Descripcion crudo cabrutica

7/26/2019 Descripcion crudo cabrutica

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UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERAS FSICO-QUMICAS

ESCUELA DE INGENIERA DE PETRLEOS

BUCARAMANGA

2012

EVALUACIN DE LAS ALTERNATIVAS DE TRANSPORTE DE CRUDO

PESADO POR TUBERAS: CASO APLICADO AL CAMPO RUBIALES.

JOSE ANIBAL OATE MORALES RAUL

FERNANDO RODRIGUEZ NAVAS


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EVALUACIN DE LAS ALTERNATIVAS DE TRANSPORTE DE CRUDO

PESADO POR TUBERAS: CASO APLICADO AL CAMPO RUBIALES.

JOSE ANIBAL OATE MORALES RAUL

FERNANDO RODRIGUEZ NAVAS

T!"!#$ %& '!%$ (!! $()! &* )+),*$ %&

INGENIERO DE PETRLEOS

D&)$:

M. S. MANUEL CABARCAS SIMANCAS


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3


4/111


5/111


6/111


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DEDICATORIA

A Dios, a Mi ftadre Jess Nazareno y a mi Madre Mara

quienes han sido mi mayor apoyo y ayuda constante en

todos los momentos de mi vida, especialmente en esta

etapa.

A mi familia: mi ftapa, mi Mama, Nena, etty y Nane,

quienes desde mi infancia sem!raron en mi los valores y

cimientos para for"ar mi vida. A mis hermanos, a!uelos,

!isa!uelas #Macha y Mime$ y %os en especial a mi to &u!'n

quien me a!ri( las puertas de su casa para realizar una

la!or importante de mi carrera. )stedes son y ser*n siempre

mi mayor inspiraci(n y +racias a su paciencia, apoyo y

conse"os fue posi!le concluir con 'ito esta etapa de mi

vida. -os amo.

ftor ltimo y no por esto menos importante a mis Ami+os,

cole+as y compaeros que de una u otra manera in/uyeron

positivamente durante el transcurso de mi carrera, aunque

sus nom!res no est'n escritos en esta ho"a, en mi coraz(n y

mis !uenos recuerdos s lo est*n, les estoy muy a+radecido.

0l secreto del 'ito en la vida de un hom!reest* en prepararse para aprovechar la

ocasi(n cuando se presente1.


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Benjamn Disraeli

Jos' An!al2ate Morales


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DEDICATORIA

A Dios, que hizo posible la culminacin de este trabajo, que me llena diariamenteDe bendiciones y en quien confi.

Principalmente a mi familia quienes fueron, son y sern siempre mi

mayor

Inspiracin y gracias a su paciencia, apoyo y consejos fue posible

concluir con

!ito esta etapa de mi "ida

A mis amigos, colegas y compa#eros que de alguna u otra manera influyeron

positi"amente durante el transcurso de mi carrera.

A todos aquellos profesores que gracias a su compromiso con la academia y el

pa$s, dieron lo mejor de s$ para transmitirnos los conocimientos y principios que

harn de m$ un e!celente profesional.

&aul &odr+uez


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AGRADECIMIENTOS

Los autores del presente trabajo de grado agradecen sinceramente a:

A DIOS quien ha sido nuestro motor y nos ha dado la oportunidad de desarrollarnos como

personas y hoy culminar con itos nuestra carrera pro!esional"

A nuestros !amiliares por su amor# comprensi$n y decidido apoyo en el cumplimiento de

nuestras metas"

A La %ni&ersidad Industrial de Santander y a la 'scuela de Ingenier(a de )etr$leos por

!ormarnos humana y pro!esionalmente durante estos a*os"

A personas cuya orientaci$n y ayuda han hecho posible este trabajo" 'n primer lugar

epresamos nuestro m+s sincero agradecimiento al Ingeniero ,anuel -abarcas

Simancas# por dirigir y orientar nuestro trabajo con paciencia y dedicaci$n incondicional# la

cual !ue importante para su culminaci$n con ito"


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CONTENIDO

P/'.

