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    LOS SURFACTANTES Y SU APLICACIN EN LA

    INDUSTRIA PETROLERA

    CRISTHIAN MARTIN TRUJILLO HECTOR HERNAN MESA VASQUEZ

    JEISON PEA LONDOO NELSON FABIAN TIQUE

    YANET VELEZ MORALES

    Tcnico Laboral en Produccin de Pozos de Petroleros

    ECAPETROL SAS

    ESCUELA DE CAPACITACION PETROLERA

    VILLAVICENCIO META

    2013

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    LOS SURFACTANTES Y SU APLICACIN EN LA

    INDUSTRIA PETROLERA

    CRISTHIAN MARTIN TRUJILLO HECTOR HERNAN MESA VASQUEZ

    JEISON PEA LONDOO NELSON FABIAN TIQUE

    YANET VELEZ MORALES

    ECAPETROL SAS

    ESCUELA DE CAPACITACION PETROLERA

    VILLAVICENCIO META

    2013

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    CRISTHIAN MARTIN TRUJILLO HECTOR HERNAN MESA VASQUEZ

    JEISON PEA LONDOO NELSON FABIAN TIQUE

    YANET VELEZ MORALES

    LOS SURFACTANTES Y SU APLICACIN EN LA

    INDUSTRIA PETROLERA

    Docente

    JORGE ELIECER CARDENAS D.

    Ingeniero de Petrleos

    ECAPETROL SAS

    ESCUELA DE CAPACITACION PETROLERA

    VILLAVICENCIO META

    2013

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    TABLA DE CONTENIDO

    Pag.

    1. Que es un surfactante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2. Etimologa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

    3. Que es una micela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

    4. Que es Tensin Interfacial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

    5. Factores que influyen en la reduccin de la Tensin Interfacial. . 10

    6. Que es una micro emulsin. . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

    7. Fundamento terico de los surfactantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 8. Propiedades de los surfactantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

    8.1. ADSORCION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 8.2. ASOCIACION . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

    8.3. SOLUBILIZACION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 9. Condiciones del fluido para la aplicacin de surfactantes . . . . . . . . . 16 10. Objetivo de la utilizacin de surfactantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 11. Clasificacin de los surfactantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 12. Eleccin del surfactante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 13. Causas por las cuales se necesita un surfactante . . . . . . . . . . . . . . . 21 14. Inyeccin de surfactantes en Yacimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

    15. Los surfactantes en perforacin de pozos petroleros . . . . . . . . .. . . . 24

    16. Surfactantes en operaciones de produccin de petrleo . . . . . . . . . . .29

    17. Surfactantes en los productos de refinacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

  • 5

    18. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

    19. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

    20. Bibliografa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

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    1. QUE ES UN SURFACTANTE. Un surfactante es una sustancia, tambin conocida como agente tensioactivo, son agentes de humectacin, que por su doble afinidad que le confiere su estructura molecular, constituida por una parte polar (hidrofilica) y otra apolar (lipofilica), tienen actividad interfacial y se absorbe a una interfase liquido/liquido o a una superficie solido/fluido en forma orientada, disminuyendo la tensin superficial de un liquido, permitiendo una mayor facilidad de dispersin y bajando la tensin interfacial entre dos lquidos, son de uso comn en prcticamente todas las ramas de la industria petrolera. Tambin se puede decir que los surfactantes son usualmente compuestos orgnicos amfiflicos, o que contienen grupos no polares hidrfobos o lipoflicos, solubles en hidrocarburo (colas) y grupos polares hidroflicos (cabezas) solubles en agua. Por ello son solubles en solventes orgnicos y en agua. La mayora de los surfactantes son lquidos viscosos, suspensiones o soluciones; sin embargo, hay algunos slidos que vienen en forma de cristales, de hojuelas y de ceras.

    Los surfactantes utilizados son sulfonatos de petrleo derivado del crudo y con alta

    actividad interfacial.

    Shlumberger (2005). Nuevas Aplicaciones para los Surfactantes Vioelsticos

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    Sulfonato Texas 1.

    (Microfotografa de una emulsin agua en petrleo crudo)

    2. ETIMOLOGIA La palabra surfactante proviene del trmino en ingles surfactant surface-active-agent agente de superficie o tensioactivo.

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    3. QUE ES UNA MICELA Es un polmero de asociacin en el cual el surfactante alcanza una posicin ms favorable. Las micelas formadas en un ambiente acuoso pueden tener una variedad de formas, con un exterior hidroflicos y un ncleo hidrofbico. En un ambiente no polar, como aceite, se formaran micelas inversas con un exterior lipoflico y un ncleo hidroflico. El tamao de las micelas es del orden de 10 a 100 y pueden contener varias decenas y an centenas de molculas.

