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Polímeros utilizados en la industria de petróleo (página 2)




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El producto final es una representación del subsuelo, ya sea en dos dimensiones (2D) o en tres dimensiones (3D). La ventaja de la sísmica en 3D radica en la enorme cantidad de información que proporciona con respecto a la 2D, con lo que se reduce sensiblemente la incertidumbre acerca de la posición y geometría de las capas subterráneas. Como se explicará más adelante, su desventaja radica en los altos costos.

Por otra parte, la aeromagnetometría y la gravimetría son dos herramientas que se utilizan en las primeras fases de la exploración y permiten determinar el espesor de la capa sedimentaria.

Los estudios gravimétricos, a través de un instrumento especial llamado gravímetro que puede registrar las variaciones de la aceleración de la gravedad en distintos puntos de la corteza terrestre, determinan la aceleración de la gravedad (g) en puntos del terreno explorando lugares distantes

1.000 ó 5.000 metros entre sí.

Los valores obtenidos se ubican en un mapa y se unen los puntos donde g es igual obteniéndose líneas isogravimétricas que revelan la posible estructura profunda.

El valor g varía de acuerdo al achatamiento terrestre, fuerza centrífuga, altitud y densidad de la corteza terrestre. Por eso el gravímetro señala la presencia de masas densas de la cortez constituidas por anticlinales que han sido levantados por plegamientos y se hallan más próximos a la superficie de la tierra.

Por otra parte la Magnetometría se funda en que el campo magnético terrestre varía con la latitud, pero también varía en forma irregular debido a la diferente permeabilidad magnética de las distintas rocas de la corteza terrestre.

El magnetómetro es un instrumento de gran valor en la búsqueda de estructuras rocosas para obtener una apreciación de la estructura y la conformación de la corteza terrestre.

Un medidor de gravimetría y un magnetómetro de alta sensitividad instalados a bordo de un avión de ala fija son excelentes herramientas para ubicar depósitos sedimentarios, inferir la ubicación de la sección sedimentaria más espesa, y delinear las límites de la cuenca. El levantamiento aeromagnético, conducido en conjunto con el estudio aerogravimétrico, provee un método muy confiable y preciso para determinar la profundidad al depósito sedimentario (típicamente 5% o menos de la profundidad debajo del nivel de vuelo).

Un objetivo principal de levantamientos aerogravimétricos /magnetométricos es ganar una mejor comprensión de la geología regional a fin de limitar económicamente los estudios sísmicos tan costosos a las áreas más probables de una concesión petrolera.

Asimismo los geólogos inspeccionan personalmente el área seleccionada y toman muestras de las rocas de la superficie para su análisis. En este trabajo de campo también utilizan aparatos gravimétricos de superficie que permiten medir la densidad de las rocas que hay en el subsuelo.

De igual modo, la aerogravimetría combinada con la magnetometría, nunca podrán reemplazar la información sísmica, pero sí constituir una ayuda efectiva para racionalizar la programación de los trabajos de prospección sísmica.

La geoquímica de superficie que consiste en la detección de hidrocarburos acumulados en el subsuelo a través de la medición de los gases concentrados en muestras de suelo. Su fundamento radica en el principio de que le gas acumulado en el subsuelo migra vertical y lateralmente hacia la superficie a través de las distintas capas de roca y también a través de fracturas.

Empleo de la tecnología satelital

En la actualidad, en algunas zonas o áreas de yacimientos, se recurre a la implementación y utilización de imágenes satelitales. Dicha tecnología permite interpretar en detalle y rápidamente la estructura geológica del terreno, planificar el uso del suelo, y realizar una completa identificación de la hidrografía, de los caminos, diques y poblaciones, entre otras cosas.

El sistema, básicamente, permite la obtención de cartografía de alta precisión en diferentes escalas y combinaciones de bandas, a partir de composiciones de mapas.

La aplicación de tal tecnología permite evitar daños inútiles sobre el terreno, efectivizando al máximo el trazado de caminos y picadas de prospección sísmica.

