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1. (WO2019007445) PROCÉDÉ PERMETTANT D'AMÉLIORER LA CAPACITÉ D'ÉCOULEMENT ET DE POTENTIALISER LA CAPACITÉ DE DILUTION DE DILUANTS DANS DES PROCESSUS DE PRODUCTION ET DE TRANSPORT DE BRUTS LOURDS ET EXTRA-LOURDS PROVENANT DES DIFFÉRENTES PHASES DE RÉCUPÉRATION DE GISEMENTS (PRIMAIRE, SECONDAIRE ET AMÉLIORÉ)
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PROCESO PARA MEJORAR LA CAPACIDAD DE FLUJO Y POTENCIAR LA CAPACIDAD DE DILUCIÓN DE DILUYENTES EN PROCESOS DE PRODUCCIÓN Y TRANSPORTE DE CRUDOS PESADOS Y EXTRAPESADOS PROVENIENTES DE LAS DIFERENTES FASES DE RECOBRO DE YACIMIENTOS (PRIMARIO, SECUNDARIO Y MEJORADO)

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con la mejora del proceso generada por un sistema de aditivos especializados en formar dispersiones de muy baja viscosidad (crudo extrapesado-agua) y aumentar las propiedades diluyentes de solventes empleados en producción de crudos pesados extrapesados, entendiéndose por producción, las etapas de levantamiento, recolección, deshidratación y transporte.

La composición del sistema de aditivos de acuerdo con la invención, comprende: dispersantes para fluidos base agua y aceite de alta eficiencia en un amplio rango de temperaturas, reductores del punto de fluidez, aceites biodegradables y solventes orgánicos. La aplicación del sistema de aditivos se realiza en dos puntos diferenciados: Cabeza de pozo y/o al fondo del pozo (Punto donde se forma la dispersión) según la necesidad; y aguas abajo, en los puntos donde es necesario adicionar un diluyente para reducir tiempos de residencia en la remoción de agua y/o drenaje de la fase interna.

ESTADO DE LA TÉCNICA

A la fecha, los aditivos convencionales mejoradores de flujo tales como reductores de viscosidad, reductores de fricción, reductores de punto de fluidez para la adecuación del petróleo pesado están diseñados para actuar directamente en el crudo.

Si bien el petróleo ha experimentado significativas fluctuaciones en sus precios en los dos últimos años, es claro que aún no se cuenta con fuentes energéticas alternativas a los combustibles fósiles que sean suficientes para abastecer la demanda energética mundial. Dado que las reservas de crudo liviano con grados API de entre 30 a 60 grados son cada vez más escasas, se ha comenzado con la explotación de crudos pesados y extrapesados, cuyos valores de grados API son entre 6.5 y 22°API.

Estos crudos pesados y extrapesados constituyen un reto en todas las fases de la cadena productiva como son levantamiento, recolección, tratamiento, transporte, comercialización y refinación; debido a que presentan una mayor viscosidad por la presencia de compuestos químicos con una alta cantidad de anillos aromáticos en sus estructuras, de alto peso molecular y polaridades relativamente altas por la presencia de metales pesados y azufre, por lo que la infraestructura debe ser adaptada para dichos crudos. Otra alternativa es ajustar dichos crudos a las características de calidad requeridas por la infraestructura existente.

En el estado del arte, la patente de invención CA 2.896.451 reporta un método para mejorar la movilidad del petróleo pesado que incluye mezclar un aditivo que comprende saponinas y ácidos grasos con un petróleo pesado, en donde las saponinas son derivadas del Saponidus Saponaria. Con respecto a esta anterioridad, la presente invención no emplea saponina y la inyección del aditivo se realiza en el diluyente y no en el petróleo pesado.

De otra parte, la patente RU2013/107628 reporta un aditivo reductor de viscosidad para fracciones pesadas de petróleo-arenas bituminosas, el cual

comprende carboxilato de sodio que es un subproducto de la industria de producción de aceite vegetal el cual se agrega al petróleo pesado. Con respecto a esta anterioridad, la presente invención no emplea carboxilato de sodio y la inyección del aditivo se realiza en el diluyente y no en el petróleo pesado.

La patente internacional WO2015/100517 divulga un método mejorado para reducir la viscosidad del petróleo crudo a lo largo de un amplio rango de temperaturas, en donde el efecto reductor de viscosidad se logra introduciendo aditivos que comprenden polivinil alcoholes (PVAs) en el petróleo. La mezcla en dispersión resultante no solo presenta movilidad mejorada, sino también facilita la recuperación del crudo original. Con respecto a esta anterioridad, la presente solicitud de patente no emplea polivinil alcoholes (PVAs), adicionalmente mejora el índice de viscosidad del crudo dando como resultado viscosidades bajas y estables a diferentes rangos de temperatura. La inyección del aditivo se realiza en el diluyente y no en el petróleo pesado, mejorando la gravedad API del crudo pesado.

