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PRINCIPALES APLICACIONES DE LOS
SURFACTANTES EN LA INDUSTRIA
PETROLERA Y QUIMICA
Elaborado por:
Ing. Humberto Iván Gonzáles Tapia
Docente Emérito U.A.G.R.M.
Email : [email protected]
Camiri – 2010
Universidad Autónoma Gabriel René Moreno”
Ingeniería del Petróleo y Gas Natural
Camiri - Bolivia
TEMARIO
1. INTRODUCCION
2. APLICACIONES INDUSTRIALES
3. APLICACIONES DE CONSERVACION
DEL MEDIO AMBIENTE
4. APLICACIONES EN LA INDUSTRIA
PETROLERA
5. OTROS USOS PETROLEROS
6. USOS DOMESTICOS,MEDICINALES
Y OTROS USOS.
INTRODUCCION
Cuando se examina una superficie o una interfase, es decir, un límite entre dos sustancias inmiscibles,
hay una fuerte probabilidad de encontrar un fenómeno interfacial que pone en juego a un surfactante. En
nuestro entorno y en nosotros mismos se consiguen una gran variedad de superficies y de interfases.
Existen, además, muchos procesos industriales que manipulan fragmentos de sustancias u objetos
delimitados por una superficie.
Delante de una diversidad tal, es indispensable organizar o clasificar la forma y el orden en el cual se
presentarán los diferentes puntos que debe abarcar el presente estudio. El Mundo de los Surfactantes
pone en juego una muy grande variedad de surfactantes utilizados por sus propiedades particulares o por
los fenómenos interfaciales que ellos permiten producir en la amplia gama de procesos industriales, de
uso domestico o de fenómenos naturales. Se pueden utilizar tres entornos para organizar a los
surfactantes en sus diferentes aplicaciones:
(1) En función de una clasificación de los surfactantes por tipo, por su estructura química, por su
ionización en el agua, etc. utilizan la clasificación convencional fundamentada sobre la ionización en fase
acuosa: surfactantes aniónicos, catiónicos, noiónicos y anfóteros.
INTRODUCCION
(2) En función de las propiedades particulares o de los fenómenos involucrados. Se hablará entonces
de tensioactivos (disminuyen la tensión), de jabones y de detergentes (para lavar), de humectantes
(para cambiar la mojabilidad o el ángulo de contacto), de dispersantes, de agentes espumantes o
antiespumantes, de emulsionantes o de desemulsionantes, de inhibidores de corrosión, de agentes
antiestáticos, de desenrredantes, de suavizantes, de estabilizantes, etc.
Esta clasificación no es del todo satisfactoria porque la propiedad del surfactante no depende
exclusivamente del surfactante mismo, sino también del ambiente fisicoquímico. Un agente
deshidratante, utilizado para desestabilizar una emulsión, es a menudo un buen agente emulsionante
en otro ambiente fisicoquímico. Por otro lado, ciertos surfactantes pueden presentar varias de las
propiedades mencionadas.
(3) En función del proceso industrial, del uso doméstico o del fenómeno natural en el cual se
consiguen. Esta clasificación no es satisfactoria tampoco, ya que muchos procesos o fenómenos
naturales, aunque muy diferentes en naturaleza, se fundamentan en el mismo principio.
De hecho, aunque haya solo un número reducido de fenómenos fundamentales, el número de
aplicaciones es extremadamente elevado, y su variedad considerable. Por lo tanto, se revisarán los
fenómenos fundamentales que ponen en juego a los surfactantes, y se describirá brevemente un
cierto número de aplicaciones escogidas por su importancia y/o por su interés ilustrativo.
PRINCIPALES APLICACIONES
PROCESOS INDUSTRIALES
FLOTACION DE MINERALES
Un cierto número de procesos industriales utilizan los surfactantes. Ciertos
dependen de una manera determinante de este, otros lo utilizan como un
aditivo que facilita las operaciones. Se examinarán algunos casos típicos.