Métodos de exploración en profundidad (geoquímicos).

La geoquímica tiene, actualmente, una aplicación muy importante, tanto en exploración como en producción, pues permite entender y conocer el origen, probables rutas de migración y entrampamiento de los hidrocarburos almacenados en el subsuelo.

Para aplicar estos métodos se requiere la perforación de pozos profundos. Por este medio se analizan las muestras del terreno a diferentes profundidades y se estudian las características de los terrenos atravesados por medio de instrumentos especiales.

Refinación del petróleo

El petróleo crudo no es una sustancia simple sino una mezcla de varios componentes diferentes. Antes que el petróleo pueda utilizarse como combustible, lubricante, pavimento o materia prima química, los componentes constituyentes deben ser separados, purificados, químicamente modificados y remezclados de acuerdo a sus propiedades y a la demanda. Todo esto se hace en las refinerías de petróleo.

El primer paso en la refinación de petróleo es la destilación del crudo.

La misma se basa en el siguiente principio: distintas moléculas hierven a distintas temperaturas, pasando de líquido a vapor y viceversa.

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Destilación del Petróleo: el crudo calentado entra en la columna parcialmente vaporizado se eleva a través de las bandejas y las campanas de burbujeo.. En el círculo se ilustra una campana de burbujeo: su función es hacer que los vapores ascendentes pasen por el líquido ya formado en la bandeja de condensación.- Esto ayuda, a que la separación de las diferentes fracciones sea más completa.

La destilación consiste en hacer hervir un líquido, como el petróleo crudo, para transformarlo en vapor y después hacer que éstos vapores se condensen en una superficie fría, a temperatura distinta. Se puede destilar un solo líquido, por ejemplo, agua, para purificarlo, o una mezcla de líquidos como el petróleo crudo para separar sus elementos constitutivos.

En una refinería, el petróleo crudo se destila en una alta torre de acero llamada "columna de fraccionamiento", previo calentamiento del crudo en un horno y su bombeo a la columna.

El crudo ingresa a muy alta temperatura y ya parcialmente vaporizado, los vapores formados van ascendiendo a través de ella y su temperatura va descendiendo gradualmente hacia la parte superior. El interior siendo gradualmente hacia la parte superior.

El interior de la columna está dividido por bandejas horizontales con orificios, conocidas como "platos". De abajo hacia arriba, cada bandeja está menos caliente que la anterior y así se forma una escala de temperaturas para la condensación de los diferentes vapores.

Por encima de los orificios de las bandejas se montan las campanas o válvulas de burbujeo que permiten el ascenso del vapor y retienen el líquido ya condensado sobre cada bandeja. Esto aumenta la eficiencia de la destilación.

La mayoría de las fracciones del petróleo vaporizadas, ascienden por ella, pasando por los orificios de las bandejas.

A medida que suben pierden calor y su temperatura va descendiendo, y las distintas fracciones van condensando convirtiéndose nuevamente en líquido.

Los líquidos condensados salen de cada bandeja por tubos. La destilación no se interrumpe, y es un proceso continuo de 24 hs.

Las fracciones que más se elevan en la columna se denominan "ligeras" o "livianas" y las que se condensan en las bandejas inferiores, "pesadas". La fracción más ligera que sale por el tope de la columna, es el gas de refinería y puede ser utilizada como combustible para ser quemada en los hornos en la misma refinería.

Las siguientes fracciones ligeras son los gases licuados de petróleo, propano y butano, que se utilizan para carga de las garrafas y como materia prima para la industria química.

Luego siguen las naftas.

Las obtenidas de la destilación primaria, no tienen las propiedades necesarias para usarse en motores de combustión. Luego deben ser hidrotratadas y reformadas en sucesivos procesos de conversión, para obtener la calidad necesaria.-

El kerosene es una fracción ligeramente más pesada.

Esta misma fracción debidamente tratada y purificada se convierte en "jet", combustible básico de los aviones modernos.

