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Microemulsiones e Interfases con sistema SOW PDF Imprimir Correo

Venezuela posee la mayor reserva de petróleo pesado en el mundo y se encuentra al norte del río Orinoco, la misma cantidad que las reservas convencionales de petróleo de Arabia Saudita. El crudo pesado no fluye con facilidad, no es fácil de extraer, ni de tratar, y mucho menos, de refinar, porque contiene mucho metales (hierro y níquel), por ello, para  mejorar la recuperación del crudo se desarrolla el proceso de microemulsión mediante la mezcla de surfactantes y alcohol, lo que conllevaría a salvar el crudo pesado que tiene valor, y para la colectividad es beneficioso ya que mientras se mejore ese petróleo, éste será más rentable y generarán mayores ingresos a la nación aun siendo un recurso no renovable.

Faja del Orinoco


Las microemulsiones son sistema monofásico, en la cual el agua y el aceite se hacen compatibles gracias a la adición de una mezcla anfifila originalmente compuesta entre un surfactante y un alcohol; estas microemulsiones son pocos viscosas y termodinámicamente estables.  


Los surfactantes son de gran importancia debido a su naturaleza y a sus aplicaciones, que van desde agentes emulsionantes hasta el uso de productos domésticos entre otros. Un surfactante se denomina tensoactivo teniendo la gran particularidad que une elementos que no se unen, esto se realiza disminuyendo tensión interfacial, un ejemplo es el agua y el aceite, las cuales no se pueden unir, entonces el surfactante disminuirá la tensión interfacial entre estos elementos uniéndolos.


En el proyecto subvencionado por Condes, titulado “Microemulsiones e interfaces. Parte 2: Comportamiento de fases de sistemas SOW en presencia de sales y alcoholes”, Sistema SOW (Surfactant Oil Water), (surfactante aceita agua) el experto en el área, Nelson Márquez Doctor en Química-Física del Petróleo, investigador responsable estudia en profundidad el tema, con el fin de reportar nuevos datos experimentales, así como explorar el efecto de la concentración de sal y diferentes alcoholes en sistemas surfactante/agua/aceite para la obtención de emulsiones submicrométricas, que en la actualidad no se han reportado. El proyecto está enmarcado en las líneas de investigación Surfactante Agua Aceite y Emulsiones y Caracterización de Crudo de la Facultad Experimental de Ciencias

Prof. Nelson Márquez


Nuevas tecnologías para la extracción de petróleo 


Nelson Márquez, proporciona una visión del estudio afirmando que “el envejecimiento temprano de yacimientos ha ocasionado el auge de nuevas tecnologías que buscan mejorar el rendimiento del reservorio. Es por ello que dentro de la recuperación mejorada del petróleo se enmarcan los mecanismos de recuperación química, los cuales tienden a disminuir la saturación residual del hidrocarburo e incrementar la eficiencia de extracción.  De esta manera, la inyección de surfactantes reduce la tensión interfacial del crudo, aumentando el número capilar, así como la movilidad del petróleo hacia los pozos productores. Esta situación hace que los agentes tensoactivos o surfactantes y el análisis de las condiciones que optimizan la producción de crudo, tengan gran importancia en respuesta a las necesidades de diversos procesos industriales”.   


Por otra parte, continua el investigador, las microemulsiones para la recuperación mejorada de crudo ha dado muchos resultados ya que se logra que el crudo con extremada viscosidad al ser mezclado con el agua se vuelve poco viscoso y puedan prácticamente irse por las tuberías pudiendo ser sacado fácilmente, de manera que se tiene una gran producción del objetivo del surfactante que es disminuir la tensión interfacial y volver visible lo que antes era invisible.


En el caso del Sistema SOW (Surfactant Oil Water), (surfactante aceita agua), describe el profesor Nelson Márquez se estudian muchas variables, cuando el aceite es muy viscoso y se dificulta unirlo con el agua, se le aplica un poco de alcohol para que auxilie al surfactante en la mezcla a realizar la emulsión, que es el objetivo que se está buscando. Si el aceite se pone muy duro también puede agregársele temperatura, ya que al aumentar la temperatura disminuirá la viscosidad hasta lograr una emulsión estable de agua y aceite con el sistema SOW.

La salinidad, señala el investigador, es uno de los problemas para el sistema SOW, por eso se juega con ellos, ya que cuando se consigue un yacimiento petrolero, el petróleo se encontrará entre el agua y el gas, entonces esa agua que se encuentra en los yacimientos es muy salada, de manera que en los experimentos de los laboratorios se ejecuta con sales para tratar de simular ese acuíferos que son muy salados.


La sal encontrada en las aguas es un veneno para los surfactantes, lo que se denominaría un enemigo para formar emulsión, cuando el agua salada es no iónicos no altera al surfactante. Se tiene además una serie de estudios en óptimas condiciones de formar emulsiones verdaderamente estables con tamaño de partículas y formación de micelas en su grado óptimo para la realización de las emulsiones agua y aceite para que este pueda transitar bien sin descomponerse en tuberías o ser extraído de los fosos a los yacimientos.