INTRODUCCION ........................................................................................................ .......... .......... . 1

1. GENERALIDADES DE LOS CRUDOS PESADOS .................................................. .......... ..... 22

."." -LASI/I-A-I01 D' LOS -2%DOS""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""

."" O2I4'1 D' LOS -2%DOS )'SADOS"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 3

."3" )2O)I'DAD'S D' LOS -2%DOS )'SADOS""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 3

."5" 2'S'26AS D' -2%DOS )'SADOS""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 7

."7" -A2A-8'29S8I-AS %' D';' 8'1'2 %1 -2%DO )'SADO )A2A S'2 82A1S)O28ADO )O2 8%;'29A""""""""

2. VISCOSIDAD DE LOS CRUDOS PESADOS ................................................................ .......... 0

"." 6IS-OSIDAD A;SOL%8A O DI1?,I-A"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 3@

"" 6IS-OSIDAD -I1',?8I-A""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 3

"3" ,'DI-I01 D' LA 6IS-OSIDAD"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """""" 3

"5" 2'LA-I01 6IS-OSIDAD 8',)'2A8%2A"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" "" 33

. MANEJO DE CRUDOS PESADOS EN OLEODUCTO ...................................... .......... .......... .

3. TECNOLOGIAS DE TRANSPORTE DE CRUDO PESADO POR TUBERIA .......................... 4

5"." DIL%-I01""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" 3>G[ estudiaron di!erentes tecnolog(as de

trasporte que incluyen el uso de diluyentes y la aplicaci$n de otros sistemas de tuber(as#

tales como tuber(as de aceite caliente# !lujo coraB$n anular y Orimulsi$n2" 'stos autores

presentan una e&aluaci$n comparati&a y econ$mica de las &entajas y des&entajas de las

di!erentes tecnolog(as"

Saniere# A"# Nenaut# I" y Argillier# "/" Z@@5[ presentaron di!erentes mtodos de transporte

del crudo pesado Zcale!acci$n# la diluci$n# emulsi$n aceiteEenEagua# el upgradingJ y !lujo

anular coraB$n[" Nicieron un estudio estructural y reol$gico para e&aluar el origen de la

alta &iscosidad y contrarrestar su e!ecto"

Si bien es cierto que otros autores tambin han estudiado las distintas tecnolog(as de

transporte de crudos pesados# aun no se e&idencia en la literatura una metodolog(a que

permita determinar la mejor tecnolog(a para el transporte"


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'n este art(culo se presenta la descripci$n de cada uno de los mtodos de transporte de

crudo pesado por tuber(as que se han desarrollado hasta el momento# y tambin se

propone una metodolog(a para seleccionar la tecnolog(a de transporte de crudo pesado a

un caso en particular" 'sta metodolog(a se basa en la aplicaci$n de una matriB deselecci$n y &ariables distinti&as" 'l escenario seleccionado para dar a conocer esta

metodolog(a de selecci$n es el crudo del campo 2ubiales ubicado en el departamento de

,eta Z-olombia["


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1. GENERALIDADES DE LOS CRUDOS PESADOS

1.1. C*!=>!?@ %& *$= ,%$=

Los crudos ehiben un amplio espectro de densidades y &iscosidades" La &iscosidad a la

temperatura de yacimiento es generalmente la medida m+s importante para un productor

de hidrocarburos porque determina cu+n !+cilmente ^uir+ el petr$leo" La densidad es m+s

importante para el re_nador de petr$leo porque es un mejor indicador de los deri&ados de

la destilaci$n" Desa!ortunadamente# no eiste una correlaci$n clara entre las dos# la

&iscosidad puede &ariar en gran medida con la temperatura# sin embargo# la densidad

&ar(a poco con la temperatura# y se ha con&ertido en el par+metro est+ndar de campoutiliBado comPnmente para categoriBar los petr$leos"

La densidad se de_ne usualmente en trminos de grados A)I ZInstituto Americano del

)etr$leo[ y est+ relacionada con la gra&edad espec(_caQ mientras m+s denso es el

petr$leo# m+s baja es la densidad A)I" Las densidades A)I del hidrocarburo l(quido &ar(an

desde los 5\ para el bitumen rico en brea hasta los


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1.2. O'&@ %& *$= ,%$= (&=!%$=