Por su parte, el documento US2016/102241 divulga un reductor de viscosidad a base de extractos vegetales de origen natural. Los extractos vegetales incluyen una mezcla de fosfoglicéridos y aceites vegetales. También se divulga un método para reducir la viscosidad de petróleo crudo pesado y extrapesado, en donde no se requieren solventes de base aromática. Se logra una reducción en el uso de diluyentes empleando los extractos vegetales reductores de viscosidad. La composición reductora de viscosidad incluye una mezcla de fosfoglicéridos, aceites vegetales, solvente no aromático, hidrocarburo aromático policíclico y un estabilizador. Con respecto a esta anterioridad, la presente invención no emplea mezcla de fosfoglicéridos que podría generar un efecto contrario a través del tiempo, dado que los mismos aumentan la viscosidad del sistema. La inyección del aditivo se realiza en el diluyente y no en el petróleo pesado.

Finalmente, se conoce el artículo científico titulado "Study of the formation and breaking of extra-heavy-crude-oil-in-water emulsions-A proposed strategy for transporting extra heavy crude oils" de Ramírez Rafael y colaboradores, publicado en 2015 en Chemical Engineering and Processing 98 (2015) pg.

112-122, en donde se enseña un proceso para la preparación de emulsiones de aceite en agua para crudos pesados, especialmente para crudos con grados API de menos de 20 grados. En dicho artículo se estudian diferentes parámetros como la temperatura, el tiempo de agitación y velocidad, la proporción entre aceite y agua y las concentraciones de emulsificantes y desmulsificantes para la formación y rompimiento de emulsiones. Las emulsiones se preparan con la ayuda de un emulsificante y posteriormente se rompen dichas emulsiones con la adición de desmulsificadores.

Sin embargo y como se mencionó en un principio, el estado del arte divulga aditivos que son agregados directamente al crudo pesado con el objetivo de mejorar sus condiciones de fluidez y viscosidad. En la mayoría de los casos, el aditivo requiere de un proceso de mezclado por agitación para su incorporación en el crudo y luego la adición de grandes cantidades de disolvente como por ejemplo, nafta o crudo liviano.

En este sentido, es claro que existía en el estado del arte la necesidad aún no satisfecha de un aditivo mejorador de la viscosidad de crudos pesados y extrapesados que pudiera ser ventajosamente agregado al solvente y no al crudo como convencionalmente se hace, de manera tal que se reducen significativamente los volumétricos de diluyente para alcanzar las especificaciones de calidad requeridas gracias al efecto potencializador del aditivo sobre el diluyente.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La figura 1 muestra el proceso convencional de recolección.

La figura 2 muestra el proceso de recolección de acuerdo con la presente invención, en donde se emplean los aditivos de la invención.

La figura 3 enseña el sistema actual de tratamiento.

La figura 4 enseña el sistema de tratamiento de acuerdo con la presente invención, en donde se emplean los aditivos de la invención.

La figura 5 muestra el efecto del sistema de Aditivos "EG" de acuerdo con la invención en la reducción de viscosidad.

La figura 6 muestra el efecto de Sinergia del sistema de Aditivos de acuerdo con la invención.

La figura 7 muestra el efecto del sistema de Aditivos en la viscosidad del diluyente "N" (Mafta diluyente) en mezclas crudo pesado-diluyente.

La figura 8 muestra el comportamiento reológico de la dispersión bajo condiciones estáticas y dinámicas (Tiempo de reposo y perturbación del sistema).

La figura 9 muestra la velocidad de remoción del agua en deshidratación de mezclas tratadas con sistema de aditivos,

La figura 10 muestra la variación de índice de viscosidad de mezclas sin aditivo Vs. una mezcla tratada con sistema de aditivos EG (E aditivo surfactante mejorador de flujo en recolección y G aditivo potencializador del poder de dilución del diluyente N de acuerdo con la invención).

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Es un objeto de la presente invención, el sistema de aditivos que tiene como principio, por una parte, lograr en las fases de recolección y tratamiento, la formación instantánea de una dispersión de crudo en agua con un patrón de flujo estable de características homogéneas. Esta dispersión genera una reducción drástica de la viscosidad y gracias al carácter amfifílico y lubricante de este producto, se eliminan las condiciones adherentes del crudo, facilitando su rápido desplazamiento a través de cavidades internas de bombas y tuberías de transporte.

