Diseño de un Sistema para el Estudio de la Precipitación de Parafinas en Crudos a Alta Presión

• Main Author: Vásquez Belisario, Edgardo Rafael
• Format: Thesis
• Language: Spanish
• Published: 2017
• Subjects: Parafina; Cera; Punto nube; Precipitación; Matlab; Procesamiento Digital de Imágenes; Afuera; Alta; Arctic
• Online Access: http://hdl.handle.net/10872/17097

La industria petrolera ha sido el motor que ha impulsado la evolución de la calidad de vida humana desde el siglo pasado, pero ahora mismo mientras se avizora el fin de las reservas mundiales de hidrocarburos, también se apuesta a su crecimiento. Dicho crecimiento conduce a explorar zonas cada vez más inhóspitas alrededor del mundo en busca del preciado ``oro negro''. Esta búsqueda ha conducido a explorar el mar o incluso el ártico, no importa donde, siempre y cuando sea rentable. Esta visión de exploración ilimitada revela algunos de los retos que la industria petrolera ha decidido enfrentar cada vez con mayor interés. En condiciones drásticas, como las de una plataforma costa afuera, evidentemente resulta más complicado el poner en marcha todo lo que involucra la industria petrolera y una de las dificultades más grandes es poder asegurar que el flujo de crudo se mantenga, una de las razones es el hecho de que se extrae un crudo que se encuentra a altas temperaturas hacia la superficie donde la temperatura ambiente como máximo es 5ºC. Lo que ocurre en tal circunstancia es que como cualquier sistema químico donde existe un soluto y un solvente, la solubilidad de ciertos componentes en el fluido cambia, implicando que en algunos casos las parafinas que se encuentra inicialmente disueltas en el crudo terminan formando una red de cristales que puede llegar a bloquear el flujo por completo. Una situación como esa en la industria petrolera es equivalente a un paro cardíaco producto de la acumulación de colesterol para un individuo, puede representar el fin definitivo de la producción en el peor de los casos o simplemente implicar enormes gastos y una caída en la productividad. De cualquier manera, así como es posible contar con análisis de laboratorio preventivos para observar los niveles de colesterol en el cuerpo para aplicar el tratamiento adecuado y controlarlo,también es posible contar con una serie de técnicas de laboratorio que proporcionan información que permite un mejor tratamiento del problema de precipitación de ceras. El problema con estas técnicas es que no siempre son tan precisas como se espera, a veces son laboriosas y no son aplicables a todo tipo de crudos. Este trabajo se presenta con la finalidad de proponer una nueva alternativa a la detección de las temperaturas de cambio de fase de parafinas en crudo y sus derivados. También empleando la misma metodología se espera poder hacer un seguimiento cuantitativo de la precipitación o disolución de ceras en función de la temperatura. En el capitulo 1 del presente trabajo se presenta un breve análisis del problema de precipitación de ceras desde el punto de vista industrial y posteriormente se explica desde el punto de vista físico y químico para luego poder entender las técnicas de laboratorio más empleadas en la actualidad para estudiar este fenómeno en muestras de hidrocarburos. En el capitulo 2 se muestran el funcionamiento básico y las posibilidades que ofrece el programa que ha sido desarrollado para el análisis de imágenes tomadas durante los procesos de cambio de fase. La explicación de los procesos computacionales involucrados es presentada omitiendo todos aquellos detalles técnicos involucrados en el proceso de programación. En el capitulo 3 se muestra la aplicabilidad del programa computacional desarrollado sobre el cambio fase de cristales de cera en mezclas de hidrocarburos. Permitiendo incluso la construcción de curvas de precipitación a partir de la cuantificación de los cambios de la intensidad de luz. Los resultados obtenidos fueron son comparados con los obtenidos mediante técnicas como \(\mu\)DSC, Filtración y Microscopia. Para finalizar en el capitulo 4,se hace uso nuevamente de las herramientas computacionales a través de un segundo programa más sencillo que el anterior y que estudia el fenómeno de precipitación de parafinas desde otra perspectiva, la cual permite analizar la evolución morfológica de los cristales a medida que estos precipitan o se disuelven. El estudio de este punto de vista sirve como una segunda alternativa para el seguimiento y detección de los cambios de fase de ceras en muestras de hidrocarburos. El empleo de las técnicas de procesamiento digital de imágenes al estudio de la precipitación de ceras deja abierto un nuevo camino de posibilidades en la búsqueda de una técnica experimental cada vez más precisa y automatizada para el estudio y descripción de este fenómeno. The oil industry has been the engine that has driven the evolution of the quality of human life from the last century, but now as to the world's hydrocarbon reserves is looming , also commitment to growth. This growth leads to explore areas increasingly inhospitable around the world in search of precious gold `` black '' . This search has led to explore the sea or even the Arctic , no matter where , if it is profitable. This vision of exploration unlimited reveals some of the challenges that the oil industry has decided to face more and more interest. In drastic conditions , such as an offshore platform , it is obviously more complicated to implement everything that involves the oil industry and one of the greatest difficulties is to ensure that the flow of oil is maintained, one of the reasons is The fact that an oil which is at high temperature is extracted toward the surface where maximum ambient temperature is 5 ° C. What happens in this circumstance is that any chemical system where a solute and a solvent , the solubility of certain components in the fluid changes , involving in some cases the paraffin is initially dissolved in the crude end forming a network crystals that may block the flow completely. Such a situation in the oil industry is equivalent to a product of cardiac arrest accumulation of cholesterol to an individual , it may represent the ultimate end of production in the worst case or just involve huge costs and a drop in productivity . Anyway , as you may have preventive analysis laboratory to observe the levels of cholesterol in the body to apply the appropriate treatment and control , it is also possible to have a number of laboratory techniques that provide information that allows a better treatment of wax precipitation problem . The problem with these techniques is that they are not always as accurate as expected , sometimes laborious and not applicable to all types of crudes. This work is presented in order to propose a new alternative to the detection of the phase change temperature of paraffins in oil and its derivatives . Also using the same methods are expected to make a quantitative monitoring of precipitation or dissolution of wax in function of temperature . A brief analysis of the problem of precipitation of waxes from the industrial point of view and then explained in terms of physical and chemical and then to understand the techniques most used today for lab is provided in Chapter 1 of this work study this phenomenon in hydrocarbon samples . In chapter 2 the basic operation and capabilities of the program that has been developed for the analysis of images taken during the process of change is phase. The explanation of the computational process involved is presented omitting all technical details involved in the programming process . In chapter 3 the applicability of the software system developed on the phase change wax crystals in hydrocarbon mixtures is shown . Allowing construction even precipitation curves from the quantification of changes in light intensity . The results were obtained are compared with those obtained by techniques such as \ ( \ mu \ ) DSC , Filtration and Microscopy . Finally in Chapter 4, it again makes use of computational tools through a second simpler than the previous program and studying the phenomenon of precipitation of paraffins from another perspective, which allows to analyze the morphological evolution of crystals as these precipitate or dissolve . The study of this view serves as a second alternative for monitoring and detecting changes in phase hydrocarbon samples waxes. Using the techniques of digital image processing to the study of the precipitation of waxes leaves open a new path of possibilities in the search for ever more accurate and automated for the study and description of this phenomenon experimental technique.