Las industrias del petróleo y el gas se componen de muchos procesos complejos diferentes, incluyendo perforación, aumento de la recuperación de petróleo, transporte por oleoductos y procesamiento en refinerías.

En la extracción de petróleo crudo, hay dos desafíos principales y optimización relacionados con el proceso de interacción superficial: el primero es aumentar el rendimiento del petróleo crudo y el otro es un nuevo método para tratar y prevenir la escala de tuberías.

El único petróleo disponible en este planeta hace que sea necesario estudiar los medios para extraer el mayor número posible de crudo de los campos petroleros existentes y mejorar los procesos de producción. Una forma es optimizar el proceso de recuperación y obtener más petróleo del yacimiento. Esto se puede promover mejorando la comprensión del proceso de Liberación de petróleo crudo mineral en los depósitos. Otra forma de aumentar la cantidad de petróleo es mediante la separación efectiva del petróleo crudo del agua y otras sustancias.

Otro desafío es la escala que se produce en diferentes etapas de la producción petrolera, lo que conduce a una menor eficiencia de transmisión, un consumo excesivo de energía y un aumento de los costos. El principal factor que causa este problema es el asfalteno, que tiende a adsorberse en la interfaz de cada etapa de la producción petrolera. El asfalteno se acumula y deposita en diversas condiciones de procesamiento, y esta deposición de alta tendencia es un dolor de cabeza, ya que puede causar acumulación y obstrucción de sedimentos, como la acumulación de intercambiadores de calor y la obstrucción de tuberías.

Aumentar la recuperación de petróleo

En la fase de extracción de petróleo, se pueden utilizar diferentes métodos de extracción optimizados, como tensoactivos o expulsiones de dióxido de carbono, para mejorar la recuperación. Después de inyectar un tensoactivo o dióxido de carbono en el yacimiento, entran en contacto con el yacimiento e interactúan con él, cambiando así las condiciones de equilibrio del crudo y las propiedades del fluido. Esto puede conducir al asentamiento y acumulación de sólidos orgánicos pesados, principalmente asfalteno. Estos fenómenos provocan cambios en la humectabilidad y una disminución de la permeabilidad de las rocas del embalse, lo que conduce a una disminución de la recuperación.

La tensión Interfacial entre el petróleo crudo y el agente de expulsión de petróleo es un parámetro importante. Cuanto menor sea el valor de tensión interfacial, mejor será la disolución del agente de expulsión de petróleo en el petróleo crudo. La tensión de interfaz entre el dióxido de carbono y el crudo se ha estudiado en profundidad porque el dióxido de carbono es uno de los repelentes de petróleo más prometedores.

Gráfico funcional de la tensión Interfacial vs presión entre dióxido de carbono y petróleo crudo. Se obtuvo mediante la prueba del módulo de alta tensión attansion theta.

Resumen de la aplicación: uso de dióxido de carbono para aumentar la recuperación de petróleo crudo

Qsense qcm - D puede simular la adsorción de tensoactivos a nivel molecular para optimizar el proceso de extracción de petróleo en tiempo real. También se puede lograr el uso experimental de polímeros para la adsorción simulada, que reproduce el aumento del rendimiento del petróleo crudo a nivel nanométrico.

Adsorción de asfalteno en superficies sólidas

Además de estabilizar la superficie límite de petróleo y agua, el asfalteno también se puede adsorber en superficies sólidas en diferentes etapas del proceso de recuperación y transferencia de petróleo. Para comprender el mecanismo de deposición de asfalteno, es necesario tener una comprensión básica de la interacción asfalteno - sólido. Qsense qcm - D se puede utilizar para caracterizar la adsorción de asfalteno y la escala en varias superficies en diferentes condiciones de disolvente.

El asentamiento y la acumulación de asfalteno pueden causar cambios en la humectabilidad y la disminución de la permeabilidad de las rocas del depósito, lo que conduce a una disminución de la recuperación. La humectabilidad y la tensión Interfacial entre el petróleo crudo, los fluidos y las rocas se pueden estudiar a través de la medición del ángulo de contacto. La medición del ángulo de contacto también se puede realizar a alta presión y alta temperatura que simulan las condiciones del depósito.

[comportamiento de los tensoactivos y emulsiones / tensoactivos]

Casi todos los productos industriales utilizan tensoactivos, desde limpiadores hasta pinturas, cosméticos hasta alimentos. Los tensoactivos pueden servir como limpiadores, humectantes, emulsionantes, espumantes y dispersantes según el sistema al que aplican. Los tensoactivos naturales también pueden causar propiedades innecesarias del producto. La caracterización de los tensoactivos es esencial para garantizar el mejor rendimiento del producto y el proceso.