Un poco más pesado aún es el gasoil, utilizado como combustible para los motores diesel y en menor grado para la calefacción central. Las fracciones más pesadas se extraen de la base de la columna y son llamadas "residuos".

Esta primera destilación en la columna de fraccionamiento es solo el comienzo del proceso. Muchos de los productos separados se vuelven a destilar para purificarlos o para asegurar una separación más completa.

Los residuos pesados se destilan de nuevo al vacio para obtener la materia prima de los aceites lubricantes, el asfalto y de otros productos de alimentación para procesos subsiguientes.

La moderna tecnología de la refinación excede la simple separación de los diversos productos útiles que se encuentran en el petróleo crudo y el refinador, a través de procesos de conversión que cambian la estructura química de algunas fracciones, puede modificar su rendimiento de modo que se adecue a la naturaleza de la demanda.

Dentro de los procesos de conversión, se encuentran los conocidos como cracking o "craqueo", que rompen y reacomodan las moléculas grandes de las fracciones pesadas haciéndolas más pequeñas, como las de las naftas.

Esta acción se produce aplicando calor en forma controlada, y se conoce como craqueo térmico.

Cuando esto se hace en presencia de un catalizador (una sustancia que ayuda a que se produzca un cambio químico sin cambiar ella misma), se habla de - cracking catalítico.

A diferencia del térmico, la ruptura y reacomodamiento de moléculas es más selectivo y eficiente.

El cracking produce naftas de muy alta calidad. Las naftas de menor grado que se obtienen por destilación también pueden mejorarse por el proceso de reformación. Mediante este proceso, se modifica la estructura molecular por calentamiento bajo presión generalmente en presencia de un catalizador.

El cracking y la reforma hacen que la refinería pueda responder a los cambios que se producen en la demanda.- Las personas a cargo de la programación de la producción se encargan de definir el ruteo de las distintas corrientes obtenidas en la destilación a través de los diversos procesos de conversión, para adecuar la cantidad y calidad de los productos finales, según la demanda.

En síntesis: la misión de la Refinería es convertir el crudo a través de los distintos procesos de refinación, en los productos que demanda el mercado en la cantidad y calidad requerida.

Esquema de refinación del crudo

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Extracción del petróleo.

Perforación de pozos petrolíferos

Una vez elegidas las áreas con mayores probabilidades, se realizan las perforaciones, que a veces llegan a considerables profundidades, por ejemplo más de 6000 m en los Estados Unidos.

Se comienza por construir altas torres metálicas de sección cuadrada, con refuerzos transversales, de 30 m a 40 m de altura, para facilitar el manejo de los pesados equipos de perforación.

Dos son los sistemas comunes: a percusión, que es el más antiguo y casi en desuso y a rotación, que se utiliza en la mayoría de los casos.

Método a percusión

Se utiliza un trépano pesado, unido a una barra maestra que aumenta su peso, que se sostiene con un cable de acero conectado a un balancín, el cual le imprime un movimiento alternativo de ascenso y descenso, al ser accionado por un motor.

Periódicamente se retira el trépano para extraer los materiales o detritos, con una herramienta llamada cuchara.

Por su lentitud, actualmente ha caído en desuso, empleándose únicamente para pozos poco profundos.

Método a rotación

El trépano, que es hueco, se atornilla a una serie de caños.

De acero que forman las barras de sondeo, que giran impulsadas por la mesa rotativa, ubicada en la base de la torre, y unida por una transmisión a cadena con los motores del cuadro de maniobras.

La mesa rotativa tiene en su centro un agujero cuadrado, por la cual se desliza una columna de perforación de la misma sección, que desciende conforme avanza el trépano.

De la parte superior de la torre se suspenden aparejos, que permiten levantar y bajar los pesados equipos.

Se inicia la perforación con el movimiento de la mesa rotativa, hasta que resulte necesario el agregado de nuevas barras de sondeo, que se enroscan miden aproximadamente 9 m.

La operación se repite todas las veces necesarias.