El enriquecimiento de minerales consiste en separarlos de la ganga terrosa
que les acompaña. Se utiliza el proceso de flotación, probablemente una de
las más viejas utilizaciones de los surfactantes en la industria. Cada año
centenas de millares de toneladas de minerales de estaño, cobre, zinc, hierro,
mezclas de sulfuros, sílice, fosfatos y fluoruros son enriquecidos por flotación.
PRINCIPALES APLICACIONES
EXTRACCION POR SOLVENTE
RUPTURA DE EMULSIONES
LUCHA ANTICONTAMINACION
Numerosos procesos industriales utilizan la extracción líquido-líquido como
sustituto físico-químico a los viejos métodos de ataque químico. La
extracción líquido – líquido pone en juego un soluto disuelto en un diluyente,
los cuales se colocan en contacto con un solvente. Durante el contacto, una
parte del soluto se transfiere del diluyente al solvente. Después de la
separación el soluto se recupera del solvente (ver fig.10)
Nuestra civilización industrial tiende a verter cantidades de desechos que
contaminan nuestro planeta. Sea por orden gubernamental o de iniciativa
propia, la lucha contra la contaminación del aire, de las aguas y de las tierras
se ha convertido en un tema de actualidad y de importancia. La
contaminación aparece de diferentes y numerosas formas más o menos
evidentes y más o menos insidiosas.
PRINCIPALES APLICACIONES
El tratamiento de aguas usadas antes de ser vertidas al caudal
hidráulico local se realiza ahora sistemáticamente. Estas aguas
usadas pueden contener agentes contaminantes diversos:
aceite, proteínas, microorganismos, etc. En la mayoría de los
casos se procede, entre otros tratamientos, a la floculación de
los materiales coloidales con ayuda de olielectrólitos, o a
veces con surfactantes poliméricos como los lignosulfonatos
que facilitan la coagulación de las proteínas. Cuando los
efluentes contienen gotas de aceite de muy pequeño diámetro,
ellas no se separan espontáneamente por sedimentación y es
necesario recurrir a métodos más refinados.
TRATAMIENTO DE AGUAS ACEITOSAS USADAS
La figura 13 muestra un medio poroso compuesto de fibras hidrófobas sobre las cuales las gotas de aceite se
adhieren y coalescen entre ellas. Cuando una gota formada alcanza un cierto tamaño, el arrastre de la corriente
de agua la traslada hasta un tanque de sedimentación donde se separa por gravedad. El otro procedimiento
mostrado por la figura 13 es la flotación por aire disuelto. En este procedimiento se introduce por el fondo de la
celda de flotación una solución acuosa saturada de aire bajo presión con esta expansión, se forman burbujas de
aire minúsculas, las cuales colectan las gotas de aceite. Con surfactantes apropiados este método se puede
utilizar para separar una gran variedad de coloides.
Principales Aplicaciones de los
Surfactantes en la Industria Petrolera
LODOS DE
PERFORACION.
INDUSTRIA PETROLERA
RECUPERACION
MEJORADA DE
PETROLEO.ESTIMULACION
DE POZOS.
La industria petrolera debe enfrentar
los problemas provocados por los
fenómenos interfaciales desde las
operaciones de perforación hasta el
condicionamiento de los productos
acabados.
DESHIDRATACION
Y OTROS USOS
Deben realizarse ensayos de compatibilidad y pruebas de daños a la formación con cualquier
surfactante requerido para terminación.
Manejo de los fluidos
Un fluido de terminación o reparación debe ser protegido de la contaminación mientras el
fluido es preparado, transportado y usado en el equipo de perforación;
cualquier contaminación puede resultar en costosas consecuencias. Algunas salmueras son
muy corrosivas para la piel y los ojos. Todo el personal de perforación que pueda tener
contacto con estos fluidos debe ser entrenado tanto en el manejo de los fluidos como en
seguridad personal.
LODOS DE PERFORACION
Durante la perforación de un pozo petrolero la barrena perfora
diferentes formaciones rocosas más o menos duras. La barrena se
sitúa a la extremidad de un tubo hueco en el cual se bombea un lodo
de perforación (ver fig. 16).