Originalmente# cuando la roca generadora produce el petr$leo# ste no es pesado" Los

epertos en geoqu(mica generalmente coinciden en que casi todos los petr$leos

comienBan con densidades de entre 3@ y 5@\A)I" 'l petr$leo se &uel&e pesado s$lo luego

de una degradaci$n sustancial ocurrida durante la migraci$n y luego del entrampamiento"

La degradaci$n se produce a tra&s de una &ariedad de procesos biol$gicos# qu(micos y

!(sicos" La bacteria transportada por el agua super_cial metaboliBa los hidrocarburos

para!(nicos# na!tnicos y arom+ticos en molculas m+s pesadas" Las aguas de !ormaci$n

tambin remue&en hidrocarburos por soluci$n# eliminando los hidrocarburos de menor

peso molecular# los cuales son m+s solubles en agua" 'l petr$leo crudo tambin se

degrada por &olatiliBaci$n cuando un sello de pobre calidad permite que las molculasm+s li&ianas se separen y escapen"

'l petr$leo pesado se produce t(picamente de !ormaciones geol$gicamente j$&enesQ

)leistoceno# )lioceno y ,ioceno" 'stos yacimientos tienden a ser someros y poseen

sellos menos e!ecti&os# eponindolos a condiciones que conducen a la !ormaci$n de

petr$leo pesado" La naturaleBa somera de la mayor(a de las acumulaciones de petr$leo

pesado se debe a que muchas se descubrieron tan pronto como se establecieron las

poblaciones en sus proimidades"

La recolecci$n de crudo de chapopoteras Zmanaderos de petr$leo[ y la eca&aci$n a

mano constituyeron las !ormas m+s tempranas de recuperaci$n# seguidas de la

per!oraci$n de tPneles y la miner(a" A principios de la dcada de .>@@# estos mtodos

dieron lugar al a&ance de tcnicas empleadas hoy para producir yacimientos de petr$leo

pesado"

1.. P$(&%!%&= %& *$= ,%$= (&=!%$=

Los crudos pesados son el resultado del proceso qu(mico de oidaci$n de los crudos

con&encionales que realiBan bacterias dentro del yacimiento" 8ienen di!erentes

propiedades !(sicas y qu(micas que se a!ectan# generalmente estos crudos presentan:


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Alta 6iscosidad"

;aja gra&edad A)I" ` @\ A)I

Alto punto de !luideB ZPour Point[: G@ ]/ .@@ ]/"

Alto contenido de metales pesados como 1(quel y 6anadio"

Alto contenido de aBu!re y nitr$geno"

Alta relaci$n gas aceite Z4O2["

Salinidad del crudo"

Se han de!inido di!erentes categor(as de crudo pesado de acuerdo a su densidad y

&iscosidad" Z/ig".["

-rudo pesado: .@\ ` A)I ` @\" -rudo etrapesado y bitumen: A)I ` .@\" La &iscosidad en el yacimiento hace la

di!erencia entre estos"

F',! 1" -ategor(as de los crudos pesados de acuerdo su densidad

F,&@)&: SA1I'2'# A# N1A%8# I# and A24ILLI'2# E/" )ipeline 8ransportation o! Nea&y Oils# a

Strategic 'conomic and 8echnological -hallengeJ" Oil 4as Science and 8echnology" 6ol" 7>"@@5" )+g" 577 E 5=="


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1.3. R&=&!= %& ,%$= (&=!%$=

'n el mundo hay mucho m+s dep$sitos de crudos no con&encionales que con&encionales"

Solamente entre -anad+ y 6eneBuela tienen dep$sitos de 3#= billones de barriles# dos

&eces m+s que los dep$sitos con&encionales en todo el mundo" Debido a esto desde

!inales del siglo pasado ha aumentado el desarrollo de los crudos pesados y

etrapesados"

F',! 2" 2ecursos in )laceJ de crudo pesado en el mundo"

/uente:RRR"slb"com

'n la !igura podemos &er que la mayor parte de los tipos de crudos que eisten son no

con&encionales" 's e&idente# por que resultan tan atracti&as las reser&as de crudo

pesado# etrapesado# bitumen o las arenas bituminosas para las compa*(as petroleras"Adem+s de que hoy en d(a resulta rentable eplotar estos yacimientos# tambin estos

con!orman el


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aproimado entre el 7U al GU de estas reser&as pertenecen a los pa(ses de 6eneBuela

y -anad+" 'stas !ormas de petr$leo son denominadas como no con&encionales.