Los detritos son arrastrados hasta la superficie mediante el bombeo de una suspensión densa, la inyección formada por una suspensión acuosa de una arcilla especial, llamada bentonita que los técnicos analizan constantemente. Además este lodo cumple otras 2 funciones importantes: Revoca las paredes de la perforación, evitando o previniendo derrumbes; y refrigera al trépano, que se calienta en su trabajo de intenso desgaste.

Cuando se ha perforado 100 a 150 m, se entuba el pozo con una cañería metálica y cemento de fraguado rápido (cementación), para evitar posibles derrumbes ocasionados por las filtraciones de las napas de agua que se atraviesan.

Por dentro de la cañería conductora se prosigue la perforación con un trépano de menor diámetro. En los pozos muy profundos, estas disminuciones obligan a comenzar con diámetros de hasta 550 mm.

El análisis de la inyección permite saber cuándo se está cerca del yacimiento, por la presencia de gases desprendidos del mismo por pequeñas grietas. Se acostumbra perforar también la capa productora, que luego se entuba con un caño perforado, para conocer su espesor y facilitar la surgencia del petróleo.

Lo más frecuente es que se perfore verticalmente. Esto se logra controlando el peso aplicado al trépano y su velocidad de rotación. Pero también puede perforarse oblicuamente, en la llamada perforación dirigida, desviando el trépano con cuñas cóncavas de acero y barras de sondeo articuladas, para alcanzar yacimientos apartados de la vertical (debajo de zonas pobladas, de mares; o para controlar pozos en erupción, mediante inyección lateral de barro o cemento). Actualmente, es frecuente terminar un pozo con un cementado, que luego se perfora con un perforador a bala.

Inyección de polímeros

Es una modificación de la inyección de agua y consiste en añadir al agua de inyección un tapón de polímeros, de 200 a 1000 ppm, de un alto peso molecular (2 hasta 5 MM) antes de que esta sea inyectada en el yacimiento.

Este proceso mejora la razón de movilidad agua – petróleo lo cual da como resultado un aumento en la eficiencia de barrido, debido a que se forma un tapón viscoso y este con la inyección de agua va a generar un alto factor de recobro porque este arrastra con mayor facilidad los fluidos presentes en el yacimiento.

Descripción del proceso

El proceso es simple y tanto la selección del polímero como la concentración son los pasos cruciales en el diseño. Se requieren pruebas de laboratorio cuidadosas y aun, después de esto, los resultados se deben relacionar con el campo. Los polímeros más utilizados son los solubles en agua e insolubles en petróleo o alcohol.

Actualmente, se usan tres tipos de polímeros: Los poliacrilamidas, los polisacáridos y los polioxidos de etileno. Los dos primeros son los más aplicados en pruebas de campo, siendo los poliacrilamidas los más populares, debido a que, además de aumentar la viscosidad, alteran la permeabilidad de la roca yacimiento en las zonas invadidas, lo cual también baja la movilidad efectiva del agua inyectada.

La inyección de polímeros (generalmente poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas o HPAM) provee un mejor desplazamiento mejorando la eficiencias de barrido areal y vertical, incrementado el recobro debido al aumento de la viscosidad del agua, lo que produce una disminución de la movilidad de agua.

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Factibilidad de aplicación

Petróleo

  • Gravedad > 25 ° API

  • Viscosidad < 150 cp (preferiblemente < 100)

  • Composición No critica

Yacimiento

  • Saturación de petróleo < 10 % del VP de petróleo móvil

  • Espesor neto No critico

  • Profundidad < 9000 pies

  • Razón de movilidad 2 – 40

  • Permeabilidad > 20 md

  • Factor de Heterogeneidad 0,5 - 0,85

Agua

  • Salinidad preferiblemente baja.

Litología

  • Areniscas preferiblemente.

  • Se deben evitar las calizas con alta porosidad.

Factores Favorables

  • Condiciones apropiadas para La inyección de agua.

