etc.Estudios realizados demostraron que la cantidad de precipitado es mayor a medida que disminuye el nmero de carbonos del agente precipitante y tambin que a partir del n-heptano, la cantidad precipitada presenta muy pocas diferencias con respecto a los n-alcanos ms pesados, indicando esto que slo los componentes ms polares y, por lo tanto, ms insolubles, precipitan con n-heptano. Este comportamiento se ilustra a continuacin:

Figura 6.Efecto del nmero de carbonos del agente precipitante sobre la cantidad de componentes insolubles.Como se ha sealado, el porcentaje de material orgnico insoluble que puede ser precipitado del crudo o de crudos extrapesado, est estrechamente relacionado con los diferentes solventes utilizados para su precipitacin. De esta manera se ha determinado que el uso de cadenas lineales y ramificadas u olefinas causan importantes variaciones en el porcentaje de asfaltenos obtenido (superior al 15%).As mismo, las cicloparafinas tienen un efecto muy marcado sobre el asfalteno precipitado y se obtienen resultados totalmente diferentes a los que se obtienen utilizando cualquier otro solvente hidrocarburo no aromtico. Por ejemplo, cuando el ciclopentano, ciclohexano o sus metil-derivados son empleados como agentes precipitantes, slo alrededor del 1,0% del bitumen permanece insoluble. Esto hace que el poder solvente de estos hidrocarburos caiga dentro del rea del poder solvente de los aromticos.Precipitacin de AsfaltenosLa precipitacin de asfaltenos se refiere al fenmeno mediante el cual un crudo determinado, bajo ciertas condiciones de presin, temperatura, composicin y rgimen de flujo, se separa en una o dos fases fluidas de grandes proporciones (gas y/o lquido) y en una fase slida insoluble de menor tamao, constituida principalmente por los asfaltenos. Los principales factores fsicos que afectan la solubilidad de los asfaltenos en los crudos son los cambios de presin, temperatura, composicin del crudo y cargas elctricas que poseen los asfaltenos. Estos pueden depositarse tanto en el yacimiento, como en la tubera de produccin o ser llevados a los equipos de superficie a travs de las lneas de flujo. El mecanismo de floculacin y precipitacin de los asfaltenos puede observarse en la siguiente figura

Figura 7.Proceso de floculacin y precipitacin de los asfaltenos.Los parmetros que influyen en la precipitacin de asfaltenos son:Cambios de Composicin en los Fluidos del YacimientoLa composicin de los fluidos del yacimiento cambiar como consecuencia del agotamiento normal durante la etapa de produccin primaria del mismo. Esto resultar en una prdida de los componentes livianos del petrleo causando un descenso de la relacin gas-petrleo (RGP) y un incremento en la densidad de los fluidos. Como regla general, estos efectos reducen la tendencia de precipitacin de asfaltenos de los fluidos del yacimiento. Esto es porque tanto el gas como los asfaltenos compiten por la solvencia en el petrleo y cuando ste pierde sus fracciones ligeras, ms asfaltenos pueden ir en solucin. Consecuentemente, como los yacimientos en produccin disminuyen su presin y el crudo se hace ms pesado, los problemas de asfaltenos deberan disminuir.Por tal motivo, es importante conocer la composicin del crudo, para as determinar la cantidad de hidrocarburos saturados, aromticos, resinas y asfaltenos que posee el mismo, ya que tanto los saturados como los asfaltenos promueven la precipitacin, mientras que las fracciones aromticas y las resinas la evitan. Debido a esto, se debe realizar una caracterizacin detallada de los fluidos del yacimiento para determinar la composicin del petrleo y definir los parmetros que promueven la precipitacin de asfaltenos. Entre estos parmetros estn la proporcin de cada fraccin del crudo y el porcentaje de cada uno de ellos.Esta caracterizacin fue realizada por INTEVEP a 30 muestras de crudos de diferentes campos venezolanos y cuyos resultados se encuentran graficados en la Figura 8, en la cual se destaca la influencia de las diferentes fracciones del petrleo sobre la estabilidad del mismo. En esta figura se observa que crudos con alto contenido de hidrocarburos saturados, pocas resinas e hidrocarburos aromticos tendrn mayores probabilidades de precipitacin de asfaltenos que crudos con pequeas cantidades de hidrocarburos saturados. Este tipo de caracterizacin se conoce con el nombre de Anlisis SARA (determinacin del porcentaje de hidrocarburos Saturados, Aromticos, Resinas y Asfaltenos presentes en el crudo), la cual es realizada continuamente por INTEVEP.