Los lodos de perforación contienen: agua (para enfriar), aceite (para
lubricar), arcillas (para lograr las propiedades reológicas apropiadas),
sales de metales pesados (para aumentar la densidad), y se
estabilizan mediante agentes dispersantes (lignosulfonatos y
defloculantes) para evitar la filtración del agua en la roca almacén,
emulsionantes (sulfonatos) y polímeros viscosantes (xantano).
Cuando se finaliza la perforación se inyecta cemento para consolidar
el espacio anular entre el tubo y la pared del hueco perforado por la
barrena. Se desplaza el lodo por la inyección de un acondicionador
seguido de la inyección de cemento. Como el cemento no debe
fraguarse en el interior del tubo, se utiliza un retardador que es un
agente dispersante de tipo lignosulfonato o sulfonato de calcio. En las
formaciones con gran permeabilidad se reduce la filtración del agua
adicionando antifloculantes de tipo sulfonato de naftaleno.
La perforacion.exe
ESTIMULACION DE POZOS
Como el desplazamiento en un pozo de petróleo presenta geometría cilíndrica, la mayor resistencia
se produce cerca del pozo. Se realizan en general operaciones de acabado que tienden a facilitar el
desplazamiento del petróleo en la vecindad de los pozos: fractura, acidificación, etc.
Aquí, se discutirá la acidificación. Este método consiste en inyectar una solución ácida capaz de
disolver parcialmente la roca y por lo tanto aumenta la porosidad y como consecuencia, la
permeabilidad, en la vecindad del pozo.
Se utiliza ácido clorhídrico para las rocas calcáreas (caliza) y una mezcla de ácido clorhídrico y
fluorhídrico para las rocas silícicas (arenisca). Estos ácidos presentan muchos inconvenientes; por
una parte son extremadamente corrosivos y atacan las partes metálicas de las bombas y de las
tuberías; por otro lado, poseen tendencia a atacar la roca muy rápidamente y por este hecho no
penetran muy lejos dentro del yacimiento.
Finalmente su contacto con el petróleo puede producir precipitaciones de asfaltenos y de otros
sólidos susceptibles de tapar el medio poroso. Se pueden remediar todos estos inconvenientes
inyectando la solución ácida en forma de una emulsión de ácido en kerosén (ver fig.17). La fase
continua de la emulsión es un corte petrolero ligero que contiene un emulsionante, gotas de ácido y
un dispersante de partículas sólidas (alquil fenol y alquil amonio etoxilados), al igual que inhibidores
de corrosión (surfactantes catiónicos). Como la fase continua es un hidrocarburo, el contacto entre el
ácido y las armaduras metálicas se reduce considerablemente y por consecuencia se controla la
corrosión.
ESTIMULACION DE POZOS
De otra parte la emulsión penetra en los poros (fig. 17) y las gotas de ácido son transportadas
relativamente más lejos en los poros antes del contacto con los granos rocosos. Se tiene por lo
tanto una mayor penetración que por la inyección del ácido puro. Por otro lado la resistencia
mecánica del medio poroso es menos afectada.
RECUPERACION MEJORADA
DE PETROLEO
En el estado actual de la tecnología y en las condiciones económicas vigentes, se abandona un
yacimiento petrolero cuando este ha producido un 30% del crudo existente originalmente. En otras
palabras, queda aún el 70% del crudo original en el yacimiento. Este crudo está atrapado por las
fuerzas capilares, encontrándose en forma de glóbulos desconectados y por lo tanto no
movilizables por las técnicas convencionales de drenaje acuoso En los años 70 se realizó un gran
esfuerzo de investigación financiado por la industria petrolera para estudiar procedimientos
susceptibles para recuperar el petróleo abandonado.
Estos métodos llamados de recuperación asistida o mejorada del petróleo (RMP en español, EOR
en Inglés), implican la inyección de fluidos destinados a desplazar el petróleo. Uno de los métodos
químicos de los más prometedores desde el punto de vista de la recuperación final, pero de los
más complejos desde el punto de vista técnico, es la inyección de surfactante para producir bajas
tensiones o micro emulsiones.