Ventajas del petróleo liviano


El crudo liviano del petróleo es denominado lomito porque tiene poca densidad, esto se puede verificar tomando una muestra del crudo y efectuarle la prueba del grado API (American Petroleum Institute), donde mayor grado tenga será un crudo liviano. Para entender esta prueba, Márquez explica que la gravedad API, o grados API, de sus siglas en inglés American Petroleum Institute (API), es una medida de densidad que, en comparación con el agua y con iguales temperaturas, precisa cuán pesado o liviano es el petróleo.


La recuperación del Petróleo liviano se ejecuta mediante dos procesos:

 

  • La primera, es cuando se realiza la perforación del suelo, donde la presión del agua y del gas hace que fluya fácilmente, donde no hay que tratarlo químicamente, recuperándose hasta un 60 % en la perforación del crudo.
  • La segunda recuperación se realiza con el agua y el gas, el crudo liviano necesita muy poca de esa ayuda, la cual no necesitaría de una recuperación terciaria ya que el mismo fluye. Mientras que el crudo mediano y pesado tienen entre 10 y 20 grados API, siendo pesado que el agua es quien flota con el petróleo, lo que dificulta su extracción.

 

La ventaja del crudo liviano, insiste Nelson Márquez, es que se puede producir gasolina, nafta, kerosene; mientras que con el crudo pesado la extracción es más complicado, se necesita gastar la recuperación secundaria, lo que implica más gastos, ya que se debe emplear procesos químicos, uso de bombas hidráulicas. 


El proceso de la extracción de un barril de crudo liviano posiblemente tenga un costo de siete (7) dólares, mientras que la extracción de un barril de crudo pesado tenga un valor de treinta (30) dólares, lo cual no sería rentable para el país.

 

Para reafirmar la tesis, el experto petrolero a segura, que el crudo pesado se extrae con recuperación terciaria que requiere de procesos químicos, proyectos térmicos para calentar los pozos petroleros y luego de ser extraído el crudo se ejecuta el proceso de refinamiento, de manera que es algo difícil y largo, para ello es necesario realizar investigaciones para lograr disminuir la viscosidad de estos crudo y poder sacar estos productos con mayor facilidad.


A medida que se satura el proceso, se hará más efectivo la microemulsión, en el caso que no se forme microemulsión no existirá solubridad. Cuando se aglomere las moléculas del surfactante en su centro se observará goticas de aguas o goticas de aceites, mientras más emulsión haya mayor estable será el proceso de emulsión.


 “Microemulsiones e interfaces. Parte 2: Comportamiento de fases de sistemas SOW en presencia de sales y alcoholes”, es una investigación subvencionada por Condes, donde se trabaja con surfactantes iónicos, amónicos, catódicos y no iónicos. Para el proceso de caracterización de este proyecto es necesario la utilización de medidor de gotas, tensiómetros, medidor de emulsiones, así como el estudio de los metales cuando son extraídos; para ello se necesita absorción atómica, horno de grafito, ICT, plasma inductivo, el estudio de cromatografía líquida de alta presión para tener conocimiento del tamaño y peso molecular de esos surfactantes y de esos crudos que se sacan de los pozos, se debe realizar además cromatografía de gas para caracterizar los crudos y los surfactantes.

Indicó asimismo el investigador que con este proyecto se espera el mayor número de microemulsiones de gotas con el menor costo posible, para ello debe buscarse surfactantes o algún surfactante natural a objeto de lograr el menor costo y disminuir la viscosidad y la tensión interfacial que existe entre el agua y el aceite. 


Productividad y Formación de Recursos Humanos 

 

La productividad en este tipo de investigaciones puede ser 3 o 4 publicaciones en revistas científicas a nivel nacional e internacional, al mismo tiempo la organización de seminarios para capacitar a estudiantes y profesionales del área en recuperación mejorada del crudo. Todo esto proyecta a nivel nacional e internacional la ciencia que se trabaja en estos laboratorios. 


Con respecto a la producción intelectual, afirma el Dr. Márquez, tenemos más de 90 publicaciones a nivel nacional e internacional. Existen convenios con Francia en la Universidad de Bordeaux para la realización de Doctorados en Física y Química del Petróleo y en Surfactante, Aplicaciones y Emulsiones. Igualmente, explica Márquez,  en las universidades nacionales  hay convenios con la Universidad de los Andes (ULA), Universidad Central de Venezuela (UCV), con más de 500 doctores en el área de Química, donde el participante realiza un año en Venezuela y el otro año en Francia.


Al respecto, el profesor Márquez explica: Con la ejecución de los diferentes proyectos y la participación en trabajos con otras instituciones nacionales e internacionales, el personal del laboratorio de Petroquímica y Surfactante a alcanzado una gran capacidad técnica que garantiza el desarrollo exitoso de la investigación que se genera allí. Asimismo el apoyo financiero brindado por LUZ a través de Condes y el gobierno nacional a través de Fonacit, se ha logrado un gran avance en las técnicas, métodos e instrumentación. La relación interdisciplinaria del grupo de investigación garantiza el aporte a nivel académico e industrial del estudio.  


En el laboratorio se han formado licenciados en Química, Ingenieros Petroleros, Químicos, que posteriormente  son llamados por empresas como trasnacionales, tales como Chevron, un total, 50 Licenciados e Ingenieros Químicos y Petroleros, más de 20 Maestrantes, es importante mencionar que en este momento en Venezuela hay  50 Doctores en Física, Química y Petróleo. Todos los participantes son PEII nivel C




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