. METODOS DE TRATAMIENTO PARA LA DESHIDRATACINDependiendo del tipo de aceite y de la disponibilidad de recursos se combinan cualquiera de los siguientes mtodos tpicos de deshidratacin de crudo: Qumico, trmico, mecnico y elctrico. En general, se usa una combinacin de los mtodos trmicos y qumicos con uno mecnico o elctrico para lograr la deshidratacin efectiva de la emulsin W/O.

El tratamiento qumico consiste en aplicar un producto desemulsionante sinttico denominado en las reas operacionales de la industria petrolera como qumica deshidratante, el cual debe ser inyectado tan temprano como sea posible a nivel de superficie o en el fondo del pozo. Esto permite ms tiempo de contacto y puede prevenir la formacin de emulsin corriente abajo. La inyeccin de desemulsionante antes de una bomba, asegura un adecuado contacto con el crudo y minimiza la formacin de emulsin por la accin de la bomba.

El tratamiento por calentamiento consiste en el calentamiento del crudo mediante equipos de intercambio de calor, tales como calentadores de crudo y hornos.

El tratamiento mecnico se caracteriza por utilizar equipos de separacin dinmica que permiten la dispersin de las fases de la emulsin y aceleran el proceso de separacin gravitacional. Entre ellos se encuentran los tanques de sedimentacin llamados comnmente tanques de lavado.

Para el tratamiento elctrico se utilizan equipos denominados deshidratadores electrostticos, y consiste en aplicar un campo elctrico para acelerar el proceso de acercamiento de las gotas de fase dispersa.

La seleccin y preparacin del tipo de desemulsionante debe coincidir con el recipiente de tratamiento de la emulsin. Los tanque de lavado que tienen largo tiempo de retencin (8-24 horas), requieren desemulsionantes de accin lenta. Por otro lado, los tratadores-calentadores y las unidades electrostticas con corto tiempo de retencin (15-60 minutos) requieren desemulsionantes de accin muy rpida. Problemas como precipitacin de parafinas en climas fros, incremento de slidos, adicin de compuestos qumicos para estimulacin de pozos, pueden requerir el cambio del desemulsionante inyectado en lnea.

2.1 Accin de la qumica deshidratante

Diferentes estudios (Salager 1987a) han demostrado que el mecanismo fsico-qumico de accin de los agentes deshidratantes o desemulsionantes est asociado a la formulacin ptima del sistema (SAD = 0, siendo SAD la Diferencia de Afinidad del Surfactante).

La formulacin ptima se define bsicamente como un estado de equilibrio entre las afinidades del surfactante para la fase acuosa y para la fase olica. Se han determinado cuantitativamente los efectos de las diferentes variables de formulacin (salinidad, ACN, EON, WOR, temperatura, entre otras) sobre el equilibrio hidroflico/lipoflico entre el surfactante y su ambiente fsico-qumico (Salager 1999, Salager et al., 1979 a,b,c).

En un sistema surfactante-agua-aceite, la formulacin ptima se logra cuando en un barrido unidimensional de cualquier variable de formulacin, el sistema presenta una tensin interfacial mnima o ultra-baja, acompaada en general de la aparicin de un sistema trifsico en el cual la mayor parte del surfactante est en la fase media. Para el caso de emulsiones agua en crudo es poco corriente poder observar tal sistema trifsico y la inestabilidad se detecta por el progreso de la coalescencia y la evolucin de la tensin interfacial dinmica.

Para conseguir esta condicin en una emulsin W/O que ya contiene un surfactante lipoflico (modelo de los surfactantes naturales en el crudo), se debe aadir un surfactante hidroflico de peso molecular promedio o bajo (modelo agente deshidratante) de manera que el parmetro caracterstico de la mezcla produzca una emulsin inestable (Salager 1987 b). La formulacin ptima es independiente de la concentracin de surfactante y de la cantidad de la fase media, el surfactante es atrapado en una microemulsin (Antn y Salager 1986).

Por lo general, los desemulsionantes comerciales son mezclas de varios componentes que tienen estructuras qumicas diferentes y materiales polimricos, as como una amplia distribucin de peso molecular. Estn conformados por un 30 a 50% de materia activa (surfactantes) ms la adicin de solventes adecuados, tales como nafta aromtica y alcoholes.