  • Alta saturación del petróleo móvil.

  • Alto capacidad de almacenamiento.

Factores Desfavorables

  • Fracturas extensivas.

  • Empuje fuerte de agua.

  • Capa de gas.

  • Alto contraste de permeabilidad.

  • Agua de formación altamente salina.

  • Problema de inyectabilidad severo.

  • Alto contenido de arcilla y calcio.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL USO DE POLÍMEROS

Ventajas de polímeros

  • Mejoran el barrido vertical

  • Son muy viscosas cuando son altamente diluidas.

  • Mejora la razón de movilidad agua-petróleo.

  • Son los más aplicables en pruebas de campo.

  • Factor económico

Desventajas de polímeros

  • Son sensibles a la salinidad.

  • Taponamiento que se origina en la formación.

  • Es muy susceptible al ataque bacterial.

  • Son muy costosas al momento de tener problemas.

  • Efecto de esfuerzos y altas temperaturas

  • Agua de alta calidad

Criterios para la selección de pozos destinados a inyección de polímeros

La optimización del desarrollo de un reservorio requiere de muchas evaluaciones que involucren diferentes combinaciones de las variables de decisión, tal como las propiedades del reservorio, localización de pozos y parámetros de cronograma de producción, que permitan lograr finalmente la mejor estrategia económica.

Antes de iniciar la recuperación asistida, el operador debe recoger tanta información como le sea posible acerca del pozo y del estatus y de las condiciones de saturación del reservorio. Este estudio se realiza mediante ensayos que involucran técnicas analíticas y geológicas acerca de la morfología del terreno. Toda esta cadena de información fundamenta las bases racionales para la predicción de reservas recuperables de petróleo mediante las distintas técnicas que puede involucrar una recuperación asistida. Los procedimientos de recuperación involucran la inyección de compuestos químicos disueltos en agua, inyección de gases miscibles en alternación con las aplicaciones de agua, la inyección de las denominadas micellar solutions (que son microemulsiones compuestas por surfactantes, alcoholes y aceites crudos.), la inyección de vapor, y la combustión in-situ.

Quizás el dato más crítico acerca de la recuperación asistida es la saturación de los reservorios de petróleo. El inversionista debe evaluar la recuperación estimable de petróleo por aplicación de la recuperación asistida en función de los gastos que se generaran a consecuencia de la implantación de esta técnica, o de los estudios que se deben realizar, o de los equipos nuevos que se deben adaptar a las instalaciones existentes. La elección del proceso también se halla relacionada con la cantidad de petróleo que se estima en el lugar, la profundidad del reservorio, la viscosidad del crudo.

Es responsabilidad del Ingeniero y Geólogo, elaborar un programa de los requerimientos de datos durante la vida de un yacimiento; cómo y cuando estos datos deben ser recolectados. El detalle de este programa debe ser modificado continuamente a medida que se gane más conocimiento sobre el reservorio.

Para la selección de un pozo destinado a la inyección de aditivos químicos (polímeros) se deben tomar en cuenta:

1. Límites del campo y geometría del reservorio.

2. Propiedades de la roca.

3. Localización de los contactos gas/petróleo y agua/petróleo si estuvieran presentes.

4. Características de los fluidos del reservorio.

5. Condiciones de presión y temperatura inicial del yacimiento.

6. Profundidad de la arena prospectiva.

7. Saturación de fluidos en el medio poroso.

Una vez conocidos todos estos parámetros, se procede a la elección del tipo de completación más idónea para la inyección de polímeros. En caso de existir un pozo productor abandonado, para ahorrar gastos este puede ser usado con tal fin.

Generalmente el tipo de completación utilizada es una completación sencilla, debido a los bajos costos que esta representa. Otro tipo de completación implicaría gastos innecesarios. Cabe resaltar, la tubería de inyección debe ser altamente resistiva a la corrosión; debido a que se están inyectando compuestos químicos que deterioran rápidamente la misma.