Un efecto igualmente obtenido por el sistema de aditivos de la invención, es la reducción de la fricción interna del sistema, dando como resultado una significativa reducción en caídas de presión (ahorro energía) en los sistemas de bombeo, facilitando su proceso de levantamiento hasta instalaciones de tratamiento y eliminando la necesidad de diluir con solventes en cabeza de pozo. Una vez la dispersión formada con adición del aditivo E (composición de acuerdo con la invención) en cabeza de pozo, llega a las instalaciones de tratamiento, el otro componente (aditivo G que es otra composición de acuerdo con la invención) es inyectado directamente al solvente convencional que ya tiene incorporado el rompedor directo, de esta forma se modifica la densidad y viscosidad de crudos extrapesados, parámetros necesarios para que se lleven a cabo los procesos de deshidratación y tratamiento de emulsiones (rompimiento).

Adicionalmente al efecto mencionado, se logra una reducción de viscosidad en la mezcla crudo-diluyente, debido a que se potencializa la capacidad oleofílica del diluyente y se reduce su volatilidad (pérdidas por evaporación). Con lo anterior, el sistema de aditivos de la presente invención, tiene las siguientes funciones identificadas: Generar una dispersión instantánea crudo-agua (agua que viene de la formación); reducir la fricción del fluido al contacto con las paredes del pozo, bombas y líneas de conducción gracias a su efecto lubricante; reducir la viscosidad del sistema crudo-agua aumentando la velocidad lineal en tuberías; reducir las características adherentes del crudo eliminando el encapsulamiento de agua en su seno y eliminación del contacto con la infraestructura de bombeo con lo que se disminuyen significativamente las caídas de presión en las tuberías, generando por tanto aumento en la capacidad de bombeo; aumento en la velocidad de difusión del diluyente en el crudo gracias a su afinidad oléica; reduciendo pérdidas por evaporación del diluyente; modificando el índice de viscosidad del sistema disperso, y disminuyendo el consumo de diluyente para alcanzar especificaciones de viscosidad en tratadores y líneas de transporte (menores volumétricos de diluyente requerido para una viscosidad dada).

La estabilidad de la dispersión formada con el sistema de aditivos bajo condición de confinamiento (Proceso rompimiento en tanques de deshidratación) genera rápida segregación de fases. Bajo condiciones de evacuación en líneas de flujo si existe una parada puede generarse segregación de fases, no obstante, con una mínima perturbación, homologa a la que se genera al reiniciar el bombeo, recobra las características Teológicas originales con una variación de viscosidad de más o menos 5% ( ± 5%).

El sistema de aditivos de la presente invención está compuesto por:

- Dispersantes para fluidos base aceite de alta eficiencia a bajas temperaturas. Estos dispersantes para fluidos base aceite, componentes

del aditivo G, comprenden pero no se limitan a ácidos grasos y esteres provenientes de aceites vegetales tales como ácido graso ricinoleico (ácido 12-hidroxi-9-cis-octadecenóico) insaturado, fosfatidil colina, esteres de glicerol, acido butílico, ácidos laurico, palmítico, esteárico, ácido oleico, aceite de pino, alquil fenol etoxilado o mezclas de los mismos en alcoholes alifáticos y/o aromáticos con número de carbonos entre 2 y 22 átomos de carbono (C2-C30) y/o sus compuestos etoxilados o combinaciones de los mismos, en rangos de concentración entre 10 y 30% en peso, más de preferencia entre 15 - 22% y solventes orgánicos

Los componentes de características surfactantes del aditivo E para mejorar la capacidad de flujo en ductos de recolección, comprenden pero no se limitan a alcoholes alifáticos y/o aromáticos con número de carbonos entre 2 y 22 átomos de carbono (C2-C30) y/o sus compuestos etoxilados en rangos de concentración entre 5 y 55% en peso, más de preferencia entre 12 y 35% en peso;

Alcoholes primarios, secundarios y terciarios o mezclas de los mismos, en donde los alcoholes pueden ser metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, terbutanol, en rangos de concentración entre 2 y 10% en peso;

alquil-sulfonatos de sodio, de potasio, de calcio o mezcla de estos en una concentración entre 0.5 y 10% en peso; en donde alquil significa uno o dos grupos hidrocarbonado de 1 a 30 átomos de carbono lineal o ramificado, por ejemplo LAS o dodecilbencenosulfonato de sodio,

hidróxidos de sodio, de Potasio, de calcio y de magnesio o mezclas de los mismos en una concentración entre 0.4 y 20%, de preferencia entre 0.4 y 9% en peso;

éteres de 2 a 6 carbonos, como por ejemplo, pero sin limitarse a metoxietano, metoximetano, 3,3-oxipropano, etano-oxietano, éter etílico o mezclas de los mismos, en concentraciones que pueden variar entre 2 al 8% en peso;

aceites vegetales sulfonados como por ejemplo, aceite de oliva, aceite de girasol, aceite de soya, aceite de palma, aceite de sésamo, aceite de maní, aceite de cártamo, aceite de colza o combinaciones de los mismos en

concentraciones entre 2 y 8% en peso; agua en concentración en peso entre 3.5 y 8% y