Figura 8.Efecto de la composicin sobre la estabilidad de diversos crudos venezolanos. Anlisis SARA.El porcentaje de asfaltenos presentes en el petrleo es un indicativo de la probabilidad de precipitacin en el sistema, por tal razn, la determinacin del contenido de stos en los laboratorios de campo, se realizan como una medida del control de la precipitacin. Esta determinacin se hace a travs de la Norma API IP-143, la cual es aplicable a cualquier tipo de crudo y permite determinar la segregacin del mismo.Efectos de la TemperaturaLa solubilidad de los asfaltenos en los crudos es influenciada por la temperatura. Las situaciones ms importantes generadas por los cambios en la temperatura son:

Efectos de enfriamiento producido por el gas en expansin a travs de un orificio o restriccin. Enfriamiento resultante de la expansin del gas que obliga al petrleo a que atraviese la formacin hasta el pozo y lo sube hasta la superficie. Enfriamiento producido por la prdida de calor, irradiado a las formaciones circundantes, por el petrleo y el gas a medida que fluyen desde el fondo del pozo hasta la superficie. Enfriamiento producido por la liberacin de gases disueltos de la solucin. Cambios en la temperatura producidos por intrusin de agua. Cambios en la temperatura resultantes de la evaporacin de los constituyentes ms livianos.En ciertos crudos, un aumento de la temperatura parece favorecer la dispersin de asfaltenos, mientras que en otros, ocurre una disminucin de la solubilidad. Por lo tanto, no se puede generalizar sobre el efecto de la temperatura en la floculacin de asfaltenos.Efectos de la PresinEn 1984, Hirschberg y colaboradores desarrollaron un modelo termodinmico bajo condiciones de equilibrio, mediante el cual se puede determinar el comportamiento de los asfaltenos con la presin. Este comportamiento es ilustrado en la Figura 9. El perfil de la curva generalmente es el mismo para cualquier tipo de crudo asfaltnico y se conoce como curva de dispersin o gaviota, y la misma es construida a partir de estudios de laboratorio, en celdas destinada para tal fin. Esta curva permite establecer las siguientes afirmaciones: Inicialmente la cantidad de asfaltenos solubles es mxima cuando la presin, de la celda que simula el yacimiento, est por encima del punto de burbujeo (Pb) y se aproxima a su equilibrio natural y original en el yacimiento. A medida que la presin disminuye, ocurre lo mismo con la solubilidad de los asfaltenos como consecuencia de la expansin de los componentes livianos del crudo, los cuales alteran el equilibrio original de la solucin. La solubilidad de los asfaltenos en el crudo tiene un valor mnimo a la presin de burbuja, ya que se producen cambios en la composicin del crudo. Por debajo del punto de burbujeo, aparece una capa de gas libre que constituyen los componentes ms livianos, los cuales son los causantes directos de la precipitacin; por lo que si la presin llegara hasta este punto, a nivel de la celda de laboratorio, el crudo es capaz de redisolver en su seno al asfalteno que flocul, es decir, el proceso de floculacin se revierte y parte del asfalteno precipitado es redisuelto por el crudo.