A continuación se muestra el tipo de completación más utilizado:

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Problemas asociados a estos procesos de recuperación mejorada

Los métodos químicos de recuperación mejorada involucran la inyección de un fluido o de varios fluidos de alta complejidad química. Al estar estos fluidos en contacto con el petróleo y el sólido del yacimiento, los cuales han estado en equilibrio físico-químico durante millones de años con la salmuera connata, pueden producirse varios fenómenos de transferencia de masa: adsorción, intercambio iónico, entre otros.

Al desplazarse estos fluidos en el yacimiento pueden además producirse fenómenos de no-equilibrio. Todos estos fenómenos complican considerablemente el problema de obtención y el mantenimiento de una formulación óptima a lo largo del proceso, que ya no es muy simple aún en un tubo de ensayo cuando se controlan todas las variables.El tapón de polímeros es mucho más sencillo desde el punto de vista físico-químico que el tapón de surfactante.

Sin embargo los polímeros son también susceptibles de precipitarse, formar nuevas fases al contacto del tapón de surfactante, adsorberse en la roca, o ser retenido por filtración en los poros pequeños.

Además se debe considerar que una molécula de polímero hidrosoluble que se desplaza con su fluido solvente está sometida a esfuerzos de cizallamiento al atravesar cada poro, y eso millones de veces consecutivamente. Ese "mal" tratamiento puede producir la ruptura de la cadena polimérica, resultando ésta en una degradación del polímero y una disminución de su efecto viscosificante.

Los polímeros pueden ser usados en la producción de petróleo de tres maneras.

  • En tratamientos en pozos cercanos para mejorar la performance de los inyectores de agua o los bombeadores de agua, mediante el bloqueo de zonas de alta conductividad

  • Como agente que puede unir zonas de alta conductividad en las profundidades del reservorio.

  • Como agente que reduce la movilidad del agua o el radio de movilidad del agua/petróleo.

El primer modo no es realmente una inundación por polímeros debido a que el verdadero agente del petróleo no es el polímero. Realmente la mayoría de las técnicas de recuperación asistida por polímeros están orientadas en el tercer modo.

La movilidad decrece en una inundación por polímeros por la inyección de agua que contiene un gran peso molecular (polímero soluble en agua). Las interacciones con la salinidad son importantes, particularmente para ciertas clases de polímeros. Virtualmente todas las propiedades de las inundaciones químicas dependen de la concentración de iones específicos más que de la salinidad solamente. La fase acuosa que contiene solamente cationes divalentes (dureza) y más critica a las propiedades químicas que las mismas concentraciones de T.D.S..

Porque del gran peso molecular (1 a 3 millones) solo una pequeña cantidad alrededor de 500g/m3 de polímero llevaran a cabo un sustancial aumento en la viscosidad del agua.

Usos de las soluciones polímeras para incrementar la recuperación de petróleo o reducir la producción de agua

1. Tratamiento con polímeros cerca al pozo ha sido efectuado en pozos de producción e inyección. Los tratamientos en pozos de producción son diseñados para reducir el flujo de fluidos desde zonas que producen cantidades excesivas de agua.

Los tratamientos en pozos de inyección son diseñados para reducir el volumen de agua que ingresa a zonas de alta permeabilidad.

2. Soluciones polímeras que son usadas para taponar zonas de alta permeabilidad a una distancia prudencial del pozo. Esta técnica involucra la inyección de la solución polímera con un catión metálico inorgánico que efectuará una unión (cross-link) entre las moléculas del polímero inyectado y las moléculas que rodean la superficie de la roca.

3. Las soluciones polímeras pueden ser inyectadas con el propósito de reducir la movilidad de los fluidos desplazantes, para así mejorar la eficiencia a la cual el petróleo del reservorio es desplazado. Esta aplicación es la que se describe a continuación.

Los polímeros tales como las poliacrilamídas o polisacáridos se pueden adicionar al agua de inyección. Proyectos típicos requieren de 2 a 3 lb., de polímero por barril de petróleo producido.