F',! . Distribuci$n de la reser&as de petr$leo en el mundo segPn el tipo de crudo"

/uente: Sitio Meb bolsa libre=

Los crudos pesados pueden encontrarse en !orma semiEs$lida meBclada con arena y

agua como en las Arenas de alquitr+n de Athabasca ZAthabasca Oil Sands en ingls[# o

en -anad+ donde se trata del conocido bitumen crudo Zuna !orma semiEs$lida de crudo["

'n -anad+ este bitumen es tan denso y pesado que es necesario calentarlo o diluirlo para

que llegue a su estado l(quido" 'n 6eneBuela hay grandes dep$sitos de crudo pesado en

la /aja del Orinoco" Aunque se trata de un tipo de crudo algo m+s l(quido que en -anad+#

se trata de petr$leo pesado y etrapesado"

'n -olombia los crudos pesados !orman parte importante de la soluci$n energtica del

!uturo" 2equieren de tecnolog(a# conocimiento y eperiencia para su desarrollo sostenible"

'copetrol tiene como proyecto aumentar la producci$n de crudo a un mill$n de barriles

equi&alentes al a*o @.7" Se espera que el aporte de crudos pesados sea del 3@U" Se

proyecta que los crudos pesados sean producidos por los campos -astilla# San /ernando#

2ubiales# 8eca# 1are y aBm(n"

=http:VVRRR"bolsalibre"esVarticlesV&ieRV)etroleoeloronegro
http://www.bolsalibre.es/articles/view/Petroleo_el_oro_negrohttp://www.bolsalibre.es/articles/view/Petroleo_el_oro_negro


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$!?@: A!ecta la &iscosidad segPn el tipo de !luido" Los

!luidos 1eRtonianos son aquellos en los que la &iscosidad se a!ecta por los

cambios de temperatura y presi$n# por lo tanto cuando estas propiedades

permanecen constantes la &iscosidad tambin# a cualquier gradiente de &elocidad

que se encuentre sometido el !luido" Los !luidos no E 1eRtonianos son aquellos en

los que la &iscosidad &ar(a con la &elocidad de de!ormaci$n"

"." V=$=%!% !"=$*,)! $ %@/!:

's la medida de la resistencia de un !luido al es!uerBo de corte o a la de!ormaci$n

angular" Las !uerBas de !ricci$n de un !luido resultan del intercambio de cohesi$n y

momentum entre las molculas del !luido" La unidad en el sistema -4S es el poise" La


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&iscosidad de un !luido puede medirse por un par+metro dependiente de la temperatura

llamado coe!iciente de &iscosidad o simplemente &iscosidad# designado como o " 'n

unidades en el SI Sistema Internacional: WX f W)asX f WgmE.sE.X" 'n el sistema

cegesimal es el )oise" . poise f . W)X f .@E.

W)asX f W.@E.

gsE.

mE.

X"

'perimentalmente se ha demostrado que la &iscosidad absoluta de los crudos a

temperatura constante# disminuye dr+sticamente con el aumento de la gra&edad A)I"

La 6iscosidad din+mica est+ de!inida por la siguiente ecuaci$n:

'c" ".".

