05 Emulsiones

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  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    FACILIDADES DE SUPERFICIE:EMULSIONES

    EDISON ODILIO GARCANAVASIngeniero de Petrleos - UIS

    Mg!ster en Ingenier! de"idro#r$%ros - UIS

    iliddesdes%'er(#ie%is)g*il+#o*

    UNIVERSIDAD INDUS,RIAL DE SAN,ANDERESCUELA DE INGENIERA DE PE,RLEOS

    .UCARAMANGA/ DICIEM.RE DE 0123

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    IN,RODUCCION

    El tratamiento de fuidos deproduccin en campos petroleros

    es un proceso complejo debido alas condiciones bajo las cuales sonproducidos los fuidos en supercie,por esta razn es de granimportancia un adecuadoconocimiento de los conceptosundamentales que gobiernan elcomportamiento de dichos fuidos.

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    EMULSIONES

    Una emulsin es una mezcla de

    dos lquidos mutuamenteinmiscibles, uno de los cuales

    est disperso en nas gotas en

    el otro. El lquido presente como

    pequeas gotas es la asedispersa o interna, mientras que

    el lquido que lo rodea es la ase

    continua o e!terna

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    TIPOS DE EMULSIONES

    FACILIDADES DE SUPERFICIE: EMULSIONES

    Dependiendo de cul fluido se comporta como fase continua y cul lo

    hace como fase dispersa, se definen emulsiones normales, inversas y

    duales.

    Otra forma de clasificar las emulsiones es de acuerdo con su

    estabilidad. Las emulsiones fuertes o duras tienen una alta

    estabilidad, mientras que las emulsiones dbiles pueden romperse

    fcilmente. Cada tipo de emulsin exie un tratamiento espec!fico.

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    E*%lsin Dire#t

    E*%lsin de g% en

    #eite

    "ase discontinua ointerna#

    $gua

    "ase continua o e!terna#$ceite Agua

    Petrleo

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    E*%lsin In4ers

    E*%lsin de #eite en

    g%

    "ase discontinua ointerna#

    $ceite

    "ase continua o e!terna#$gua Petrleo

    Agua

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

    7/47FACILIDADES DE SUPERFICIE: EMULSIONES

    DEFINICIN DE EMULSIN: "na emulsin es una me#claheteronea de dos l!quidos inmiscibles.

    "luidos %uractante Energa Emulsin

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    FLUIDOS

    Compuestos polares:Compuestos cuyas molculas se encuentran desbalanceadas

    elctricamente.

    O"

    "

    $ua

    "C

    "

    "

    "

    O

    %etanol

    C

    "

    "

    "

    C C

    "

    "O

    "

    $cetona

    C

    "

    "

    "

    C

    "

    "

    C

    "

    "

    C

    "

    "

    C

    "

    "

    C

    "

    "

    "

    &exano

    C"

    C

    "

    C

    "

    C "

    C"

    C"

    'encenoFACILIDADES DE SUPERFICIE: EMULSIONES

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    AGENTES EMULSIFICANTES

    FACILIDADES DE SUPERFICIE: EMULSIONES

    Los $()*+) )%"L--C$*+) /tensoactivos, surfactantes, etc.0 son

    sustancias parcialmente solubles en aua y en crudo.

    )n la rfica se observa el esquema de una molcula de )stearato de

    odio, un tipo de 1abn muy usado de manera domstica.

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    AGENTES EMULSIFICANTES

    FACILIDADES DE SUPERFICIE: EMULSIONES

    )n el caso de los campos petroleros,

    existen diversas sustancias que

    pueden llear a actuar como

    surfactantes.)1emplos2

    3 Compuestos naturales /asfaltenos,

    parafinas, etc.0

    3 lidos finos /arcillas, productos de

    corrosin, etc.0

    3 4u!micos a5adidos /biocidas,

    inhibidores, etc.0

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    AGENTES EMULSIFICANTES

    FACILIDADES DE SUPERFICIE: EMULSIONES

    )l surfactante se ubica en la interfase aua6petrleo, enerando un

    puente entre las dos fases.

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    AGENTES EMULSIFICANTES

    FACILIDADES DE SUPERFICIE: EMULSIONES

    De acuerdo con su cara, los tensoactivos se clasifican en2

    3 *o inicos2 *o se disocian en el aua

    /polilicoles, steres de cidos rasos,

    lecitina0.

    3 $ninicos2 7resentan una cara neativa al

    disolverse en aua /estearato de sodio,

    laurato de potasio0.

    3 Catinicos2 7resentan una cara positiva al

    disolverse en aua /sales cuaternarias deamonio, hidrocloruros de aminas0.

    3 $nfteros2 +ienen capacidad para formar un ion tensoactivo con

    caras tanto neativas como positivas, se8n el p&. )n p& cido se

    comportan como catinicos. )n p& bsico, como aninicos

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    BALANCE HIDROFLICO!LIPOFLICO

    FACILIDADES DE SUPERFICIE: EMULSIONES

    9illiam Colvin (riffin, de la empresa $tlas 7o:der Company /))""0,

    desarroll un mtodo para clasificar los tensoactivos, basado en el

    valor del &L' (Hydrophilic-Lipophylic Balance).