Los tensoactivos suelen ser compuestos orgánicos anfibios, lo que significa que contienen partes hidrofílicas (solubles en agua) e hidrofóbicas (insolables en agua) al mismo tiempo. Debido a sus propiedades anfifílicas, los tensoactivos se adsorben en la interfaz, lo que reduce la tensión superficial e Interfacial entre las dos fases.

En muchos procesos industriales, se pueden agregar tensoactivos para mejorar el rendimiento del producto. Por ejemplo, los tensoactivos se utilizan como limpiadores para mejorar la eficiencia de los productos de limpieza y también pueden usarse como humectantes en pinturas o emulsionantes en productos alimenticios. Otro aspecto de los tensoactivos son los compuestos naturales que actúan como tensoactivos. Estos incluyen el asfalteno encontrado en el crudo pesado, que puede causar varios problemas en la producción de crudo.

Adsorción de tensoactivos en la interfaz Gas - líquido o líquido - líquido

La eficiencia de los tensoactivos se determina midiendo su capacidad para reducir la tensión superficial o Interfacial y estabilizar la emulsión, así como estudiando su equilibrio hidrofílico - hidrofílico (hlb).

Al medir la función de relación entre la tensión superficial e Interfacial y la concentración, se puede determinar el valor máximo de la disminución de la tensión superficial o la tensión Interfacial que puede producir una determinada mezcla de tensoactivo o tensoactivo. Esto también es importante desde el punto de vista económico, ya que la cantidad de tensoactivo utilizado tiene un impacto directo en el costo del producto. También es necesario tener en cuenta factores ambientales en lo que respecta a la concentración de tensoactivos y la toxicidad de los tensoactivos. La medición de la concentración crítica de micelas se utiliza generalmente para determinar la cantidad óptima de tensoactivo en la preparación.

[descargar tensión superficial e Interfacial - ¿ qué es y cómo medirlo?]

Adsorción de tensoactivos en superficies sólidas

Conocer la adsorción de tensoactivos en superficies sólidas es muy importante, por ejemplo, en procesos como la fabricación de pinturas, la filtración de agua o la producción de petróleo crudo. En el caso de la pintura, se trata de una compleja mezcla a base de agua que incluye diferentes componentes como partículas de pigmento, polímeros y tensoactivos. Las partículas de pigmento son los colores necesarios para dar la pintura, y los polímeros aumentan la viscosidad y los tensoactivos para aumentar la estabilidad y humectabilidad de la pintura. Si se da prioridad a la adsorción de polímeros en lugar de tensoactivos en la superficie del pigmento, habrá problemas. Esto puede causar una disminución en la apariencia de color y las propiedades de adhesión de la película seca.

Problemas causados por la adsorción de asfalteno en la producción de petróleo crudo

Debido a que muchas de las reservas descubiertas recientemente contienen asfalto (arenas bituminosas, petróleo pesado), el asfalto atrae cada vez más interés. El asfalteno es un componente de alto peso molecular del crudo, cuya estructura molecular exacta es desconocida, y generalmente se clasifica como no soluble en alcanos, como n - pentano y n - heptano, pero soluble en tolueno. El asfalteno tiende a adsorberse en la interfaz, aumentando así la estabilidad de la emulsión de aceite y agua (relacionada con la estabilidad de la emulsión) y cambiando el comportamiento de humectación del depósito. La adsorción de asfalteno en el proceso de procesamiento de petróleo crudo también causará problemas como la contaminación de tuberías.

Para comprender el mecanismo de deposición de asfalteno, es necesario tener una comprensión básica de la interacción asfalteno - sólido. Qsense qcm - D se puede utilizar para caracterizar la adsorción y contaminación de asfalteno en varias superficies en diferentes condiciones de disolvente.

La precipitación y deposición de asfalteno puede causar cambios en la humectabilidad y la disminución de la permeabilidad de las rocas del depósito, lo que conduce a una disminución de la tasa de producción de petróleo. La medición de la humectabilidad y la tensión de la interfaz entre el aceite, el fluido y la roca se puede estudiar a través de la medición del ángulo de contacto. La medición del ángulo de contacto también se puede realizar simulando las condiciones del depósito a alta presión y alta temperatura.