Figura 9.Efecto de la presin sobre la floculacin de asfaltenos.En otras palabras, Hirschberg y colaboradores demostraron que para una temperatura y composicin constante, existe un valor de presin a partir del cual se inicia la floculacin de asfaltenos, el cual es conocido como Onset o Umbral de Floculacin. As, en la Figura 9, la cual representa una curva tpica de floculacin, asfaltenos dispersos vs presin, se puede observar que para este tipo de sistemas existen dos umbrales de floculacin, un umbral superior y un umbral inferior, que se encuentran a valores de presin superior e inferior a la presin de burbuja, respectivamente. Esta curva presenta un mnimo, el cual corresponde a la mxima floculacin y/o precipitacin de asfaltenos para una composicin y temperatura definida.Efecto de la ViscosidadLa viscosidad del petrleo es una medida de la resistencia al flujo que ejerce el fluido al fluir y usualmente se expresa en unidades de centipoise (cps). sta, en comparacin con otras propiedades del lquido, es afectada tanto por la presin como por la temperatura. Un aumento en la temperatura causa una disminucin en la viscosidad. Una disminucin en la presin causa una disminucin en la viscosidad. Adicionalmente, existe un tercer parmetro que afecta la viscosidad, una disminucin en la cantidad de gas en solucin en el lquido, ya que ste es funcin directa de la presin.Estudios previos de depositacin de asfaltenos en tuberas de produccin demostraron que la depositacin ocurre alrededor del punto de burbuja del crudo (segn Hirschberg), por lo que se espera que la mxima precipitacin de asfaltenos debe ocurrir a viscosidades cercanas a la presin de burbuja. Por otra parte, se tiene que en crudos pesados en comparacin con los medianos y livianos, la alta viscosidad impide la formacin de depsitos, por ser menos probable la agrupacin de los flculos, la cual es atribuida a la alta resistencia molecular que debe ser vencida, siendo ms probable la depositacin de asfaltenos en crudos medianos y livianos.Inyeccin de FluidosCon frecuencia, los yacimientos se encuentran sometidos a procesos de recuperacin secundaria, como la inyeccin de un fluido miscible (etano, dixido de carbono, gas natural, etc.), para el desplazamiento del petrleo residual. La miscibilidad del solvente con el crudo del yacimiento es una propiedad que tambin puede llevar a la precipitacin de asfaltenos dentro de la matriz del yacimiento y depositarse dentro de la roca. La mayora de los solventes miscibles tienen el potencial de causar la floculacin de asfaltenos. Como cada vez ms los solventes se disuelven dentro del crudo, el problema de asfaltenos generalmente tiende a aumentar a medida que avanza el proceso de inyeccin en el tiempo.Efectos ElectrocinticosEl potencial generado durante el flujo de petrleo a travs de los poros del yacimiento o por la tubera de produccin puede ayudar a la floculacin de asfaltenos por electro-deposicin. Los problemas de asfaltenos sern mayores en las vecindades del pozo donde la velocidad es ms alta. Para reducir la deposicin por efectos eletrocinticos, la velocidad de los fluidos en el yacimiento debe ser llevada a un mnimo. Las grandes cadas de presin deben ser evitadas ya que stas resultan en altas velocidades del fluido en la formacin y en los pozos. Para crudos asfaltnicos, los pozos deben ser limpiados despus de perodos de cierre o workovers. La tasa de flujo debe ser pequea durante las etapas iniciales de produccin y adems, evitar las aperturas excesivas de los reductores de superficie, ya que esto promueve la floculacin y depositacin de asfaltenos.Otros factoresHay evidencia de que cualquier slido suspendido en el crudo (finos de arcilla o minerales, limaduras de metales, sedimentos, grava, etc.) a menudo favorecen la precipitacin de asfaltenos. Estas pequeas partculas, suspendidas en el crudo, pueden servir de ncleos o sitios de nucleacin que promueven la adhesin de las partculas de asfaltenos, formndose as grandes cadenas de molculas o partculas que tienden a precipitar ms rpidamente de la solucin de crudo. Este efecto ocurre, sobretodo, a nivel de las perforaciones y por supuesto ser ms marcado a nivel de las tuberas donde las rugosidades internas tambin representan sitios de nucleacin para otros compuestos.Metodos de Remocin de AsfaltenosLos pozos parcial o completamente taponados con depsitos de asfaltenos pueden ser limpiados usando diversos mtodos:Mtodos MecnicosEstos mtodos involucran raspados mecnicos y limpieza de los depsitos dentro del pozo. Un mtodo comn es el de usar equipos de guaya fina, el cual resulta lento y costoso, particularmente si la acumulacin de asfaltenos es larga y dura. Otra tcnica es la de usar una unidad de coiled tubing para remover el taponamiento con hidrulica, pero las limitaciones por presin pueden hacer de la limpieza un mtodo difcil. Otro mtodo es aplicar presin y crear un diferencial de presin a travs del taponamiento para desalojar los depsitos. El mtodo mecnico a utilizar depende de las condiciones de la tubera y del taponamiento.Limpieza QumicaCuando las tcnicas de remocin mecnica son insuficientes o no realizables, pueden usarse mtodos de limpieza con qumicos. Numerosos solventes, aditivos y qumicos comerciales estn disponibles por muchas compaas para disolver depsitos de asfaltenos. Tratamientos con solventes, en circulacin normal o inversa con crudos calientes han sido probados con resultados mixtos. Los hidrocarburos solventes, como por ejemplo tolueno, xileno y otros solventes como la piridina y el disulfuro de carbono son efectivos en la disolucin de asfaltenos pero tienen valores lmites por sus costos, consideraciones de seguridad, etc. Ellos tambin presentan riesgos de explosin y fuego por sus bajos puntos de inflamacin y puede tambin crear problemas de corrosin. Este tipo de mtodo de limpieza puede crear problemas de manejo y disposicin, especficamente en operaciones costa afuera, donde la solucin crudo/asfalteno/solvente requieren disposiciones cuidadosas. Los procedimientos de limpieza son generalmente diseados para adaptarse a un pozo en particular. En algunos casos, la inyeccin de solventes qumicos (para suavizar el depsito) puede estar seguida de raspado mecnico. En cualquier caso, la limpieza de depsitos de asfaltenos es invariablemente costosa e involucra resolver numerosos problemas.Manipulacin de Presin, Temperatura y Tasa de FlujoUna de las vas para prevenir o reducir la depositacin de asfaltenos en los pozos es la de supervisar la presin de operacin, temperatura y/o tasa de produccin, para evitar las condiciones en las que tenga lugar la precipitacin de asfaltenos. Un mtodo es usar aislante de los fluidos en el anular para evitar las prdidas excesivas de calor y mantener la temperatura de los fluidos.Aditivos ResinososEn algunos casos, el aadir aditivos resinosos ha prevenido o reducido la precipitacin de asfaltenos. Sin embargo, este mtodo no ha sido muy comn, ya que necesitan que se realicen muchos preparativos para que la aplicacin exitosa pueda ser hecha.A continuacin se presenta la metodologa de identificacin y anlisis de la problemtica de asfaltenos en los crudos actualmente utilizada, esquematizada en la siguiente figura:

Figura 10.Esquema general para tratamiento de asfaltenos.Problemas ocasionados por deposicin de Asfaltenos y mtodos de prevencin y control de la precipitacin.Desde el punto de vista de produccin, la precipitacin de asfaltenos puede ocurrir en: Instalaciones de superficie. Tubera de produccin. Cara de la formacin. Yacimiento.Taponamiento de las instalaciones de superficieEn las instalaciones de superficie, el problema de precipitacin de asfaltenos ocurre principalmente en las estaciones de flujo y en las instalaciones y equipos corriente aguas abajo de las mismas, asociadas a los sistemas de manejo, transporte y compresin de las corrientes de gas.Cuando la precipitacin ocurre en forma masiva, las filiales operadoras deben tomar medidas correctivas que consisten fundamentalmente en paradas totales o parciales de las plantas y equipos afectados, a fin de realizar la limpieza de los mismos mediante mtodos mecnicos y utilizacin de solventes. En el Norte de Monagas, por ejemplo, los pulmones de los gasductos han sufrido taponamientos por depsitos de asfaltenos, lo que ha obligado a realizar la limpieza de los mismos por medios mecnicos.Estudios relacionados al tema, han determinado que la presencia de asfaltenos en los sistemas de compresin, transporte y manejo del gas se debe fundamentalmente al arrastre de lquidos por las corrientes de gas en las estaciones de separacin. De esta forma, los asfaltenos y otros componentes de alto peso molecular contenidos en el lquido arrastrado, entraban en los sistemas de gas y precipitaban entonces corriente aguas abajo cuando las condiciones de presin, temperatura y composicin as lo determinaban.En la Figura 11, se presentan en forma esquemtica los mtodos utilizados y recomendados en este caso.

Figura 11.Mtodos de prevencin y control de precipitacin a nivel de las instalaciones de superficie.Taponamiento en la Tubera de ProduccinEl petrleo, en su viaje a travs de la tubera de produccin, sufre cambios simultneos de presin (P) y temperatura (T) a medida que fluye desde el yacimiento hasta la superficie. Dependiendo de la composicin del crudo, la disminucin de presin y temperatura pueden ocasionar que el crudo a condiciones de yacimiento, se separe en dos y hasta tres fases (gas-lquidos o gas-lquido-slido), mientras el mismo se encuentra todava fluyendo en la tubera de produccin.Lo anterior se ilustra en la Figura 12, en la que se muestra un diagrama de fases P-T caracterstico de un crudo que presenta precipitacin de slidos. En este diagrama, se pueden identificar cuatro zonas:Zona 1: Ubicada por encima del umbral superior de precipitacin en la cual, a cualquier presin y temperatura, el crudo existir siempre como fase lquida.Zona 2: Comprendida entre el umbral superior de precipitacin y la curva de puntos de burbuja, donde coexistirn una fase slida y una fase lquida en equilibrio.Zona 3: Comprendida entre la curva de burbujeo y el umbral inferior de precipitacin, donde existen simultneamente una fase gaseosa, una fase liquida y una fase slida.Zona 4: Ubicada por debajo del umbral inferior de precipitacin, donde la fase slida desaparecer y a estas condiciones slo quedarn la fase gaseosa y la fase lquida en equilibrio.En la Figura 12, tambin se muestra la trayectoria de los fluidos del yacimiento a medida que fluyen hacia la superficie.

