Inhibición Magnética De La Acumulación De Depósitos Parafínicos

Inhibición Magnética de la Acumulación de Depósitos Parafínicos

César Augusto Villabona Carvajal, Universidad Industrial de Santander; Diana Paola González García, Universidad Industrial de Santander

Resumen

La acumulación de depósitos de parafina es uno de losmayores inconvenientes en la producción, transporte yalmacenamiento de crudo. En el reservorio, reduce lapermeabilidad de la roca y obstruye el paso del crudo en lacara de la formación; en el pozo, causa daños al equipo desubsuelo y reduce el diámetro efectivo de las tuberíasmenguando la producción; en las facilidades, obstruye el pasopor las líneas de transporte, impide una correcta separaciónaceite-agua en los separadores y se deposita en el fondo de lostanques de almacenamiento. La inhibición por medio delmétodo magnético es una alternativa que mejora laspropiedades reológicas del crudo tratado sin alterar suspropiedades químicas.En este estudio se presenta una revisión de los trabajos hechosen campos petrolíferos a nivel nacional e internacional, dondese han aplicado distintos métodos de inhibición deprecipitación de parafinas y exaltado las ventajas del métodomagnético: reducción de los trabajos de limpieza en los pozostratados, bajos costos de mantenimiento, la inhibición dedepósitos de parafina sin interrupción de la producción odaños a la formación y sólo requiere de la energía delyacimiento. Lo anterior, hace del tratamiento magnético unainteresante opción para reducir sustancialmente los costos delbarril producido y mantener con una alta movilidad el crudoparafínico.

Introducción

Las parafinas compuestas por cadenas de carbono que vandesde C

18

hasta C

70

, son cristalinas por naturaleza, precipitandel crudo y tienden a aglomerarse a temperaturas iguales oinferiores al punto de cristalización [1]. Los problemasacarreados por la aglomeración de parafinas en las distintaszonas del sistema de producción generan millonarias pérdidasen la industria del petróleo anualmente [2].Una vez presentado el problema de aglomerados de parafina

© Copyright 2009 ACGGP.This paper was prepared for presentation at the X Simposio Bolivariano Exploración Petroleraen Cuencas Subandinas held in Cartagena, Colombia, July 2009. This paper was selected forpresentation by the X symposium Technical Committee following review of informationcontained in an abstract submitted by the author(s).

en el sistema, se hace necesaria la remoción de los mismos.Actualmente se utilizan métodos que pueden llegar a alterarlas propiedades de la roca en la formación y ocasionardepositación de parafinas, escamas, arcillas, asfaltenos,provocar daño a la tubería por corrosión o incremento de larugosidad de no contar con un detallado estudio previo a suimplementación. Por ello es importante prevenir en lo posiblela precipitación de parafinas en los sistemas de produción decrudo parafínico.En este trabajo se presenta una revisión de las causas yconsecuencias de la depositación de parafinas, así como unadescipción del método magnético implementado en diversoscampos petrolíferos como alternativa de inhibición de laprecipitación de cera en los pozos.

Condiciones Propicias para la Precipitación deParafinas

En su estado original, es decir antes de su explotación, lascondiciones de alta temperatura y presión del reservoriopermiten mantener las fracciones más pesadas en solución,aún cuando existe un alto porcentaje de componentesparafínicos. Cuando se realiza la perforación del pozo, dichascondiciones favorables se ven modificadas. El lodo deperforación, la profundidad y la técnica, condicionan el futurode la producción. Con el paso del tiempo, a medida que elcrudo es producido, las condiciones del entorno desde elyacimiento a las facilidades cambian, reduciendosustancialmente la presión.Ya en un campo maduro en los procesos normales deproducción de petróleo, se presenta un cambio de lascondiciones termodinámicas del crudo desde que este seencuentra en la formación y a medida que asciende hacia lasuperficie. En el reservorio los altos valores de presión ytemperatura permiten que las fracciones livianas del aceitepuedan mantener a los componentes de mayor peso molecularen solución. A medida que el fluido atraviesa las perforacionesde la cara de la formación, este se ve obligado a aumentar suvelocidad reduciendo drásticamente la presión; a medida quefluye por el “tubing” hacia la superficie además de la presión,la temperatura también se ve reducida significativamente. Essegún muchos autores, la caída de la temperatura del crudo pordebajo del punto de cristalización, la causa principal de lamigración de las ceras (aglomerados de parafinas) hacia las paredes de las tuberías. Inicialmente la tasa de acumulación esalta en una tubería limpia, pero hay una reducción de la mismacada vez que más cera se deposita, actuando ésta última comoun aislamiento térmico entre el crudo y la tubería [3].