Ya que muchas veces el agua de formación afecta a los polímeros adversamente, la solución polímera es frecuentemente precedida por una solución de baja salinidad (preflush). La solución polímera es usualmente inyectada como un slug, seguido por una agua de baja salinidad, y con agua de alta salinidad usada para desplazar el agua de baja salinidad. Este procedimiento se realiza para reducir la mezcla de la solución polímera con agua de alta salinidad. Para disminuir el contraste de movilidad entre la solución polímera y el agua detrás de esta, la concentración polímera puede ser gradualmente reducida al final del slug.

El efecto primario del polímero es hacer densa al agua de tal manera que sea más eficiente en desplazar el petróleo. La inyección polímera probablemente no reduce la saturación residual del petróleo, pero reduce la cantidad de agua que debe ser inyectada antes de alcanzar la saturación residual.

El uso de polímero también puede incrementar el porcentaje del patrón de inyección que es barrido por el fluido inyectado. Algunos procesos usan un slug surfactante (solución micellar) adelante de la solución polímera. Los requerimientos típicos de químicos para este proceso son de 15 a 25 lb, de surfactante por lb, de petróleo producido. Los surfactantes reducen la tensión interfacial tal que la saturación residual del petróleo se reduce.

Factibilidad de manufactura de polímeros para la recuperación mejorada de crudos utilizando materias primas nacionales.

La industria petrolera venezolana hace un esfuerzo cada vez mayor en investigar e implantar sistemas no convencionales, para recuperar el petróleo remanente en los yacimientos. Entre los distintos métodos de recuperación mejorada de crudos se encuentra el de inyección de polímero, el cual se fundamenta en el aprovechamiento de la viscosidad de soluciones acuosas de polímeros para controlar la movilidad de los fluidos, en la formación geológica.

Polímeros de mayor uso comercial

En este tipo de inyección, los polímeros más utilizados se pueden agrupar en dos familias:

  • Poliacrilamidas:

Las poliacrilamidas son polímeros solubles en agua, con pesos moleculares que oscilan entre valores de 104 y 12x106. Su solución acuosa no es corrosiva para acero y produce altas viscosidades a bajas concentraciones del producto, es sensible a la presencia de sales minerales y no soporta esfuerzos mecánicos. Además de su aplicación en la industria petrolera, las policrilamidas tiene multiples usos, tales como: floculante en el tratamiento de agua negras, hidroseparación en la industria minera y clarificación de jugo de caña. Igualmente es de mucha utilidad en la industria textil, industria del papel y otras como la farmacéutica, alimenticia y la agricultura.

Manufactura: Básicamente la poliacrilamida es un producto que tiene como materia prima inicial al gas natural, del cual se obtiene el propileno y el amoníaco mediante procesos usuales de industria petroquímica. Estos productos obtenidos mediante una reaccion con oxigeno a una temperatura entre 425 y 510 °C producen el acetonitrilo, el cual dará origen a la archilamida, y esta a ves a la poliacrilamida. Las poliacrilamidas se pueden obtener en forma sólida, liquida, siendo la forma sólida la mas recomendable para su fabricación, debido a sus ventajas de facilidad de transporte, menor riesgo de contaminación del producto y mayor periodo de almacenamiento.

La archilamida es el compuesto básico para la producción de polímeros, y para la obtención de ambos se requiere adicionalmente ácido sulfúrico, urea e hidróxido de sodio, los cuales son producidos en el país, y el persulfato de potasio y el bisulfito de sodio que proceden del exterior. La tabla Nro 1 resume las materias primas necesarias para la producción de acrilmidas y poliacrilamidas. En la tabla Nro 2 se muestran las cantidades de cada uno de los componentes necesarios para el proceso de polimerización.