Figura 12.Diagramas de fases caracterstico de un crudo que presenta precipitacin de asfaltenos.El punto (A) corresponde a las condiciones de presin y temperatura del yacimiento, lejos del pozo. Entre los puntos (A) y (B) hay una cada de presin, a temperatura constante, correspondiente al flujo de fluidos desde el yacimiento hasta el fondo del pozo, a travs de la formacin y las perforaciones del mismo. A partir del punto (B), los fluidos empieza a subir por la tubera de produccin, en la que se registran presiones cada vez menores, fundamentalmente debido a la disminucin de la columna hidrosttica. La temperatura tambin disminuye a partir de este punto en virtud de las prdidas de calor hacia las formaciones adyacentes las cuales, por estar a menor profundidad que el yacimiento, se encuentran a menor temperatura que los fluidos que pasan por la tubera. A partir del punto (C), correspondiente a la profundidad del pozo a la cual la presin y la temperatura se encuentran sobre la curva superior de precipitacin (umbral de precipitacin) se empezarn a formar flculos de slidos, algunos de los cuales sern transportados hacia la superficie por los fluidos de produccin. Otros, debido a los remolinos caractersticos del flujo turbulento, se movern desde el seno del fluido hacia las paredes de las tuberas donde, en virtud de las fuerzas interfaciales podrn adherirse, acumularse y eventualmente, producir taponamientos parciales o totales. La relacin entre la cantidad de los flculos que se adhieren a la pared y la cantidad de los que son transportados por los fluidos, depender tanto de las condiciones de presin y temperatura como del rgimen de flujo en la tubera, caracterizado por el Nmero de Reynolds.En el punto (D) se empezar a formar la fase gaseosa, y es en este momento cuando la cantidad de fase slida en equilibrio generalmente alcanza un mximo. A partir de este punto, la temperatura disminuye ms drsticamente debido al enfriamiento adicional causado por la formacin de un volumen cada vez mayor de fase gaseosa.

La formacin de una fase gaseosa no reviste mayores consecuencias y es una ocurrencia rutinaria en la explotacin de yacimientos. La formacin de una fase slida, por el contrario, puede causar serios problemas desde un punto de vista econmico, ya que se conoce de un nmero alto de casos en los que los taponamientos ocasionados por la presencia de una fase slida han producido prdidas parciales y, en algunos casos, prdidas totales de produccin de los pozos.En la Figura 13 se muestran, en forma esquemtica, las acciones tanto correctivas como preventivas que se deben tomar cuando ocurre un problema de esta naturaleza.

Figura 13.Mtodos de prevencin y control de la precipitacin a nivel de tubera de produccin.

Taponamiento en la cara de la formacin

Uno de los sitios donde es ms susceptible y a la vez ms grave que ocurra la precipitacin de asfaltenos es en la zona del yacimiento adyacente al fondo del pozo. En esta zona suceden las mayores cadas de presin en el yacimiento, por lo que, a menos que se tomen precauciones estrictas al respecto, en este sitio se pueden alcanzar condiciones por debajo del umbral superior de precipitacin. Como en esta zona el rea de flujo es pequea, slo una pequea cantidad de los flculos es transportada por los fluidos hasta la tubera del pozo, mientras que la mayor parte se adhiere a la roca o se retiene en las gargantas de los poros ocasionando el taponamiento de la formacin. Cuando esto sucede es necesario realizar un trabajo de fracturamiento hidrulico o una estimulacin qumica con un tratamiento que elimine los depsitos.