Caracterización de la dinámica de adsorción de los tensoactivos en la interfaz sólido - líquido

Como hemos visto, los tensoactivos y su comportamiento en la interfaz sólido - líquida son el núcleo de muchas áreas, desde aplicaciones biológicas hasta la descontaminación y limpieza hasta la mejora de la recuperación de petróleo. La tecnología qsense qcm - D puede caracterizar los tensoactivos, los sistemas de tensoactivos y las mezclas de tensoactivos de acuerdo con la dinámica y el comportamiento en la interfaz. Con esta tecnología sensible a la superficie, se puede estudiar la dinámica de adsorción y desorción de los tensoactivos en diferentes superficies y monitorear la dinámica de adsorción en tiempo real. La superficie puede cambiar fácilmente, lo que hace posible planificar los efectos del material de la superficie, la funcionalidad de la superficie y la hidrofilicidad o hidrofobicidad. También se puede determinar el espesor de la capa de los tensoactivos adsorbidos y rastrear los cambios morfológicos de la película adsorbente en función de la concentración de varios tensoactivos, ph, concentración de sal y temperatura. La técnica también permite explorar y caracterizar la interacción de los tensoactivos con, por ejemplo, vesículas lipídicas o capas de polímeros y electrolitos.

[tensoactivos y estabilidad de emulsión / emulsión]

Las lociones son una mezcla de dos o más líquidos que suelen ser incompatibles entre sí. Desde el punto de vista termodinámico, la emulsión es un sistema inestable, ya que el sistema líquido - líquido tiene una tendencia natural a separar y reducir su energía de interfaz.

La estabilidad de la emulsión puede definirse como la capacidad del sistema para resistir los cambios en sus propiedades físico - químicas con el tiempo. La estabilidad de las lociones es muy importante en muchas aplicaciones industriales, incluyendo recubrimientos, alimentos, fórmulas agrícolas, cuidado personal y petróleo. Varios mecanismos, como la emulsión, la floculación y la aglomeración, pueden conducir a la desmitificación.

Aunque la estabilidad de la emulsión es necesaria en la mayoría de los productos y procesos industriales, también hay algunos procesos de procesamiento que no requieren la estabilidad de la emulsión. Por ejemplo, la recuperación del crudo requiere la separación del crudo del agua antes del transporte, o el tratamiento de aguas residuales no requiere emulsión de aceite y agua.

Las pruebas de rheología de interfaz predicen la estabilidad de la emulsión

La teología de interfaz es una rama especial de la teología, que implica el estudio de sistemas bidimensionales especiales formados en la interfaz. Así como la teología es estudiar el flujo de fluidos, la teología de la interfaz es estudiar las características del flujo de la interfaz de fluidos.

Rheología de la interfaz en alimentos y bebidas

Las proteínas pueden servir como tensoactivos en los alimentos, pero también se pueden agregar otros estabilizadores para mejorar la estabilidad. La lecitina es uno de los pocos tensoactivos naturales. A medida que se prestan atención a los problemas ambientales y de salud, los tensoactivos naturales son cada vez más interesantes.

Descarga del resumen de la aplicación: adsorción de proteínas y gel de interfaz en la interfaz Gas - líquido y aceite - Agua

Descarga del resumen de la aplicación: caracterización de la interfaz de una sola capa molecular en la interfaz Gas - líquido

Ver el seminario en línea: rheología de la interfaz: de la base a la aplicación

Caracterización de la superficie de emulsionantes no iónicos de grado Industrial

Los tensoactivos de polioxietileno se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales como recubrimientos, alimentos, fórmulas agrícolas, cuidado personal y petróleo, en los que la estabilidad de las emulsiones y espumas es importante. Los etoxilados alcohólicos están reemplazando a los etoxilados alcohólicos más tóxicos que tradicionalmente se utilizan como emulsionantes en muchas aplicaciones. Sin embargo, los alcohólicos etoxilados de cadena recta no mostraron las mismas buenas propiedades emulsionantes que los alcohólicos etoxilados, principalmente debido a que estos últimos tienen colas más grandes. Esto se debe a que el tamaño de la cabeza polar y la cola de hidrocarburos es diferente, lo que dificulta la formación de películas finas que se acumulan estrechamente en la interfaz.

Se han estudiado las propiedades de adsorción y flujo superficial de dos tensoactivos no iónicos de grado industrial de alcohol C10 - guerret basados en diferentes cantidades de grupos eo. Son c10eo6 y c10eo14.