La fig. 18 muestra el esquema clásico del pozo inyector (I) y de los pozos productores (P)
utilizados en la RMP. En el caso del drenaje con solución de surfactantes se inyecta la solución
tensoactiva, la cual se empuja con una solución de polímeros hidrosolubles suficientemente
viscosa para producir un buen barrido.
RECUPERACION
MEJORADA DE PETROLEO
Al bajar la tensión interfacial, los glóbulos de petróleo
se movilizan y se forma un banco de aceite
(desplazamiento difásico agua-aceite) que llega a los
pozos productores. Dado el impacto económico, se
realizaron numerosos estudios sobre este tema y se
dispone hoy en día de centenares de referencias
cuyo interés no se limita simplemente a la RMP. En
efecto todo lo que se ha aprendido sobre los
sistemas surfactante-agua-aceite en los estudios
sobre la RMP, ha permitido avanzar a muy grandes
pasos en dos ramas vecinas, las cuales habían
permanecido en el empirismo hasta la década de los
70: las emulsiones y las espumas.
Desde 1980 han habido más de 27 proyectos ASP, SP ó AP 1, conocidos. Han tenido
lugar en Alberta (Canada), Catriel Oeste (Argentina), California, Louisiana, Oklahoma,
Colorado y Wyoming (USA) y varias áreas de China, Venezuela e Indonesia.
Otros 13 se adicionaron en Octubre de 2001 y en los últimos años se han iniciado
varios otros con la participación de las principales empresas proveedoras de
surfactantes y polímeros del mundo.
La mayoría de los proyectos fueron ASP y usaron bajas concentraciones de
surfactantes (0.1 % a 0.3%). Para producir surfactante adicional (por saponificación
de los ácidos de petróleo) y reducir la adsorción del surfactante adicionado, estas
tecnologías utilizan álcali (carbonato o hidróxido de sodio).
Un proyecto económicamente atractivo utilizando surfactantes debería durar menos
de 5 años con retorno de la inversión en menos de 2 años. Hoy, a los precios
actuales de crudo, este retorno de inversión se lograría en menor tiempo.
Los actuales proyectos de recuperación no requieren álcali para ser exitosos, de esta
forma el costo en productos químicos decrece y las operaciones se tornan más
simples.
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(1) ASP = Álcali-surfactante- polímero; SP = Surfactante polímero; AP = Alcali - polímero
Adicionalmente el álcali causa corrosión del equipamiento; participa en el desarrollo
de incrustaciones en la formación; promueve el taponamiento de pozos y se requiere
tratamiento de fractura para producir nuevamente crudo; el álcali, además, es
perjudicial para el desarrollo e viscosidad por parte del polímero que se este
utilizando.
Otro punto importante para destacar es que, el tratamiento previo con geles
obturantes de pozos inyectores que serán sometidos a una tecnología de
recuperación terciaria, permitirá optimizar los resultados de producción de crudo
incremental al lograr una mayor uniformidad del perfil de inyección.
Por último, pero no menos importante, la calidad de agua a utilizar para la
preparación de soluciones y posterior inyección en pozos es de fundamental
importancia para el éxito del proyectos de terciaria y la disminución de uso de
productos, al no alterar sus propiedades y rendimientos por la presencia de
elementos o componentes indeseables.
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Que es un surfactante
Surfactantes, también conocidos como agentes tensioactivos, son agentes de
humectación que bajan la tensión superficial de un líquido, permiten una mas fácil
dispersión y bajan la tensión interfacial entre dos líquidos.
Etimología
La palabra surfactante proviene del término en ingles: surfactant. . .surface-active-
agent. agente de superficie o tensioactivo. Los surfactantes son usualmente
compuestos orgánicos amfifílicos, o que contienen grupos no polares hidrófobos o
lipofílicos, solubles en hidrocarburo (colas) y grupos polares hidrofílicos (cabezas)
solubles en agua. Por ello son solubles en solventes orgánicos y en agua.