    (Rivas, H, Gutierrez, X (1999). Los Surfactantes: comportamiento y algunas aplicaciones en la Industria Petrolera Pag. 3)

    Tambin se puede decir que las micelas son compuestos orgnicos provenientes de petrleo crudo y otros aditivos, que mezclados a bajas concentraciones en agua reducen la tensin interfacial. Igualmente son molculas que contienen un segmento liposoluble (soluble en aceite) y otro hidrosoluble (soluble en agua). La solubilidad parcial tanto en agua como aceite permite al surfactante ocupar la interface.

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    Las terminaciones lipoflicas de las molculas de surfactante se disuelven en el

    crudo, mientras que las terminaciones hidroflicas cargadas permanecen en el

    exterior, rodeando el resto de la micela hidrofbica.

    Muchos surfactantes pueden tambin ingresar a una solucin como micelas. La

    concentracin a la cual el surfactante comienza a formar micelas se conoce como concentracin micelar crtica. Esta, puede detectarse mediante diferentes mtodos, ya que diversas propiedades presentan en esta zona una discontinuidad en su variacin. Los mtodos ms empleados se basan sobre la variacin de la tensin superficial (todos los tipos de surfactante) y de la conductividad electroltica de las soluciones (slo surfactantes inicos) Cuando las micelas se forman en el agua, sus colas forman un ncleo que puede encapsular una gota de crudo. Cuando se forman en la fase orgnica, la micela se conoce como micela inversa. En este caso las cabezas forman el ncleo y las colas mantienen un contacto favorable con el crudo.

    4. QUE ES TENSION INTERFACIAL:

    Es la fuerza por unidad de longitud que existe en la interface entre dos fluidos inmiscibles. La tensin interfacial acta para mantener el rea interfacial a un mnimo. Comnmente es medida en dinas o mili-dinas por centmetro Otra forma de definir es como la fuerza por unidad de longitud que se requiere para crear una nueva fuerza de superficie entre dos fluidos in-misibles.

    CONCENTRACION SALINA

    (Rivas. H, Guterrez, X (1999). Los surfactantes: Comportamiento y algunas aplicaciones en

    la Industria petrolera. Pag. 6)

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    5. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA REDUCCION DE LA TENSION INTERFACIAL

    5.1. Cadena de Hidrocarburos 5.2. Carga interfacial 5.3. Absorcin del Surfactante 5.4. Angulo de Contacto

    (Salager J (2005): Recuperacin Mejorada del Petrleo. Pg.17)

    6. QUE ES UNA MICROEMULSION

    Es una solucin micelar en la cual las micelas estn hinchadas y se tocan entre ellas, no debe confundirse con una emulsin que posee gotas muy pequeas. En realidad, se encuentran micelas y micelas inversas en coexistencia, a menudo en una estructura bicontnua. Estas estructuras estn asociadas a propiedades fsico qumicas excepcionales como tensiones interfaciales extremadamente bajas y alta solubilizacin

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    7. FUNDAMENTO TEORICO DE LOS SURFACTANTES 7.1. FUERZA CAPILAR VS FUERZAS VISCOSAS

    Las fuerzas capilares son las principales responsables de la saturacin residual de petrleo presente en zonas barridas por agua La relacin entre fuerzas viscosas y fuerzas capilares est dada por el nmero capilar, NC.

    Donde, Nc : es el nmero capilar V : velocidad del fluido de empuje

    : viscosidad del fluido de empuje

    : tensin interfacial Considerando dos poros en paralelo con un poro superior que contiene un glbulo de petrleo atrapado por fuerzas capilares; la ecuacin de laplace nos permite calcular la cada de presin a travs de la interfase.

    P = . Donde,

    P =Cada de presin

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    = Tensin interfacial = Curvatura, aproximadamente el inverso del radio del poro En el poro inferior la fase continua, agua o salmuera, puede fluir y ejercer entonces una fuerza de drenaje dada por las relaciones de darcy o de poiseuille para un capilar:

    P =Diferencia de presin entre los extremos del glbulo L = Longitud del glbulo de un poro o grano de arena

    V = Velocidad superficial de desplazamiento de la fase continua

    = Viscosidad de la fase continua K = Permeabilidad del medio poroso.

    Tomando como valores tpicos: = 0.1 mm-1 L = 100 mm