    )l mtodo est basado en la premisa de que todos los tensoactivos

    combinan, en una misma molcula, un rupo hidrof!lico y otro

    lipof!lico, y que la proporcin entre los porcenta1es en peso de estos

    dos rupos en los tensoactivos no inicos es una indicacin del

    comportamiento que puede ser esperado de ese producto.

    )l &L' es un parmetro que var!a de ; a

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

    14/47FACILIDADES DE SUPERFICIE: EMULSIONES

    )l clculo del &L' se reali#a mediante la siuiente expresin2

    Donde %h es la masa molar de la porcin hidrof!lica de la molcula y

    % es la masa molar de la molcula entera.

    HLB " #$ HLB % #$ HLB & #$

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    '

    #(

    #)

    #'

    *

    +

    FACILIDADES DE SUPERFICIE: EMULSIONES

    "L.

    Emuls,-,.a/tes0e t,po a1ua e/

    a.e,te

    A1e/tesHume.ta/tes

    Emuls,-,.a/tes0e t,po a.e,te e/

    a1ua

    Deter1e/tes

    Solu2,l,3a/tes

    3 =alores altos de &L' />6?>0 del

    aente emulsificante darn comoresultado emulsiones de aceite

    en aua /emulsiones inversas0.

    3 =alores ba1os de &L' /@6>0 del

    aente emulsificante darn como

    resultado emulsiones de aua enaceite /emulsiones directas o

    normales0.

    )sto corresponde con la Aela de

    'ancroft2

    La fase en la cual un surfactante

    es ms soluble constituye la fase

    continua.

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    E4CESO DE SURFACTANTE

    FACILIDADES DE SUPERFICIE: EMULSIONES

    )l resultado de la aplicacin de un exceso de surfactante es la

    formacin de micelas, conlomerados de molculas que poseen una

    masa elevada y que son muy dif!ciles de separar de la fase continua.

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    ENERGA

    7ara que la emulsin ocurra es necesario que exista un flu1o deener!a desde o hacia el fluido.

    E5emplos: 7erforados

    istemas de levantamiento artificial

    Choques

    Codos

    =lvulas

    $ccesorios

    FACILIDADES DE SUPERFICIE: EMULSIONES

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    PROPIEDADES DE LASEMULSIONES

    Estabilidad

    &omportamiento 'eolgico

    (istribucin ) *amao

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    Distri$%#in 5 ,*6o de ls GotsDis'erss+eneralmente el tamao de las gotas dispersas en una emulsin aria

    entre -./-- micras. 0ientras que la distribucin puede ser clasicada

    ealuando el porcentaje de ase interna como 0onodispersa o1olidispersa. El tamao ) la distribucin de las gotas son uertemente

    dependientes de la ormulacin ) ormacin de la emulsin.

    2a importancia de estas propiedades radica en undamentalmente en el

    gran eecto que tienen sobre el comportamiento reolgico de laemulsin.

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    Distri$%#in 5 ,*6o de ls GotsDis'erss

    "raccin de ase3nterna 4aja 5 6-

    7

    "raccin (e ase3nterna $lta 8 9:7

    "raccin (e ase3nterna 0edia 6-/9-

    7

    Monodis'ersoMonodis'erso Monodis'erso Monodis'ersoPolidis'erso

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    Co*'ort*iento Reolgi#o

    El comportamiento reolgico de las emulsiones es unenmeno complejo ) se hace casi imposible ealuar eleecto indiidual de cada uno de los actores que lo aectanpor separado.

    El caso del tamao de las gotas se ha obserado que cambiadrsticamente el comportamiento reolgico de la emulsin

    pero aun no se ha desarrollado una teora que relacionesatisactoriamente ambas ariables.

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    Est$ilidd

    Es la capacidad que tiene una emulsin de mantener unaiscosidad determinada o fuidez durante un periodo de tiempo )adicionalmente resistirse a focular, coalescer ) sedimentarse.Esta depende en gran medida de las cualidades de la pelculainteracial, como su resistencia ) elasticidad.

    2as emulsiones para el transporte de crudo pesado, deben ser losucientemente estables para mantener las condiciones de fujo,tales como, fuctuaciones en la presin ) temperatura, arrastrede slidos entre otros. 1ero a su ez deben ser de cilrompimiento para disminuir los costos en el proceso dedesemulsicacin.

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    For*%l#in

    &omposicionales

    "sico/qumicos

    "raccin $ceite

    "raccin $gua

    "raccin %uractante

    ;aturaleza de los

    &omponentes

    *emperatura

    1resin

  • 8/9/2019 05 Emulsiones

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    Cr#ter!sti#s For*%l#in

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    For*#in

    Una ez establecida la ormulacin, es decir, la seleccin deltipo ) concentracin de los componentes del sistema disperso

    se procede a la ormacin de