Reología del petróleo : análisis y evaluación del sistema crudo/agentes reductores de fricción y agua

Actualmente las técnicas para aumentar la eficiencia del transporte por oleoductos, como consecuencia de la alta viscosidad del crudo y la fricción en la tubería, presentan distintas limitaciones, entre las cuales una de las más relevantes es el cambio de las propiedades fisicoquímicas del crudo transportado. La reducción de drag es una de las opciones más eficientes para combatir estas dificultades, pero la comprensión de su funcionamiento es mínima. De acuerdo a esto, en este estudio se evaluó el comportamiento de los elementos del sistema compuesto por crudos pesado-agentes reductores de fricción-agua, con el fin de caracterizar interacciones en la interfase líquido-liquido, para estudiar el fenómeno de la reducción de fricción o drag. Teniendo esto en cuenta, se realizaron pruebas de flujo para el crudo y el posible efecto asociado a la inyección de aditivos en el reómetro. Además, se caracterizó el impacto de tres diferentes aditivos (carboxilmetilcelulosa, etil celulosa y poliisobutileno) en la viscoelasticidad de soluciones de agua, isopropanol y xileno respectivamente. Por otro lado, el efecto de las soluciones de aditivos sobre los esfuerzos mínimos para deformar el crudo a distintas temperaturas fue estudiado con el fin de extrapolar los posibles efectos a condiciones reales de operación. Finalmente, se analizó el cambio de la tensión interfacial del sistema con la presencia de los tres aditivos. Cada una de las pruebas se llevó a cabo con el fin de evaluar distintos parámetros e interacciones que gobiernan la fenomenología de la reducción de drag. Los resultados obtenidos permiten descartar métodos y parámetros para la evaluación del efecto de los agentes reductores de fricción. Adicionalmente, se encontraron fenómenos como caídas de viscosidad y esfuerzo debido a los solventes, y no por la presencia de los aditivos.

Current techniques to increase the efficiency of oil transport by pipelines, as a consequence of the high viscosity of the crude and the friction in the pipeline, present different limitations, among which one of the most relevant is the change of the physicochemical properties of the transported crude. Drag reduction is one of the most efficient options to combat these difficulties, but the understanding of its operation is minimal. According to this, in this study the behavior of the elements of the system composed of heavy crude oil-drag reduction agents-water was evaluated, in order to characterize interactions in the liquid-liquid interface, to study the phenomenon of drag reduction. With this in mind, flow tests were carried out for the crude oil and the possible effect associated with the injection of additives into the rheometer. Additionally, the impact of three different additives (carboxylmethylcellulose, ethyl cellulose and polyisobutylene) on the viscoelasticity of solutions of water, isopropanol and xylene respectively was characterized. On the other hand, the effect of the solutions of additives on the minimum stress to strain the crude oil at different temperatures was studied in order to extrapolate the possible effects to real operating conditions. Finally, the change in the systems interfacial with the presence of the three additives was analyzed. Each of the tests was carried out in order to evaluate different parameters and interactions that govern the phenomenology of drag reduction. The results obtained allow discarding methods and parameters for the evaluation of the effect of drag reducing agents. Furthermore, phenomena like viscosity and stress drops due to the solvents, and not due to the presence of the additives were found.

Ingeniero Químico

Pregrado