Emulsiones basados en líquidos iónicos para el proceso de recuperación del petróleo.
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Emulsiones basadas en líquidos iónicos para
el proceso de recuperación del petróleo.
PRESENTA: IRYNA IGOREVNA DEMIKHOVA
DIRECTORES:
Dra. IRINA VICTOROVNA LIJANOVA
Dra. NATALYA VICTOROVNA LIKHANOVA
CENTRO DE INVESTIGACIÓN E
INNOVACIÓN TECNOLÓGICAINSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
El petróleo es el oro negro. Es la principal fuente de energia y
materia prima para la industria química.
Qué podemos obtener del petróleo?
Gasolina, kerosina, diesel
Asfaltos
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Detergentes
Disolventes y pinturas, ceras
parafínicas, lubricantes
Fertilizantes y plaguicidas
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Polietileno
Tejidos sintéticos
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1. Búsqueda de yacimientos2. Perforación de pozos3. Recuperación
- Primaria- Secundaria- Terciaria
EXPLOTACIÓN DEL PETRÓLEO
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Recuperación primaria
El petróleo se drena
naturalmente debido al
efecto del gradiente de
presión.
Recuperación secundaria
Inyección de gas para aumentar la
presión en el yacimiento y/o agua para
desplazar el petróleo.6
Recuperación terciaria
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Desde los años 70, los yacimientos conocidos se explotan por
recuperación con agua.
Ahora muchos yacimientos están en diclinación y se produce más y
más agua.
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El problema principal es el manejo del agua contaminada.
Esta agua contiene metales pesados (Cd, V) y su salanidad es10
veces mayor que tiene el agua del mar
Para resolver esta problema:
- Purificación de agua contaminada
- Uso en el ciclo de recuperación del petroleo
Agua de producción
Cloruros
Sulfatos
Temperatura alta
Algunos metales
Carbonatos
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Ubicación del activo Cinco Presidentes
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Muestreo Crudo-Agua
Activo Integral Cinco Presidentes
42 campos
19 activos
Producen fluidos ligeros
de 20 a 35°API
40% producción
de agua
Caracterización del agua
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AGUA PRODUCIDA DE YACIMIENTO PETROLERO
Yacimiento petrolero del activo “Cinco Presidentes”
Caracterizada por Emisión de Plasma
MUESTRA Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Fe2+ Ba2+ Sr2+
Agua congénita
1.97* 477.00 4.46* 857.4 19.95 317.10 1334
MUESTRA F- Cl- NO2- Br- NO3- PO43- SO42-
Agua congénita
444.3 18.89* <0.010 1603.7 2424.9 <0.010 1961.97
Norma EPA 6010-C para los cationes
ASTM D 4327 para los aniones
* Unidades: mg/L % peso12
Salinidad de agua afecta muchas sustancias químicas como
polímeros, álcalis, y surfactantes.
La busqueda de nuevas tecnologías para la recuperación del
petróleo es un tema actual.
Proecto de investigación: “Emulsiones basados en líquidos iónicos
para el proceso de recuperación del petróleo”
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Líquido iónico es una sal en estado
líquido
Base de todos los líquidos
iónicos
Se forman iones arsonio, stibonio y bismutonio.
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Arsino, stibino y bismutino (AsH3, SbH3, y BiH3) forman productos
tetraalquil(aril)sustituidos.
Ar4BiX no son muy estables, se
rompen en radicales Ar4Bi y
después en Ar3Bi
Prácticamente no se utilizan. Se
podrían utilizar como componentes
de los catalizadores en
polimerización, estabilizadores de
PVC, aditivos para combustibles y
medicamentos antimicrobianos.
Mayoría de iones tetrasustituidos de
arsonio son sólidos.
Se utilizan como componentes en
química analítica y medicamentos
contra sífilis.
Existen complejos de stibonio que
fácilmente se hidrolizan a bases.
Pueden utilizarse en medicina contra
Leishmaniasis y Esquistosomiasis.