Operación y efectos
Los surfactantes reducen la tensión superficial del agua adsorbiéndose a la interfase
líquido-gas.
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Ellos también reducen la tensión interfacial entre el crudo y el agua por adsorción en la fase
Líquido - líquido. Todas las aplicaciones y usos de los Surfactantes provienen de dos propiedades
fundamentales de estas sustancias:
• La capacidad de adsorberse a las interfases la adsorción: es un fenómeno
espontáneo impulsado por la disminución de energía libre del Surfactante al ubicarse
en la interfase y satisfacer total o parcialmente su doble afinidad polar - no polar.
• Su tendencia a asociarse para formar estructuras organizadas asociación: fenómeno
impulsado por efectos hidrófobos cuando se añade más surfactante a una solución
acuosa.
La micela
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Las terminaciones lipofílicas de las moléculas de surfactante se disuelven
en el crudo, mientras que las terminaciones hidrofílicas cargadas
permanecen en el exterior, rodeando el resto de la micela hidrofóbica.
Muchos surfactantes pueden también ingresar a una solución como
micelas. La concentración a la cual el surfactante comienza a formar
micelas se conoce como concentración micelar crítica.
Esta, puede detectarse mediante diferentes métodos, ya que diversas
propiedades presentan en esta zona una discontinuidad en su variación
Los métodos más empleados se basan sobre la variación de la tensión superficial (2) (todos los
tipos de surfactante) y de la conductividad electrolítica de las soluciones (sólo surfactantes iónicos)
Cuando las micelas se forman en el agua, sus colas forman un núcleo que puede encapsular una
gota de crudo. Cuando se forman en la fase orgánica, la micela se conoce como micela inversa.
En este caso las cabezas forman el núcleo y las colas mantienen un contacto favorable con el
crudo.
Solubilización
Las soluciones micelares poseen una propiedad muy importante, llamada capacidad de
solubilización. Pueden solubilizar sustancias apolares (aceites, hidrocarburos) o anfífilas
(alcoholes). A partir de la concentración micelar crítica, la solubilización aumenta
considerablemente, ya que el hidrocarburo penetra dentro del corazón de las micelas En ciertos
casos la solubilización puede ser considerable y se observan sistemas llamados micro
emulsiones.
Clasificación
Un surfactante puede ser clasificado por la presencia de grupos formalmente cargados en sus
cabezas o grupos polares. Un surfactante no iónico no tiene grupos con carga en sus cabezas
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2 Tensión interfacial: Es la fuerza por unidad de longitud que
existe en la interface entre dos fluidos inmiscibles. La tensión
interfacial actúa para mantener el área interfacial a un mínimo.
Comúnmente es medida en dinas o milidinas por centímetro
La cabeza de un surfactante iónico lleva una carga neta. Si la carga es negativa, el surfactante es
aniónico; si la carga es positiva entonces será catiónico. Si un surfactante tiene una cabeza con
dos grupos de cargas opuestas, se lo conoce como anfotérico.
Algunos surfactantes comúnmente encontrados son:
Aniónicos: Basados en aniones sulfato, sulfonato o carboxilato. Tales como:
• Dodecil sulfato de sodio (SDS), Lauril sulfato de amonio y otras sales de alquil - sulfato
• Lauril éter sulfato de sodio (SLES)
• Alquil benceno sulfonato
• Jabones y sales de ácidos grasos
Catiónicos: Basados en cationes de amonio cuaternario
• Bromuro de cetil trimetil amonio (CTAB)
• Bromuro de hexadecil trimetil amonio y otras sales de alquil trimetil amonio.
Cloruro de cetil piridinio (CPC)
Amina polietoxilada (POEA)
Cloruro de benzalconio (BAC)
Cloruro de bencetonio (BZT)
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Anfotéricos:
La elección del surfactante es esencial.
Desde que cada proyecto de recuperación terciaria es independiente, único y las condiciones
varían, es extremadamente importante diseñar y formular el agente tensioactivo adecuado con el
objeto de optimizar el tratamiento.