- Solventes orgánicos

- Los solventes orgánicos para el sistema de aditivos de la presente invención, pueden ser de tipo alifático o aromático, en donde los solventes alifáticos pueden incluir pero no limitarse a compuestos carbonados de cadena lineal o cíclica y que contengan funciones químicas como alcoholes, cetonas, éteres, esteres, aminas y amidas, entre otras, todos ellos de cadena lineal o ramificada, en donde los solventes alifáticos contienen desde 1 hasta 18 átomos de carbono, en rangos de concentración entre 5 al 24 % en peso. Los solventes aromáticos pueden incluir pero no se limitan a solventes aromáticos tal como benceno, xileno, o-xileno; tolueno o cualquier otro solvente base-bencénica con uno o más cadenas de sustituyentes alifáticas de cadena lineal o ramificada comprendiendo entre 1 y 12 átomos de carbono, en rangos de concentración entre el 2 al 34% en peso. La presente invención, puede comprender la mezcla de uno o más de estos solventes orgánicos alifáticos y/o aromáticos y su concentración en el sistema del aditivo de la invención está en un rango desde 42% hasta 78%.

Los alcoholes con número de carbonos entre 2 y 22 átomos de carbono (C2- C30) y sus correspondientes compuestos etoxilados tanto para el caso del aditivo E como para el aditivo G de acuerdo con la presente invención, pueden ser pero no se limitan a alcoholes y etoxilados de dodecanol, tridecanol, tetradecanol, penradecanol, hexadecanol, alcohol palmitoleico, heptadecanol, octadecanol, alcohol oleico, nanodecanol, elisocanol, docosanol o mezclas de los mismos o de sus isómeros correspondientes. Los alcoholes pueden contener de 1 a 22 grupos OH que pueden estar parcial o totalmente etoxilados.

En el proceso de recolección con el sistema de aditivos de la presente invención la concentración del aditivo E puede estar en una concentración entre 350 y 1500 ppm, de preferencia entre 600 y 1000 ppm y más de preferencia entre 650 y 800. En una modalidad, la concentración del aditivo E es de 750 ppm.

En el proceso de recolección con el sistema de aditivos de la presente invención la concentración del aditivo G en la etapa de tratamiento y deshidratación de crudos pesados y extrapesados puede estar en una concentración entre 500 y 2000 ppm, de preferencia entre 800 y 1500 ppm y más de preferencia entre 900 y 1200. En una modalidad, la concentración del aditivo G es de 1000 ppm.

De acuerdo con otro objeto de la presente invención, se divulga un proceso para mejorar la capacidad de flujo y potenciar la capacidad de dilución de diluyentes en procesos de producción y transporte de crudos pesados y extrapesados provenientes de diferentes fases de recobro de yacimientos (primario, secundario y mejorado), específicamente la aplicación del sistema de aditivos, en donde en una primera etapa, se aplica un aditivo de acuerdo con la invención en el paso de proceso de levantamiento y recolección (Fondo o cabeza de pozo, lo que aplique), en donde el aditivo promueve la dispersión, y esta operación no requiere ningún tipo de elemento mecánico y/o homogeneizador ya que la dispersión es generada de manera inmediata, formándose espontáneamente una dispersión gruesa con rangos de tamaño de gota entre 250 y 1200 mieras y de muy baja viscosidad.

La segunda etapa del proceso se lleva acabo con la aplicación de un aditivo adicional (Aditivo G) de acuerdo con la presente invención en el paso de deshidratación en las instalaciones de tratamiento (Tanques y/o tratadores): La operación convencional de diluir con diluyentes con cadenas carbonadas entre C5 a C12 tenía como propósito modificar la densidad del hidrocarburo pesado. Ahora, de acuerdo con el proceso de la invención, se lleva a cabo adicionando directamente el aditivo potenciador de la capacidad diluyente antes de que éste sea mezclado con el crudo pesado y/o extrapesado. El diluyente ya potencializado con el aditivo de la invención, se difunde fácilmente dentro del crudo a bajos esfuerzos de corte, es decir, no requiere equipo adicional de agitación para que el diluyente aditivado entre a formar parte del crudo.

- Por presentar en su formulación componentes que reducen el punto de fluidez, promueven rápidamente la difusión del diluyente en el crudo, y adicionalmente las características sinérgicas de éstos, permiten el rápido drenaje de la fase interna (agua) del crudo, favoreciendo la rápida deshidratacion de la fase oléica y disminuyendo las pérdidas por evaporación del diluyente.