  • Goma Xantano:

La goma xantano es un polisacárido que tiene como características resaltantes la estabilidad frente a sales minerales, y su resistencia a los esfuerzos mecánicos. El peso molecular de esto polímeros s normalmente entre 1 y 3 millones, sin embargo, se pueden formar asociados moleculares que pueden alcanzar los 10 millones. Es un compuesto sumamente pseudoplastico y moderadamente resistente a la temperatura. Tiene diversas aplicaciones tanto en la industria petrolera en la recuperación de crudos, y en fluidos de perforación como en otras industrias, tales como la alimenticia, farmacéutica y cosmética.

Manufactura:La goma xantano es el producto del metabolismo de carbohidratos por parte de un microorganismo xanthomona, cuya variedad más efectiva en la producción del polisacarido es la xanthomona campestris.

En el país se encuentran microorganismos del tipo antes citado, al igual que las fuentes de carbohidratos necesarios como materia prima para su transformación, tales como: glucosa, azúcar de caña o remolacha, melasa, vinasa, avena, harina de cereales y arroz.

La velocidad de fermentación de la harina de arroz a glucosa es alta, por lo que conviene utilizar este componente como nutriente para los organismos, aunque bien pudiera servir otro producto que económicamente estuviera en mejor posición que el arroz o que simplemente fuera factible su aprovechamiento.

Las etapas que comprende el proceso de fabricación están indicadas en la figura Nro 3 y los requerimientos de la principal materia prima se muestran en la figura Nro 4. En la primera fase se mezclan la harina d arroz con agua para producir la hidrólisis del almidon de arroz, mediante la adición de las encimas a-amilasa y almiloglucosidasa, ajustando el pH gradualmente hasta un valor de 4,5. Posteriormente se procede a la preparación del sustrato y la inoculación del cultivo microorgánico para la obtención del caldo fermentado. La etapa final corresponde a la precipitación, separación y secado del producto. La tabla Nro 3 contiene la información básica sobre los componente necesarios para la producción de goma xantano.

Aplicaciones de los polímeros en solución en la industria petrolera

Los polímeros solubles en agua, tales como carboximetilcelulosa, goma xantano, poliacrilamidas y poliacrilamidas modificadas, son utilizados como aditivos en muchas etapas del proceso de perforación, producción, transporte y procesamiento de crudo. En particular, se usan en la recuperación mejorada de crudos en mezclas para el arrastre de crudo y como geles para control del perfil de inyección. Estos mismos geles también se utilizan para el control de la producción de agua y gas durante las operaciones de producción de crudo. Otras aplicaciones son como aditivos para lodos de perforación, en sistemas para pérdida de circulación y durante tratamientos de estimulación en geles de fracturamiento hidráulico. Adicionalmente, también existen aditivos poliméricos para el control de la deposición de escamas y de parafinas y asfaltenos. A continuación, se mencionan los ejemplos de su aplicación en lodos de perforación y como mezclas para el arrastre de crudo en recuperación mejorada.

Conclusión

Los inversionistas privados, tanto nacionales como foráneos, tomaron la industria petrolera como punto de referencia y por eso su ritmo de capitalización. Es así como el petróleo estableció las graves características de dependencia que gravitan la economía venezolana.

El petróleo hizo posible al mantener el continuo crecimiento del gasto público, un aumento de la capacidad productiva. Hay que recordar que antes del descubrimiento petrolero Venezuela era uno de los países más pobres de Sur América, con un índice de 75% de analfabetismo, y eso lo hemos superado, pasando a ser con ayuda de otros recursos naturales, uno de los países más ricos de mundo.

En este sentido, gracias a la explotación del petróleo, Venezuela se ha convertido en el país más desarrollado de Latinoamérica después de Brasil y Argentina. Con la extracción como lo vimos anteriormente en el informe, de polímeros de alta densidad y calidad, que ha permitido que la industria del plástico en Venezuela se ha desarrollado velozmente.

 

 

 

 

 

 

Autor:

Erick Chacón

Carlos Rodríguez

Profesora: Celinda Hernández

Valencia (Vzla), 14 de septiembre del 2009

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA DE VALENCIA

DEPARTAMENTO DE POLÍMEROS

POLÍMEROS II


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