Reducción de la Temperatura.

El crudo que fluye a través dela tubería pierde temperatura principalmente debido a lavolatilización de los componentes livianos del crudo [4] [5] ya la radiación de calor del crudo hacia las frías paredes de latubería.El crudo que se encuentra en el yacimiento posee grancantidad de componentes livianos y gas disuelto, que seliberan a medida que el crudo que es producido reduce supresión por debajo del punto de burbuja. El gas expandidoextrae calor de la vecindad y enfría la tubería promoviendo así la formación de cristales de parafina.Además del enfriamiento por gas liberado, el gradientegeotérmico resta calor a la tubería del pozo apoyando así laformación de aglomerados en la tubería de producción.

Otros Factores.

La adherencia de los cristales de parafina alas paredes de la tubería es promovida debido a característicaspropias de los componentes del pozo; procesos de recobromejorado y trabajos de remoción de parafina mal aplicados.Estos últimos pueden acarrear graves daños no sólo a latubería, sino también daño a la formación.La tasa de flujo es un factor importante en la depositación deparafinas, los pozos más afectados son aquellos de bajaproducción debido a que el fluido tiene mayor tiempo deresidencia en las zonas frías del sistema y así los cristalesformados son mayores y cuentan con más oportunidad paraprecipitar hacia las paredes de la tubería.La influencia de la rugosidad de la tubería en la masa deaglomerados es notoria. Estudios hechos por Dotto [6]muestran un incremento significativo de la masa totaldepositada sobre una superficie con alta rugosidad encomparación con una superficie pulida.La mojabilidad natural de la tubería juega un papel muyimportante en el mecanismo de aglomeración de cristales; siestá mojada por agua, se forma una película entre la superficiede la tubería y el crudo que fluye paralelo a ésta, evitando así un contacto directo entre el cristal y la superficie.La remoción de parafina por medio de la inyección de aceitecaliente puede ser causa de daños a la formación [7] [8] de notener en cuenta elementos como: completa disolución departículas orgánicas en el aceite que se inyecta producto delinsuficiente tiempo de calentamiento del mismo; exceso deaceite bombeado con alto contenido de parafinas que puedenpenetrar la formación, enfriarse y solidificarse en ella.Trabajos de limpieza con solventes o reactivos químicos sincuidadosos estudios previos a su implemetación, así como larealización de fracturamiento hidráulico o inyección de aguacon fluidos a bajas temperaturas puede enfriar el crudo pordebajo del punto de cristalización provocar depositación deparafinas e incidir en daño a la formación [9] [10].

Proceso de Cristalización

A medida que el crudo es producido, su temperatura se vereducida gradualmente desde la temperatura del yacimiento,superior a la temperatura del punto de cristalización, hasta latemperatura de la superficie (en algunos casos la temperaturadel crudo en la superficie está por encima del punto decristalización). A cierta profudidad en el pozo la temperaturadel crudo está justamente en el puntode cristalización y en elfluido se forman los primeros cristales de parafina. En suascenso a la superficie el crudo pierde calor y se siguenformando nuevos cristales que se aglomeran con los demásatrapando arena, agua, aceite entre otros y empiezan aprecipitar de la solución. Si las condiciones de caudal,rugosidad, mojabilidad, etc lo permiten, una gran cantidad deesos aglomerados se adhieren a las paredes internas de latubería formando capas. Cada vez que nuevas capas deparafina se van formando sobre las antiguas, desplazan el pocoaceite contenido en estas últimas haciendo el depósito másgrande, más compacto y por lo tanto más difícil de remover.

Consecuencias de la Depositación de parafinas

La pérdida de calor es el factor relevante en ladepositación de orgánicos durante la producción de crudoparafínico; en la zona donde el fluido reduzca su temperaturapor debajo del punto de cristalización empieza la depositación,así, las parafinas pueden llegar a depositarse desde elyacimiento hasta los tanques de almacenamiento.Daños a la formación por la precipitación de parafinas en elreservorio es quizá el mayor problema en la industria petrolera[11]. Se requiren de métodos de remoción química por cuantoen muchos casos la temperatura del yacimiento no essuficiente parafundir los cristales formados haciendo de laprecipitación en esta zona un proceso casi irreversible. Amenudo se asocia al agotamiento natural causando abandonoprematuro de pozos [12].En los pozos con problemas por parafinas se observareducción del diámetro efectivo de la tubería, menguando laproducción e incrementando

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