Entre los ms utilizados estn los copolmeros bloques de xido de etileno y de xido de propileno, las resinas alquil-fenol formaldehdas, las poliaminas, alcoholes grasos, aminas oxialquiladas y poliesteramianas y sus mezclas. En la tabla 1 se presentan algunos de los productos surfactantes utilizados como agentes deshidratantes para romper emulsiones W/O.Estos surfactantes tienen tres efectos fundamentales una vez adsorbidos en la interfase agua-aceite: uno es la inhibicin de la formacin de una pelcula rgida, otro el debilitamiento de la pelcula volvindola compresible y el ms importante, el cambio en la formulacin del sistema para alcanzar la condicin de SAD = 0.

2.2 Accin del campo elctrico

La fuerza resultante entre dos gotas cargadas est dada por la Ley de Coulomb:

donde q es la carga de la gota, x es la distancia entre los centros de las gotas y o la permitividad de la fase continua. La direccin del movimiento depende de la polaridad de la carga y del campo elctrico. Para una gota cargada por contacto directo con un electrodo, la fuerza resultante se reescribe:

siendo oil la constante dielctrica relativa del crudo y E el campo elctrico.

Esta fuerza ocasiona que la gota cargada migre hacia el electrodo de carga opuesta y se inicie entonces el contacto con otras gotas, permitiendo la coalescencia. Para dos gotas polarizadas de igual tamao alineadas en el campo elctrico, la fuerza de atraccin es:

En un campo D.C. (corriente directa), las gotas migrarn en un patrn continuo con una velocidad determinada por la viscosidad de la fase continua. Las gotas gradualmente perdern su carga, dependiendo del tiempo de relajacin de la fase continua.

En el caso de corriente continua (A.C.), una gota cargada tender a oscilar en una posicin media entre los electrodos. Una gota puede llegar a cargarse por otros mecanismos tales como: ionizacin, adsorcin preferencial de iones a la interfase (doble capa elctrica) o transferencia de carga convectiva desde un electrodo por la fase orgnica (Burris 1977).En investigaciones realizadas se ha podido estudiar el fenmeno que hace que los voltajes D.C. sean tan efectivos y permitan remover grandes cantidades de agua (Burris 1977). Este principio se esquematiza en la figura 8. En esta figura se representa un crudo fluyendo verticalmente con una sola gota de agua presente. A medida que la gota entra en el alto gradiente D.C. entre los electrodos, ste le induce una carga a la superficie de la gota, que es igual a la del electrodo ms cercano, por lo que inmediatamente ambos se repelen y la gota es atrada hacia el electrodo de carga contraria.

Cuando la gota se acerca al electrodo de carga contraria, la carga superficial de la gota se altera por el gran potencial del ahora electrodo ms cercano, lo que hace que sea repelida de nuevo y atrada por el electrodo de carga contraria. Este movimiento de la gota es una migracin ordenada entre los electrodos. Los altos potenciales D.C. retienen a las gotas de agua hasta sean suficientemente grandes como para sedimentar.Considerando lo anteriormente expuesto para un sistema de una emulsin W/O con miles de gotas de agua. Las gotas polarizadas (cargadas mitad positivamente y mitad negativamente) tendern a colisionar entre s, por lo cual la coalescencia ocurrir ms rpido. Este fenmeno tambin hace que gotas en medios ms viscosos colisionen, y es necesario altas temperaturas.Figura 8. Movimiento de una gota de agua entre dos electrodos depolaridad dual.

Otro ejemplo, es el perfil corriente-voltaje obtenido en la deshidratacin electrosttica de una emulsin agua en crudo aplicando un campo elctrico D.C. de 1.000 Voltios/cm y una dosificacin de 100 ppm de qumica deshidratante (resina fenol formaldehdo), figura 9. Se observa que inicialmente la corriente aumenta de manera considerable, luego alcanza un mximo y despus disminuye hasta valores cercanos a cero.Figura 9. Perfil Intensidad de corriente-Voltaje en funcin del tiempo durante la deshidratacinElectrosttica de una emulsin agua en petrleo crudo.

Taylor (1988) encontr que la forma de tales perfiles puede explicarse de la siguiente manera: Un perodo inicial durante el cual ocurre el alineamiento de las gotas en cadena como si fuera un rosario; Un perodo en el cual las cadenas de gotas de gran longitud forman un puente entre los electrodos, ocasionando un incremento en la conductividad de la emulsin; Un punto en el cual la conduccin de corriente alcanza un mximo; y Una regin caracterizada por una conductividad altamente errtica, eventualmente disminuye a cero, como consecuencia de la disminucin del nivel de agua en la emulsin debido al progreso de coalescencia de las gotas.Bibliografiahttp://www.estrucplan.com.ar/Producciones/entrega.asp?IdEntrega=3117