Por tanto, Un proceso de producción y transporte de crudos pesados y extrapesados provenientes de recobros convencionales, caracterizado porque comprende los pasos de:

a) Agregar en línea a los fluidos provenientes de yacimiento crudo pesado o crudo extra pesado y agua uno de los aditivos de la invención (aditivo E), que se caracteriza por ser soluble en agua y dispersar el crudo en la fase acuosa sin requerir agitación reduciendo considerablemente la viscosidad de la dispersión formada, remueve residuos o suciedad orgánicas adheridas a las paredes internas de la tubería que reducen el diámetro efectivo interno, incrementando la capacidad de evacuación de la producción de crudos pesados y extra- pesados garantizando la integridad de la infraestructura (al remover la suciedad orgánica acumulada en la línea que promueven la formación de colonias de bacterias sulfato-reductoras promotoras de corrosión).

b) Sinergia en el sistema de aditivos químicos (E y G) de la invención para incrementar la capacidad de flujo, potenciar la capacidad de dilución de diluyentes, disminuir las pérdidas por evaporación de diluyente en el proceso de dilución, reducir los tiempos y temperatura de deshidratacion de los crudos pesados y extra-pesados, optimizando los costos de tratamiento y transporte, garantizando la integridad de la infraestructura.

Resultados que se obtienen usando el sistema de aditivos de la invención

- Formación instantánea de una dispersión crudo-agua de baja viscosidad sin requerimiento de elementos mecánicos ni condiciones térmicas específicas. - Reducción de los procesos de corrosión que impactan la integridad de la infraestructura debido a:

f Minimiza el contacto tubería-agua, la cual es directamente responsable de los procesos de corrosión que impactan la integridad de la infraestructura. Minimiza la formación de depósitos orgánicos que interfieren en el efecto de protección de los inhibidores de corrosión.

V Permite la optimización de la dosificación de productos inhibidores de corrosión y anti-incrustantes

- Reducción de la fricción del fluido al contacto con las paredes del pozo, bombas y líneas de conducción, gracias a su efecto lubricante.

- Reducción de la viscosidad del sistema crudo-agua aumentando la velocidad lineal en tuberías (incrementando capacidad de bombeo).

- Reducción de las propiedades adherentes del crudo eliminando la rigidez de la fase continúa y facilitando la orientación del fluido lo cual disminuye significativamente las caídas de presión en las tuberías (Ahorro energía).

- Aumento de la velocidad de difusión del diluyente en el crudo gracias a su afinidad oléica,

- Mantener la estabilidad y características Teológicas originales después de una parada de bombeo, variando su magnitud de viscosidad en un + 5%.

- Reducción de la volatilidad y/o evaporatividad del diluyente entre un 2% a 30% en la etapa de tratamiento y transporte;

- Disminución del consumo de diluyente hasta en un 35% en el proceso de recolección, des hidratación y transporte del crudo pesado;

- Reducción en el costo de levantamiento y producción del crudo pesado y extrapesado.

- Reducción del costo asociado a la logística necesaria para contar con disponibilidad del diluyente en campo.

- Reducción de costos en la compra del diluyente porque al disminuir la volatilidad y/o evaporatividad del mismo y aumentar la capacidad de dilución al integrar estas dos variables, se logra un ahorro entre el 2 y el 35%; eliminando la necesidad de compra de diluyente menos volátil (Menor RVP) el cual presenta un mayor valor comercial que el diluyente más volátil (Mayor RVP).

EJEMPLO 1.

El proceso que incluye el sistema de aditivos de la presente invención en las etapas de levantamiento y recolección de crudos pesados y extrapesados, permite eliminar la inyección del diluyente requerido para alcanzar especificaciones de flujo. Actualmente se emplea entre el 15 y 32% de

diluyente para lograr especificaciones de flujo y capacidades de bombeo de las bombas de subsuelo desde fondo de pozo hasta facilidades de tratamiento. Este volumétrico de diluyente no es requerido con la aplicación del sistema de aditivos de la presente invención porque la dispersión formada modifica las características de viscosidad y área de contacto a niveles significativamente menores a las alcanzadas con la dilución convencional. Para precisar lo citado anteriormente, en una troncal de recolección convencional de crudos extrapesados (figura 1) las condiciones actuales empleadas son:

- Inyección de diluyente: 25%

- Presión en cabeza de pozo: 300 psi (2.07 MPa).

- Viscosidad del fluido: 1100 cP.

- Caídas de presión. 230 psi (1.59 MPa).

- Caudal: 32.000 BPD (211960 LPH litros por hora)de fluidos (crudo 30%, agua 45%, diluyente 25%, aditivo rompedor directo comercial utilizado en separación de emulsiones directas W/O: 200 ppm

- Diámetro de tubería: 16 pulgadas (0.41 m).

- Longitud: 12 kilómetros.

