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

2

Detergentes

Disolventes y pinturas, ceras

parafínicas, lubricantes

Fertilizantes y plaguicidas

3

Polietileno

Tejidos sintéticos

4

1. Búsqueda de yacimientos2. Perforación de pozos3. Recuperación

- Primaria- Secundaria- Terciaria

EXPLOTACIÓN DEL PETRÓLEO

5

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

7

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.

8

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

10

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”

13

Líquido iónico es una sal en estado

líquido

Base de todos los líquidos

iónicos

Se forman iones arsonio, stibonio y bismutonio.

14

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.

17

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.

20

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

21

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.

22

Balance H-L de algunos

emulsificantes

23

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%

26

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

27

Empacamiento de arena

Celda con núcleo

28

Composición de arenisca Berea

29

Proceso de recuperación en laboratorio

30

Núcleo cortadodespués deexperimento

Arena despuésde experimento

31

EM1 1%, arena EM1 1%, núcleo

Gráficos de recuperación de aceite:

32

EM2 10%, arena EM2 10%, núcleo

Gráficos de recuperación de aceite:

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EM3 1%, núcleo

Gráficos de recuperación de aceite:

34

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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