En los últimos tiempos han aparecido en el marcado nuevos agentes tensioactivos que permiten la
implementación de técnicas SP y aun solo agente tensioactivo, con éxito con el consiguiente
ahorro de inversión en equipos y productos.
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Dodecil betaina
Oxido de dodecil dimetil amina
Cocoamido propil betaina
Coco amfo glicinato
No iónicos:
Alquil poli oxido de etileno
Copolímeros de poli oxido de
etileno y oxido de
propileno llamados comercialmente
polioxaminas.
Alquil poli glucósidos, incluyendo:
Octil glucósido
Decil maltosido
Alcoholes grasos
Alcohol cetilico
Alcohol oleico
Cocoamida metil eter,
Cocoamida di etil eter,
Cocoamida trietil eter
Por qué necesitamos un agente tensioactivo?
Una baja tensión interfacial es esencial para la recuperación de petróleo. La tensión interfacial
incide en lo que se llama el Numero Capilar.
El numero capilar (Nc), es representado como una relación que se ha definido para describir la
interdependencia entre las fuerzas viscosas y la tensión interfacial y la restricción al pasaje a
través de un capilar.
Donde (ΔP) es la presión diferencial a través de una longitud dada (L) y σ es la tensión interfacial
entre el petróleo y la fase acuosa. Otra forma de describir las fuerzas viscosas es a través de la
velocidad que tendrá un fluido a través de una garganta poral y la viscosidad del fluido. Lo que se
llama avance frontal.
En la Figura 1 se utiliza la que utiliza la velocidad a través del poro (velocidad Darcy) y la
viscosidad del fluido a empujar para describir las fuerzas viscosas. Una baja tensión interfacial es
esencial para la recuperación de petróleo.
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Para poder recuperar cantidades significativas de
crudo, el número capilar debe crecer 3 o 4 órdenes de
magnitud. Si nos referimos a la ecuación de la Figura 1,
el número capilar Nc es directamente proporcional al
producto de la viscosidad µ y la velocidad ν e
inversamente proporcional a la tensión interfacial σ.
Los valores de viscosidad y velocidad no pueden
incrementarse por encima de un factor entre 2 y 10 sin
causar daño a la formación; sin embargo la tensión
interfacial entre el agua de formación y el crudo
atrapado en la formación puede reducirse fácilmente en
términos de 1000 a 10.000 veces por el agregado de
tensioactivos especiales.
Un número capilar típico es 10-7. Se necesita una
reducción de 100 a 1000 veces de la tensión interfacial
para mejorar la recuperación de petróleo por alteración
del Nc a partir de la adición de agentes químicos al
agua de inyección.
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Con esto vemos que podríamos aumentar la velocidad de inyección o aumentar la
viscosidad (por ejemplo agregando grandes cantidades de polímero en un proyecto
que lo utilice) pero en forma limitada para no dañar la formación. De aquí que también
se limite el uso de polímeros en estos trabajos de SP.
De hecho queda en evidencia la importancia del uso de un tensioactivo, pues al bajar
la tensión interfacial podemos aumentar el número capilar e incrementar la
producción de crudo aun a expensas de menores cantidades de polímero.
Surfactantes en proyectos de terciaria
• Probados en campo
• Calidad consistente
• Se requiere baja concentración
• Sistema de un componente
• Baja viscosidad
Ejemplo Campo SHO-VEL-TUM (SPE 84904)
• En producción por mas de 40 años, secundaria intensiva, producción 4 bbl/día
• ASP comenzó en Feb 98, usando Na2CO3 y tensioactivo de última generación.
• Petróleo incremental total > 10,444 bbl en 1.3 años Tecnología
ASP - Problemas potenciales:
(SPE 71492, 71061)
Después de un intensivo proyecto ASP, los resultados pueden resultar exitosos, sin
embargo el uso del álcali podrá causar:
• Corrosión de los equipos
• Incrustaciones en la formación
• Pozos productores obturados que requerirán tratamiento de fractura para que
vuelvan a producir.
• Disminución de desarrollo de viscosidad del polímero.