Las isotermas de presión superficial de los dos tensoactivos se ajustan al modelo de reorientación. Sin embargo, los datos de teología superficial tienen diferentes interpretaciones. Muestra que el c10eo6 se puede explicar en el marco del modelo del proceso de relajación de difusión, mientras que el c10eo14 se desvía del proceso de relajación de difusión y su reacción de flujo superficial está cerca de los tensoactivos de polímeros no iónicos. Las figuras 1 (c10eo6) y 2 (c10eo14) muestran el módulo de almacenamiento de energía (e ') y el módulo de pérdida (e') obtenidos por las perturbaciones oscilantes de los dos tensoactivos a dos frecuencias (0,02 Hz y 0,5 hz). las líneas sólidas y punteadas son datos experimentales adecuados obtenidos del modelo de difusión. Los resultados muestran que solo los datos experimentales del tensoactivo c10eo6 tienen una buena consistencia con el modelo propuesto.

Figura 1. función de la relación entre el módulo de almacenamiento (e ', símbolo hueco) y el módulo de pérdida (e ", símbolo sólido) del tensoactivo c10eo6 a dos frecuencias (0,02 Hz - triángulo) y (0,5 Hz - diamante) y la concentración del cuerpo del tensoactivo. Las líneas sólidas y punteadas son las mejores curvas de ajuste para los datos experimentales del modelo de difusión.

Figura 2. función de relación entre el módulo de almacenamiento (e ', símbolo hueco) y el módulo de pérdida (e ", símbolo sólido) del tensoactivo c10eo14 a dos frecuencias (0,02 Hz - triángulo) y (0,5 Hz - diamante) y la concentración del cuerpo del tensoactivo. Las líneas sólidas y punteadas son las mejores curvas de ajuste para los datos experimentales del modelo de difusión.

Las propiedades teológicas superficiales de los dos tensoactivos indican que forman capas viscosas y elásticas en la interfaz aire / agua, sin embargo, debido a las diferentes cantidades de grupos de óxido de etileno, las películas de adsorción muestran diferentes comportamientos. Para los tensoactivos más pequeños, los datos de adsorción y flujo se ajustan al modelo de difusión, mientras que los tensoactivos c10eo14 más grandes muestran un comportamiento superficial más cercano a los tensoactivos de polímero. Además, la comparación de la elasticidad de expansión y la viscosidad de los dos tensoactivos muestra que la elasticidad se puede aumentar aumentando el número de grupos eo. La elasticidad de la película de tensoactivo adsorbida está directamente relacionada con la estabilidad de la espuma y la emulsión. Por lo tanto, el tensoactivo c10eo14 puede formar una capa antiaglomerante más estable que el tensoactivo c10eo6 más corto. Sin embargo, debido a la Alta difusión de los primeros tensoactivos, el uso de c10eo6 tiene una mayor capacidad de formación que la espuma c10eo14. Por lo tanto, estos resultados pueden encontrar aplicaciones interesantes para el desarrollo racional de espumas y emulsiones estables mediante el uso de tensoactivos no iónicos que contienen grupos de óxido de etileno.

文献依据: P. Ramírez, L. M. Pérez-Mosqueda, L. A. Trujillo-Cayado, M. Ruiz, J. Munoz, R. Miller, Equilibrio y reología superficial de dos tensioactivos de polioxietileno (CiEOj) que difieren en el número de grupos oxietileno, Colloids Surf., A 375(2011) 130-135.

Emulsión de agua de aceite estable asfáltico

Cuando el aceite se recupera, se forma una compleja emulsión aceite - agua. El asfalteno adsorbido en la interfaz aceite - Agua tiende a aumentar la estabilidad de estas emulsiones. Por lo general, no se necesitan emulsiones estables de aceite - agua, ya que esto aumenta los costos de bombeo y transporte y corroe tuberías, bombas y torres de destilación.

La actividad superficial del asfalteno se puede evaluar con un tensiómetro óptico a través de una simple medición de la tensión interfacial. Al combinar la cavidad de alta presión en el sistema, se puede realizar la medición a alta presión y alta temperatura.

Otro método ampliamente utilizado es estudiar la fluidez de la interfaz entre el petróleo y el agua. La elasticidad de la interfaz está relacionada con la estabilidad de la emulsión de aceite y agua. La fluidez de la interfaz de la capa asfáltica adsorbida se puede estudiar mediante el método de gotas oscilantes. Otro método es caracterizar la función de relación de la densidad de apilamiento de asfalteno mediante la conversión de corte de interfaz (isr) basada en un reómetro de aguja flotante.

El microscopio de ángulo Brest puede realizar estudios morfológicos de visualización de asfalteno en la interfaz aire - agua.

