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Efectos De La Solubilidad Del CaCO3


Enviado por   •  10 de Diciembre de 2012  •  2.282 Palabras (10 Páginas)  •  2.302 Visitas

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EFECTOS DE LA SOLUBILIDAD DEL CACO3

(Estudio experimental)

Resumen

El petróleo crudo se suele co-producir con depósito de agua, con un aumento del contenido en el fluido de producción a lo largo de la vida de campo. Los cambios de temperatura, composición, presión y / o químicos pueden causar la precipitación significativa de scales durante la producción. Por lo tanto, el conocimiento de la influencia de diferentes variables que pueden tener efecto sobre la solubilidad de la sal es crítico para predecir o identificar potenciales problemas de flujo relacionados con las incrustaciones. El presente trabajo está centrado específicamente en el estudio de la formación de un precipitado de carbonato de calcio como un componente principal de "scales". Debido a la cantidad de variables implicadas en la precipitación de carbonato de calcio (temperatura, presión, presión parcial de CO2, el contenido de sal de otro tipo) y la heterogeneidad de las condiciones del yacimiento, hay limitaciones para llevar a cabo un estudio experimental completo que cubra todos los escenarios posibles de precipitación.

Un modelo de simulación que permite hacer predicciones cuantitativas en los diferentes escenarios se desarrolló usando ASPEN PLUS ® 7,1 de Aspen Technology, Inc., que permite diferentes condiciones experimentales y la cuantificación de la influencia de la temperatura, presión y pH en la solubilidad del CaCO3. Este esquema de simulación se aplicó para describir la de solubilidad teórica y los nuevos datos experimentales. Los resultados previstos eran razonablemente de acuerdo con la información experimental. La solubilidad del carbonato de calcio disminuye con la temperatura, aumenta con la presión y muestra un máximo en presencia de NaCl. La presión parcial de CO2 tiene fuerte efecto debido a que es una relación directa con pH de la solución que modifica la cantidad de especies iónicas presentes en la solución acuosa, y por lo tanto aumenta la solubilidad del carbonato de calcio. La principal conclusión de este trabajo es el esquema de simulación adecuado para describir y predecir la solubilidad del carbonato de calcio en diferentes condiciones.

Introducción

El estudio del efecto de diferentes variables sobre la solubilidad del carbonato de calcio en solución acuosa es importante para prever y / o mitigar posibles problemas de flujo debido a la formación de incrustaciones de carbonato de calcio y la depositación durante la producción de crudo y agua asociada. Datos fiables de la solubilidad del carbonato de calcio como una función de la temperatura, la presión total y parcial de CO2, pH y otras variables son requeridos para calibrar modelos precisos de simulación capaces de reproducir este complejo equilibrio.

En los fluidos geotérmicos, cantidades significativas de dióxido de carbono pueden existir a presión y temperatura del yacimiento. Este compuesto tiene una fuerte influencia en el equilibrio de soluciones de carbonato de calcio, y la solubilidad de la sal está fuertemente condicionada por la presencia de este gas.

La precipitación de CaCO3 es controlada por el equilibrio siguiente (1):

〖Ca〗^(2+)+2HCO_3^- □(↔┴ ) CaCO_3 (s)+H_2 O (1)

Así, a medida que disminuye la presión, el CO2 es efectivamente perdido de la solución a la fase de gas. En segundo lugar, la pérdida de CO2 de la solución, reduce la concentración de ácido carbónico por el siguiente equilibrio químico (2):

CO_2+H_2 O□(↔┴ )H_2 CO_3 □(↔┴ ) HCO_3^-+H^+ (2)

Las aguas de formación contenidas en rocas sedimentarias pueden tener valores de salinidad en un intervalo de aproximadamente cinco órdenes de magnitud, desde aguas meteóricas diluidas, con valores típicos de la salinidad por debajo de 10 gl-1, a las aguas con una salinidad superior a 600 gl-1.

El carbonato de calcio es una de las principales sales que pueden causar problemas de flujo. En este caso, la cinética lenta del proceso de solubilidad del carbonato de calcio y la influencia del pH, temperatura, presión, etc. pueden cambiar el equilibrio de esta sal. Todas las variables mencionadas tienen un gran efecto en la precipitación de carbonato de calcio, que es un reto para llevar a cabo un estudio experimental completo que cubre todas las condiciones posibles y para desarrollar modelos de simulación capaces de describir toda la información experimental. El cálculo de los coeficientes de actividad de sales en una solución saturada es el problema principal para predecir la precipitación de scale. El modelo de Pitzer y el ELEC-NRTL son los modelos más utilizados para estimar los coeficientes de actividad de los sistemas de electrolitos acuosos.

Debido a los retos y la complejidad del sistema de carbonato de calcio, el presente trabajo se centra en la recopilación de los datos experimentales para evaluar la solubilidad del carbonato de calcio en solución acuosa en una amplia gama de condiciones de funcionamiento y la validación de un modelo termodinámico para la evaluación de la solubilidad del carbonato de calcio. La influencia de parámetros tales como la temperatura, la presión, y la presencia de NaCl en la solución será estudiado por un modelo de simulación del software ASPEN PLUS ® v7.1.

Experimento

La solubilidad de CaCO3 aumenta con la concentración de CO2. Muchos estudios se centran en la solubilidad de la calcita en agua pura, sin la presencia de CO2. Para esto, todo el CO2 disuelto en el agua se elimina mediante el uso de ebullición vigorosa. Por otro lado, otros autores estudian la solubilidad de carbonato de calcio con el CO2 disuelto. Para ello, CO2 puro se ebulle en la solución manteniendo constante la cantidad de CO2, mientras que la temperatura y / o presión se cambian.

La solubilidad del carbonato de calcio se determinó experimentalmente en solución acuosa a diferentes fuerzas iónicas y la temperatura. El RADLEYS es un sistema hermético cerrado con seis reactores esféricos de vidrio (250 ml cada uno) que pueden ser estabilizados en las mismas condiciones de presión y temperatura (la temperatura se controla dentro de ± 0,1 ◦ C). Un exceso de carbonato de calcio en agua o en una solución de NaCl se agitó a 95 ◦ C y presión atmosférica en cada reactor hasta fase y se alcanzó el equilibrio químico (aproximadamente 4 días). La conductividad, el pH y la concentración de calcio se analizaron a lo largo de tiempo y se utilizan como indicadores de equilibrio. Cada 2 días (tiempo de estabilización) una pequeña alícuota de líquido

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