• Aumento de consumo de polímero
• Mayores costos de mantenimiento.
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Tecnología LOW-ASP (bajo álcali-surfactante polímero)
• Combina las ventajas del ASP y el SP
• Usa 0.1 . 0.3% álcali
• Reduce la adsorción de surfactante
• Reduce la degradación del polímero
• Reduce el costo de mantenimiento
• Reduce la formación de incrustaciones
• Reduce el costo total de tratamiento
Tecnología SP (surfactante . polímero) Super Surfactantes
Muy efectiva
Se requieren muy bajas concentraciones de surfactante (0.02% - 0.2%)
Provee ultra bajas tensiones interfaciales (IFT)
No se necesita tratamiento de agua intensivo
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Tolerante a:
Altos valores de sólidos disueltos
Alto contenido de cationes divalentes
Altas temperaturas
Ventajas:
Dosis bajas de tensioactivo
No se requiere álcali
Menores consumos de polímero
Menor costo de tratamiento de agua
Disminución o eliminación de formación de incrustaciones
Disminución de costos de mantenimiento de equipos
Surfactantes inteligentes (en desarrollo . patente pendiente)
Sistema de un solo componente
Proveerían baja tensión interfacial y adecuada viscosidad
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Tolerante a sales y cationes divalentes
No se requeriría tratamiento de agua
No se requeriría polímero
No se necesitaría unidad de disolución, ó hidratación
Inversión mínima
Mínimo factor de riesgo
Conclusiones:
Los proyectos donde intervienen los surfactantes son generalmente más exitosos que
aquellos que no los incluyen, en cuanto a recuperación de crudo. (% de recuperación
de crudo entre 10 y 15%) . La elección del surfactante es importante para el éxito del
proyecto.
La disminución de la tensión interfacial estará dada por la química del surfactante y su
dosis en un medio hidrocarburo-agua determinado.
Al bajar la tensión interfacial podemos aumentar el número capilar e incrementar la
producción de crudo aun a expensas de menores cantidades de polímero.
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El tratamiento de pozos inyectores con geles obturantes y/o dispersos favorecerá el
resultado de recuperación.
La buena calidad de agua a utilizar en la preparación de soluciones, aumenta la
eficiencia de los químicos a utilizar.
La aparición de super surfactantes en el mercado ha demostrado que se puede
eliminar el uso de álcali, la disminución en el consumo de polímero y el costo de
instalaciones.
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DESHIDRATACION
Una de las operaciones industriales donde los surfactantes aparecen como un producto milagroso
es la deshidratación de crudo. En efecto, el petróleo llega a la superficie bajo forma de una
emulsión agua en aceite, y es por lo tanto indispensable eliminar el agua hasta un máximo de 1%
en peso de agua.
Esta eliminación se realiza en un aparato de deshidratación que pone en juego las fuerzas de
sedimentación (calentamiento, campo electroestático) pero también la formulación fisicoquímica o
a través de los productos deshidratantes o desemulsionantes. Estos productos son surfactantes
poliméricos de tipo hidrofílicos, capaces de combinarse con los surfactantes naturales (asfaltenos,
resinas), para obtener una formulación apropiada a la cual la emulsión se romperá más
rápidamente. La acción del des-emulsionante es a veces misteriosa y su escogencia como su
dosificación ha estado largo tiempo reservado al campo de algunos expertos y de numerosos
vendedores. Hoy ya no es así, y se puede abordar el problema de los agentes deshidratantes de
manera casi cuantitativa.
OTROS USOS PETROLEROS
Los surfactantes se utilizan en muchos otros casos de interés para para la
industria petrolera, algunos de los cuales se tratan en otras secciones como la
acción inhibidora de la corrosión de los surfactantes catiónicos y el poder
bactericida que se utiliza en el agua reinyectada o en los tanques de
almacenamiento.
La aplicación recién más importante es el acondicionamiento emulsionado de
los crudo pesados, con el propósito de encontrar una forma económica de
fluidizar los crudos extra-pesados se desarrolló el producto llamado
Orimulsión™, emulsión O/W (70/30) de bitúmen estabilizada por un surfactante
noiónico (Etoxyl)
Esta emulsión se está comercializando como combustible sustituto todavía en
etapa de investigación y desarrollo para garantizar un óptimo técnico-
económico de tal producto.