Descarga del resumen de la aplicación: gelificación y adsorción de proteínas en la interfaz aire - agua y aceite - Agua

Descarga del resumen de la siguiente aplicación: imágenes de la estructura de la película: microscopía de ángulo Brewster

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[tensoactivos y emulsiones / demulsificaciones]

Al igual que la estabilidad de la emulsión es importante en muchos procesos y productos industriales, la demulsificación también es crucial en otros entornos.

El efecto de demulsificación o demulsificación es particularmente importante en la producción de petróleo crudo y el tratamiento de aguas residuales. En la producción de petróleo crudo, generalmente se producen emulsiones de agua en paquetes de petróleo. Estas emulsiones pueden ser muy estables debido a la presencia natural de asfalteno y resina en muchos crudos. La separación efectiva del petróleo crudo y el agua es esencial para la calidad del petróleo crudo, al tiempo que se garantiza la separación de fases acuáticas de alta calidad a bajo costo.

El demulsificante se utiliza para desestabilizar la emulsión de agua en aceite.

Desde el punto de vista tecnológico, la demulsificación tiene dos aspectos: la tasa de separación y la cantidad de agua restante en el crudo. El petróleo producido generalmente debe cumplir con las especificaciones de la empresa y el oleoducto. Por lo general, el petróleo cargado desde una planta húmeda de tratamiento de crudo puede contener no más del 0,2% de Bs & W (sedimentos básicos y agua) o 4,5 kilogramos de sal por cada mil barriles de crudo. Este requisito de concentración bastante bajo es para reducir la corrosión y la deposición de sal.

El proceso de separación de la emulsión en aceite y agua implica la inestabilidad de la membrana de emulsión alrededor de las gotas de agua. Hay varios métodos que se pueden utilizar para destruir la estabilidad de la emulsión, como la adición de demulsificantes químicos, el aumento de la temperatura de la emulsión, la aplicación de campos eléctricos para promover la aglomeración de la emulsión y los cambios en las propiedades físicas. La adición de demulsificantes químicos es un método común en la actualidad.

Los demulsificantes son reactivos con actividad superficial para la migración de la interfaz aceite - agua y la neutralización de los efectos de los emulsionantes. En el proceso de demulsificación, es muy importante elegir el demulsificante adecuado. Debido a la gran variedad de diversos componentes en el petróleo crudo, es muy importante seleccionar demulsificantes de acuerdo con el tipo de petróleo crudo. Los parámetros de flujo de la interfaz, especialmente la elasticidad de expansión de la interfaz, están relacionados con la estabilidad de la emulsión. La eficacia del demulsificante se puede obtener midiendo la fluidez de la interfaz aceite - agua cuando existe un demulsificante añadido.

[tensoactivos y emulsiones / espumas]

Las espumas son muy importantes en muchos productos y procesos industriales. Las espumas suelen ser necesarias en el cuidado del cuerpo y en los alimentos, pero en algunos procesos industriales, como la impresión, el bombeo y la lubricación, no son necesarias y requieren el uso de defoliantes. Muchos procesos, como la flotación y la mejora de la recuperación de petróleo, utilizan espumas.

La espuma puede considerarse una emulsión aire - agua. Al igual que en las emulsiones de aceite y agua, se necesitan moléculas de tensoactivo para reducir la tensión superficial entre las interfaces Gas - Agua para formar espumas.

Burbujas para mejorar la recuperación de petróleo

La inyección de gas (como dióxido de carbono, metano o nitrógeno) se utiliza comúnmente para aumentar el rendimiento del petróleo crudo. Sin embargo, debido a que el gas tiene una viscosidad y densidad más bajas que el agua y el aceite, surgen problemas como la migración de canales de gas a la parte superior del medio poroso a través de áreas de alta permeabilidad y el gas. Por lo tanto, la eficiencia de escaneo de volumen de las unidades de gas a menudo es pobre. Para mejorar la eficiencia de la conducción de gas, se recomienda usar inyecciones de espuma.

La espuma proporciona una forma de reducir el flujo de gas para mejorar el desplazamiento y la eficiencia de soplado. Uno de los principales problemas del método eor basado en espumas es la estabilidad de las espumas. La espuma debe mantenerse estable en una estructura poroso para convertirse en un agente de recuperación eficaz. Los tensoactivos juegan un papel clave en la estabilidad de la espuma. Por ejemplo, para producir espumas estables de dióxido de carbono en paquetes de agua (uno de los sistemas de espuma más estudiados), es fundamental desarrollar tensoactivos que estabilicen la interfaz dióxido de carbono - agua en condiciones de almacenamiento.