El proceso de recolección con el sistema de aditivos de la presente invención como se muestra en la figura 2 tiene las siguientes condiciones:

- Inyección de diluyente: 0% (Se elimina).

- Inyección de aditivo E: 750 ppm

- Presión en cabeza de pozo: 300 psi (2.07 MPa).

- Viscosidad del fluido: 300 cP.

- Caídas de presión: 230 psi (1.59 MPa).

- Caudal: 94.000 BPD de fluidos (crudo 40%, agua 60%, diluyente 0%, aditivo rompedor directo 0 ppm).

- Diámetro de tubería: 16 pulgadas (0.14 m).

- Longitud tubería de recolección de Cabeza de Pozo a Planta de tratamiento: 12 kilómetros.

La composición del aditivo de acuerdo con la presente invención para este ejemplo, es la siguiente."

Alquil Fenol etoxilado 23% - 43% en peso Sulfonato de Alquilbenceno lineal 1 % -10% en peso

Alcohol Isopropilico 1% . 6% en peso

Solución alcalina de hidróxido de potasio 10% - 20% en peso Aceite de soya sulfonado 1 % - 7% en peso

Etil éter 4% - 4% en peso

Dosificación para el ejemplo 550 - 750 ppm

EJEMPLO 2.

El proceso que incluye el sistema de aditivos de la presente invención en las etapas de tratamiento y deshidratación de crudos pesados y extrapesados, permite potencializar la capacidad de dilución del diluyente en crudos pesados y extrapesados. Esta potencialización se da por el aumento de la velocidad de difusión del diluyente en la estructura del crudo debido a la afinidad oleofílica de uno de los componentes del sistema de aditivos (aditivo G) propuesta en la presente invención.

El proceso actual convencional de tratamiento y deshidratación de crudos pesados y extrapesados requiere un volumétrico de diluyente entre el 5 y el 37% para alcanzar las especificaciones de viscosidad requeridas. Con el proceso y el sistema de aditivos de la presente invención, el consumo de diluyentes se reduce hasta en un 35% del requerimiento actual. Para precisar lo citado anteriormente, en instalaciones de tratamiento de crudos pesados y extrapesados como se muestra en la figura 3, las condiciones actuales convencionales empleadas son:

- Inyección total de diluyente: 37% (25% en recolección y 12% en deshidratación).

- Temperatura de tratamiento (deshidratación): entre 68 y 75°C.

- Viscosidad del fluido después de deshidratado a transporte: 650 cP a 30°C.

El proceso y el sistema de aditivos de la presente invención tienen las condiciones siguientes como se muestra en la figura 4:

- Inyección total de diluyente: 18% - 20%

- Temperatura de tratamiento: 60°C - 70 °C

- Viscosidad del fluido después de deshidratado a transporte: 650 cP a

30°C.

- Aditivo G 1000 ppm a 1000 ppm

Composición aditivo G en ejemplo 2 y 3

Tolueno 20% - 30%en peso O-Xileno 20% - 30% en peso Ácido Oleico 15% - 25% en peso Acido Ricinoleico 15% - 25% en peso Alquil Fenol etoxilado 8% - 13%en peso Butil glicol 12% - 17%en peso Iso propanol 10% - 16% en peso

De acuerdo con lo mostrado en las figuras 1 a 4 se tiene que el proceso propuesto con el sistema de aditivos producto de esta invención aumenta significativamente el poder de dilución hasta en un 35% de diluyentes convencionales usualmente empleados tales como gasolina natural, naftas vírgenes, naftas craqueadas, condensados, corrientes aromáticas y mezclas de estos en los procesos de levantamiento, recolección, tratamiento y transporte de crudos pesados y extrapesados.

Adicionalmente, reduce las velocidades de evaporación entre el 2 y el 30% de los diluyentes livianos empleados en los procesos de tratamiento y transporte de crudos pesados y extra-pesados para rangos de temperatura de recolección y tratamiento entre 25°C a 85°C.

También, el proceso propuesto con el sistema de aditivos producto de esta invención mejora los procesos de deshidratación de los crudos pesados y extrapesados, para alcanzar de una manera más rápida y eficiente la

deshidratación del crudo al promover una mayor coalescencia de las gotas de agua por la magnificación del área interfacial con lo cual se reducen los tiempos de residencia entre 1 a 6 horas en los sistemas de tratamiento dejando el crudo en las especificaciones requeridas por la industria (% BSW ≤ 0.5).

El proceso propuesto con el sistema de aditivos producto de esta invención mejora el índice de viscosidad de las mezclas crudo-diluyente manteniendo magnitudes de viscosidad dentro del rango de más o menos 5% del valor de viscosidad con la variación de la temperatura, esto debido a la característica lubricante de uno de sus componentes (aditivo G).