USOS DIVERSOS
DOMESTICOS:
1. JABONES Y DETERGENTES. Los jabones se hidrolizan en el agua y producen un solución alcalina que
tiene un poder desengrasante (pero irritante de los ojos); si se utiliza carboxilatos de etanolamina (menos
irritantes) se reduce el pH y el poder desengrasante producido por la alcalinidad. Sin embargo, la
presencia de compuestos anfóteros y no-iónicos puede mantener un buen poder de lavado, aún en agua
dura.
2. AGENTES ESPUMANTES. productos para lavar o de higiene personal asocian la formación de espuma y
el poder limpiador. Si bien es cierto que esto es verdad en algunos casos, en general se puede decir que
la espuma no es ni necesaria ni suficiente para un buen lavado. Los detergentes "baja-espuma" para los
aparatos lavaplatos y lavarropas son la prueba de eso.
AGENTES SUAVIZANTES. El lavado de ropa o la aplicación de un champú, viene seguido de la
aplicación de un suavizante que permite restablecer las propiedades reconocidas como agradables
y que definen la suavidad. El papel del suavizante, en general un surfactante catiónico, es el de
adsorberse sobre las fibras para:
• Producir un efecto antiestático, lubricante.
USOS DIVERSOS
SALUD Y BIOAPLICACIONES
.
MICROEMULSIONES. Las microemulsiones presentan una muy grande
superficie de contacto agua-aceite donde se encuentra el surfactante
adsorbido. De hecho la microemulsión no es más que esa superficie
acompañada de agua y aceite que solvatan el surfactante.
MACROEMULSIONES. Las macroemulsiones o simplemente
emulsiones se conocen desde hace mucho tiempo ya que muchos
productos naturales se presentan bajo esta forma: productos lácteos,
látex, sebo, etc. Desde el punto de vista biológico una emulsión
presenta una muy gran superficie de contacto agua-aceite, lo cual
favorece las reacciones química o bioquímicas que se producen en la
interfase. Las sales biliares son excelentes agentes emulsionantes y la
división de los aceites y grasas en finas gotas es el primer paso hacia su
biodegradación.
USOS DIVERSOS
BACTERICIDAS. PRODUCTOS DISPERSADOS COMPLEJOS, PINTURAS
POLIMERIZACION en EMULSION. La tecnología de producción de polímeros se inició con el
método de polimerización en masa, en el cual se hace una cochada que contiene una cierta
cantidad de monómero y catalizadores. Tal técnica presenta graves problemas de
homogeneización, control de temperatura y remoción del calor de reacción. También no es fácil
manejar el "bloque" de polímero formado en el reactor. Para evitar problemas en la reacción de
polimerización en un medio solvente orgánico. Esto permite resolver ciertos problemas pero crea
otros, tales como un peso molecular más bajo y la necesidad de remover el solvente al final de la
reacción.
PINTURAS. Que la pintura sea de base agua o de base aceite es necesario dispersar materiales
sólidos finamente divididos, bien sea pigmentos para impartir opacidad y/o coloración, bien sea
aditivos reológicos como arcilla o talco. A tales fines se requieren surfactantes del tipo dispersante,
agentes de mojabilidad, y polímeros hidrosolubles llamados coloides protectores, cuyo papel es
evitar una sedimentación.
REFERENCIAS
BIBLIOGRAFICAS
www.mktechsolutions.com/Surfactants.htm
www.oil-chem.com/eor.htm
SPE 84904, 84075, 71491, 57288, 49018, 36748
Hart.s Petroleum Engineering International, Dec. 1998.
DOE/PC/910087-0328 (OSTI ID: 3994)
JCT Consultores . Uso de tensioactivos en proyectos de recuperación asistida.
Tiorco Inc. . Proyectos de recuperación terciaria que utilizan químicos especiales.