Figura 14.Mtodos de prevencin y control de la precipitacin a nivel de la cara de la formacin.Taponamiento en el yacimientoUna vez que la precipitacin de asfaltenos ha ocurrido en el yacimiento, lejos del pozo, prcticamente no existe ninguna medida correctiva viable, tal como se especifica en la Figura 15. Sin embargo, a este nivel el problema es relativamente menos grave que cuando sucede en la cara de la formacin, ya que lejos del pozo, el rea de flujo es mucho mayor y las velocidades son mucho ms bajas.En el yacimiento, la medida preventiva viable consiste en mantener la presin de la formacin por encima del umbral de floculacin, mediante la inyeccin de fluidos que sustituya al crudo producido.Para implementar el proyecto de inyeccin se recomienda realizar estudios que permitan la determinacin experimental de curvas de dispersin, a fin de determinar el umbral de precipitacin a la temperatura de yacimiento. Mediante estos estudios se debe tambin determinar la compatibilidad de los fluidos inyectados, ya que dependiendo de la composicin de los mismos, la precipitacin se pudiera inducir en lugar de prevenirse.

Figura 15.Mtodos de prevencin y control de precipitacin a nivel de yacimiento.Deposicin de Asfaltenos en condiciones estticas en equilibrioA continuacin se presentan seis (6) casos de prediccin (a nivel de laboratorio y a partir del modelaje termodinmico) del comportamiento de crudos asfaltnicos de un pozo productor en cuanto a su posible deposicin, en los cuales no se toma en cuenta la influencia de la temperatura y se asume condiciones estticas en equilibrio. Para ello debe conocerse previamente la presin de burbujeo del crudo y la presin crtica de precipitacin asfaltenos o presin real a la cual comienza la precipitacin de los mismos.Caso No. 1Cuando la presin de cabezal es mayor a la presin crtica de floculacin: La floculacin y deposicin de asfaltenos podra ocurrir en las facilidades de superficie (Ej. separador, lneas, etc.).Caso No. 2Cuando la presin de fondo fluyente es mayor a la presin crtica de floculacin y adems, la presin de cabezal esta entre la presin de burbujeo y la presin crtica de floculacin: La floculacin y deposicin de asfaltenos podra ocurrir en la tubera de produccin y en las facilidades de superficie. La profundidad donde ocurre la deposicin depende del perfil de presin en la tubera.Caso No. 3Cuando la presin de fondo fluyente es mayor a la presin crtica de floculacin y adems, la presin de cabezal es menor a la presin de burbujeo: La floculacin y deposicin de asfaltenos podra ocurrir en la tubera de produccin. La profundidad del taponamiento depender del perfil de presiones.Caso No. 4Cuando la presin de fondo fluyente se encuentra entre la presin de burbujeo y la presin crtica de floculacin y adems, la presin de cabezal es menor a la presin de burbujeo: La floculacin y posible taponamiento podra ocurrir en el yacimiento, en la vecindad del pozo y en la tubera.Caso No. 5Cuando la presin de fondo fluyente es menor a la presin de burbujeo: La floculacin y posible taponamiento podra ocurrir en el yacimiento y en la vecindad del pozo.Caso No. 6Cuando la presin de fondo fluyente es mucho menor a la presin de burbujeo y adems, la presin de yacimiento es menor a la presin de burbujeo: La floculacin y posible deposicin de los asfaltenos podra ocurrir en el yacimiento lejos del pozo.Deposicin de Asfaltenos en condiciones dinmicasPara que la deposicin de asfaltenos ocurra en el yacimiento o en la tubera bajo condiciones dinmicas, adems de tomar en cuenta las condiciones de presin anteriormente descritas, se deben cumplir los siguientes aspectos: El contenido de asfaltenos en el crudo debe ser mayor que la solubilidad de asfaltenos, generalmente a la presin de burbujeo (sistemas en desequilibrio). La cintica de deposicin debe ser favorable y la tasa de deposicin debe ser suficientemente rpida para permitir la formacin del depsito en condiciones dinmicas. La velocidad del crudo tiene que ser suficientemente baja para que permita la adherencia de las partculas asfaltnicas y su consiguiente deposicin. La condicin de la superficie de adsorcin (tubera o roca) tiene que ser favorable para permitir adherencia a ellas (condiciones de humectabilidad).Para que un pozo produzca con alto contenido de asfaltenos, sin depositar el mismo en el yacimiento o en la vecindad del pozo, la presin de fondo fluyente tiene que ser mayor que la presin crtica de floculacin. Sin embargo, esto origina depsitos de asfaltenos en la tubera y/o en las facilidades de superficie.