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N-alquilquinoleinio
Catión
Tetraalquilammonio
Dialquilimidazolio
Dialquilpirrolidinio
Tetraalquilfosfonio
Anión: ejemplos
•Halogenuros
•Cianatos y
Tiocianatos
•Alquil-sulfatos
•p-Toluensulfonatos
•Boratos
Cl-, Br-, I-
[R SO4]-
[SCN]-, [N(CN)2]-
O
O
O
O
O
B
OO
O
BF4-, [B(CN)4]-
P(C2F5)2
O-
O
•Carboxilatos
•Complejos Metálicos
•Trifluorometílicos
•Fosfatos y Fosfitos
R COO-
[C7H7 SO3]-
[Co(CO)4]-, FeCl4-
[SbF6]-, AlCl4-
F SO
FF O
O
F CO
FF O
F SN
FF O
FS
FFO
O
O
PF6-, [PF3(C2F5)3]-
[PF3(C3F7)3]-
H2PO4-16
Síntesis:
- Reacción de cuaternización
- Inercambio de anión/catión
Propiedades de los LI:
- Bajo punto de fusión (depende del tamaño del catión)
- Presión de vapor muy baja ( no son volátiles).
- Alta estabilidad térmica (ruptura de molécula empieza a partir del
enlace C-N)
- Elevada estabilidad química.
- Alto poder disolvente de distintas materias orgánicas, inorgánicas
y poliméricas, polares y no polares.
- No inflamables, no corrosivos.
- Elevada conductividad iónica.
- Potentes catalizadores.
- Fácilmente reciclables.
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La temperatura de fusión depende del tamaño del catión:
18
19
Los fragmentos alquilo que son menos
compactos o tienen dobles enlaces
reducen significativamente la temperatura
de fusión de los líquidos iónicos.
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Alteración de la Mojabilidad inducida por Liquidos Iónicos
Doble capa eléctrica
Liquido iónico se adsorbe
sobre la superficie de la
roca arenisca y forma los
sitios hidrofóbicos
Se requiere:
- Estado liquido a temperatura ambiente
- Insolubilidad en agua ó salmuera
- Formar enlaces tipo Van der Waals con el sílice
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Emulsión Aceite en Agua Emulsión Agua en Aceite
Fase Continua Fase dispersa
Emulsiones
Las moléculas de tensoactivo se instalan en la capa entre dos fases
en un orden determinado:
- grupos polares (hidrofílico NH2, СООН, OH) se dirigen hacia el más
polar de líquidos - agua y se relacionan con ella;
- grupos no polares (hidrofóbico - metálicos, fenólicos) se dirigen
hacia la región menos polar de la fase aceite.
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Balance H-L de algunos
emulsificantes
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Igepal-890 Brij-92
Tween-80 Span-80
No-iónicos: o/w w/o
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Emulsión EM1 EM2 EM3
Nombre
Emulgente
Igepal-CO-
890
Igepal-CO-
890
Tergitol
Cantidad
Emulgente
3% 1% 2%
Agua 27% 29% 28%
Cantidad LI 70% 70% 70%
Total 100% 100% 100%
Emulsiones o/w preparadas con concentración de 70%
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Emulsión diluida hasta 1%
Desplazamiento de aceite por medio de
inyección de agua bidestilada y emulsión.
Diagrama del sistema del injección utilizado en las pruebas
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Empacamiento de arena
Celda con núcleo
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Composición de arenisca Berea
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Proceso de recuperación en laboratorio
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Núcleo cortadodespués deexperimento
Arena despuésde experimento
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EM1 1%, arena EM1 1%, núcleo
Gráficos de recuperación de aceite:
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EM2 10%, arena EM2 10%, núcleo
Gráficos de recuperación de aceite:
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EM3 1%, núcleo
Gráficos de recuperación de aceite:
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Gráficos de recuperación de aceite:
EM1 1%, arena, salmuera
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Gráficos de recuperación de aceite:
EM1 1%, arena, salmuera, 2 lotes de emulsión (5 mL cada uno)
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