El proceso propuesto con el sistema de aditivos producto de esta invención genera un efecto sobre la tensión superficial del diluyente, lo cual permite incrementar el área de contacto diluyente-crudo pesado y/o extrapesado aumentando la velocidad de difusión de éste en el crudo. Esta característica garantiza una alta homogeneidad y estabilidad de la mezcla en el tiempo aditivo G).

Adicionalmente, se observa que no hay afectación sobre los parámetros de calidad del agua separada en la fase de deshidratación.

El proceso propuesto con el sistema de aditivos producto de esta invención genera un efecto positivo en la integridad de la infraestructura de levantamiento, recolección, tratamiento y transporte. Por las características surfactantes, lubricante y detergentes del sistema de aditivos del proceso se reduce la formación y/o acumulación de material orgánico que afecta la eficiencia de los inhibidores de corrosión.

El proceso propuesto con el sistema de aditivos producto de esta invención remueve y evita la formación de depósitos orgánicos que disminuyen el diámetro efectivo de las tuberías, lo cual reduce las caídas de presión y aumenta la capacidad de flujo en las etapas de recolección y tratamiento.

El sistema de aditivos producto de esta invención demostró ser compatible con los aditivos empleados en los proceso de levantamiento y facilidades de superficie tales como biocidas, anti-incrustantes, secuestrantes de oxígeno, inhibidores de corrosión, rompedores directos, rompedores inversos, floculantes y clarificantes.

La eficiencia del sistema de aditivos no se afecta por variaciones en la temperatura. La experimentación realizada en el rango entre 10°C hasta 88°C, verificando parámetros de viscosidad de los fluidos tratados, no mostró variaciones en el desempeño, es decir, la viscosidad verificada antes y después de ser aditivado en el rango de temperaturas citado, no mostró variaciones superiores a la incertidumbre de prueba de viscosidad (± 5%).

El proceso no se afecta por altos esfuerzos de corte, implicando esto que las propiedades del diluyente aditivado no cambia por efectos operacionales (bombas centrífugas, bombas de desplazamiento positivo, válvulas reductoras de caída de presión, codos, medidores de flujo tipo orificio, sistemas de atomización, etc.). Las validaciones realizadas a alto corte de cizallamiento, entre 800 y 4500 rpm no mostraron afectación de la viscosidad de las mezclas aditivadas.

El sistema de aditivos no afecta la calidad de los cortes de crudo en los procesos de refinación. Las características de los parámetros de ASSAY II confirmaron que se mantienen sin afectación y se mostraron dentro de la incertidumbre de cada parámetro.

Se evidencia que el proceso y el sistema de aditivos de acuerdo con la presente invención tienen sinergia positiva ya que al emplear únicamente el aditivo E, en el proceso, no presenta el mismo efecto de índice de viscosidad resultante que al emplear E y G. Así mismo al emplear solo G no se obtiene el mismo nivel de ahorro del diluyente comparado con el alcanzado al usar E y G de acuerdo con la presente invención.

En el proceso de producción, deshidraíación y transporte de crudos pesados y extrapesados provenientes de recobros convencionales de acuerdo con la invención, los diluyentes a los que se agregan los aditivos pueden ser pero no se limitan a gasolina, nafta, diésel, biodiesel, gas licuado de petróleo o mezclas de los mismos. Por tanto, los aditivos de la invención pueden ser agregados a combustibles tipo gasolina, diésel y biodisel.

EJEMPLO 3. Efecto del sistema aditivos "EG" en la reducción de viscosidad

Como se muestra en la figura 5, con el sistema de aditivos de la presente invención y el proceso muestra un efecto en la reducción de viscosidad. Para este ejemplo se observó y analizó el comportamiento de un crudo extrapesado denominado "CHI" a diferentes temperaturas (30 a 60°C), comparado con el crudo "CHI" aditivado con EG, es decir, agregando en el proceso la composición aditiva E y luego la composición aditiva G de acuerdo con la invención, se puede observar que hubo una disminución de la viscosidad muy significativa desde 150000 cP hasta 900 cP bajo las mismas condiciones de prueba.

EJEMPLO 4. Efecto de la sinergia del sistema aditivos Έ" y "G" en la viscosidad de crudo -dispersión Crudo extra-pesado 7 - 20 °API

Como se muestra en la figura 6, se evidencia un efecto de Sinergia del sistema de Aditivos ya que como se puede observar existe una sinergia positiva al emplear el sistema de aditivos EG, comparado con el efecto del aditivo E cunado se aplica sin la presencia de G, mostrando una disminución adicional de la viscosidad. Además, el comportamiento reológico para el caso EG no presenta variación de viscosidad con respecto a la temperatura.

EJEMPLO 5. Efecto del Sistema de aditivos "EG" en la capacidad de dilución de diluyente "N" (Nafta)

Como se muestra en la figura 7, se evidencia un efecto del sistema de Aditivos en la viscosidad del diluyente "N" en mezclas crudo pesado-diluyente. En efecto, en la figura 7 se compara el comportamiento reológico de la mezclas crudo-

diluyente "N" con la mezcla crudo diluyente "N" tratada con el sistema de aditivos "EG" de acuerdo con la presente invención. De lo anterior se puede observar que hay una reducción adicional de viscosidad en todo el rango de temperatura (Entre 30 y 60°C) observándose por ejemplo, que para 30°C se tienen 1250 cP para la mezcla sin sistema de aditivos "EG" mientras que la mezcla aditivada con "EG" cae a 790 cP (36.8% reducción de viscosidad).

EJEMPLO 6. Efecto del aditivo Έ" en la características de estabilidad de la dispersión crudo-agua formación.

De acuerdo con lo mostrado en la figura 8 que enseña el comportamiento reológico de la dispersión bajo condiciones estáticas y dinámicas (Tiempo de reposo y perturbación del sistema), se observa que la dispersión bajo condiciones estáticas se separa, sin embargo, al aplicar cualquier perturbación (condición dinámica), se re-dispersa manteniendo las características Reológicas originales. La Figura 8 relaciona el efecto de una dispersión al tiempo OH, 1 H y 8H (± 3 cP variación) ratificándose la estabilidad con el tiempo y bajo condiciones de confinamiento y frente al estado dinámico.

EJEMPLO 7. Efecto del sistema de aditivos "EG" en la calidad del agua removida después de rompimiento de dispersiones.

Comparación de las calidades de agua generadas en el proceso con y sin sistema de aditivos.

TABLA 1 Calidad del agua posterior a proceso de deshidratación con y sin aditivos.

GRASAS Y

DiO DQC CLORUROS : FENOLES ACEITES ; Surfactantes

IDENTIFICACION , ng 02 /L mg 02/l. mg CL /L mg /L mg /L: mg≤AAM / L

Agua de proceso desh. De crudo

CHI+ 37% diluyente -sin adición

de sistemas de aditivos GE 380 4290 1277 0.61 84 <0.3

Agua de proceso desh. De crudo

CHI + 37% diluyente + adición

de sistemas de aditivos GE 382 3932 1011 0.59 34 <0.3

TABLA 2 Rangos típicos de calidad del agua de producción en campo posterior a proceso de deshidratación.


En la tabla 1 se muestra que no hay una afectación negativa en la calidad del agua resultante del proceso de deshidratación de la mezcla tratada con el sistema de aditivo EG de acuerdo con la presente invención cuando es comparada con la calidad del agua separada con el proceso convencional actualmente utilizado. En la tabla 2, se indican los datos históricos de calidad del agua del proceso de deshidratación en un periodo de 3 meses.

EJEMPLO 8. Efecto del sistema de aditivos "EG" en la velocidad de separación de agua en el proceso de deshidratación.

De acuerdo con lo mostrado en la figura 9, la velocidad de remoción del agua en deshidratación de mezclas tratadas con sistemas de aditivos, se mejora, toda vez que la figura 9 muestra la mejora en tiempo de separación de las fases aceite agua en el proceso de deshidratación de mezclas crudo- agua-diluyente tratada con el sistema de aditivos EG de acuerdo con la invención, cuando es comparado con el proceso convencional actual. Se observa que en una hora de tratamiento se alcanza una remoción del 90%, mientras que con el proceso

tradicional solo se alcanza el 25% en el mismo periodo. Adicionalmente, se destaca que se requiere un menor volumétrico de diluyente en el tren de deshidratación.

Por lo tanto, el sistema de aditivos de acuerdo con la presente invención mejora los procesos de deshidratación de los crudos pesados y extrapesados, promoviendo la alta coalescencia de las gotas de agua reduciendo los tiempos de drenaje del agua y el consumo de diluyente.

EJEMPLO 9. Efecto del sistema de aditivos "EG" en el índice de viscosidad del crudo mezcla

En la figura 10 se observa la variación de índice de viscosidad de mezclas sin aditivo Vs. Una mezcla tratadas con sistema de aditivos EG.

Como se puede evidenciar en la figura 10, una mezcla de crudo con diluyente sin aditivar presenta una alta variación de la viscosidad con la temperatura, mientras que la mezcla de crudo con diluyente aditivados con EG de acuerdo con la invención, ventajosamente muestra que su viscosidad no presenta una variación apreciable (aproximadamente constante) de la viscosidad con la temperatura. Este efecto es benéfico en el caso de transporte por oleoductos en donde se presentan variaciones de temperatura generados por cambios de altitud del trazado de tubería, promoviendo ahorros energéticos en el sistema de bombeo.