Donde:

f &iscosidad din+mica# 1sVm

f 's!uerBo de corte# 1Vm

d6 f 6ariaci$n de &elocidad# mVs

dy f 6ariaci$n de longitud# m'l an+lisis de la ecuaci$n 5 muestra que:

Si f constante# indica que si el es!uerBo se aumenta# se incrementa la

&elocidad con que se mue&e el !luido"

%n es!uerBo por peque*o que sea# siempre produce un gradiente de &elocidad"

Si f se tiene un s$lido r(gido# y si f @ se tiene un !luido ideal"

Si @ pero !inito# indica que son !luidos reales"

'n los !luidos en reposo el es!uerBo cortante es nulo"

Los !luidos que siguen la ecuaci$n se llaman !luidos neRtonianos" 'n los l(quidos la

&iscosidad disminuye al aumentar la temperatura y en los gases el e!ecto es contrario"

'sta propiedad no se &e a!ectada apreciablemente por las &ariaciones de la presi$n"


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2.2. V=$=%!% @&/)!:

Designado como k# resulta el cociente entre la &iscosidad din+mica y la densidad del

!luido# esto es:

Donde:

6 f 6iscosidad cinem+tica#

f 6iscosidad din+mica#

f Densidad#

A di!erencia de la &iscosidad din+mica# la &iscosidad cinem+tica en los gases &ar(a

!uertemente con la presi$n" 'n el sistema ingls# la unidad es y en el sistema

mtrico se de!ine como el Stoes y es equi&alente a "

2.. M&%?@ %& *! V=$=%!%

)ara medir la &iscosidad absoluta de !luidos# especialmente gases y &apores# se

requieren elaborados equipos y una habilidad eperimental considerable" )or otra parte#

un instrumento m+s simple llamado &iscos(metro# puede ser usado para medir la

&iscosidad cinem+tica de los crudos y otros l(quidos &iscosos" La &iscosidad de los

crudos se mide generalmente por el registro del tiempo requerido para un &olumen

dado de !luido a una temperatura constante para !luir por un peque*o ori!icio a

dimensiones est+ndar"

Algunos procedimientos emp(ricos como los sistemas Saybolt %ni&ersal# Saybolt /urol y

el 8ermo&iscosimetro Saybolt son remplaBados por los sistemas cinem+ticos en los

estados unidos"


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La &iscosidad cinem+tica se determina midiendo el tiempo para un &olumen !ijo de l(quido

que !luye por gra&edad a tra&s un tubo capilar de cristal calibrado cinem+ticamente# a

una temperatura controlada de manera muy precisa" La &iscosidad cinem+tica es el


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producto de la medici$n del tiempo de !lujo y de la constante de calibraci$n del

&iscos(metro cinem+tica" La constante de calibraci$n se obtiene midiendo el tiempo de

!lujo de un aceite a una &iscosidad est+ndar a tra&s del &iscos(metro a una temperatura

precisa"

"5" R&*!?@ =$=%!% )&(&!),!"

La &iscosidad de un l(quido decrece con el aumento en la temperatura# al aumentar

la temperatura del crudo se disminuye su &iscosidad debido al incremento de la

&elocidad de las molculas y# por ende# a la disminuci$n de su !uerBa de cohesi$n y

disminuci$n de la resistencia molecular" )or lo tanto# la temperatura a la que las

mediciones de &iscosidad se realiBan# tambin se deben incluir a la hora de in!ormar losdatos de &iscosidad"

Los crudos relati&amente medianos poseen una estructura molecular m+s estable a

cambios de temperatura que la de los crudos pesados" ,ientras m+s &iscoso sea un

crudo# posee una estructura m+s inestable que puede ser alterada !+cilmente por cambios

m(nimos de temperatura" 4eneralmente se puede alcanBar una reducci$n superior al >@U

al incrementarse la temperatura de los crudos en .@@ \/# a partir de la temperatura

ambiente"

La tcnica m+s comPn para estimar la relaci$n de &iscosidadEtemperatura de un aceite

hace uso de las gr+!icas est+ndar de &iscosidad y temperatura de la norma AS8, G para

productos petroleros l(quidos" )ara usar estas gr+!icas# por lo menos dos puntos

conocidos de la relaci$n &iscosidadEtemperatura son traBados como una l(nea recta" La

&iscosidad a cualquier otra temperatura se puede leer directamente de la gr+!ica" La

siguiente ecuaci$n se ha propuesto para representar las gr+!icas en aplicaciones

in!orm+ticas:

Donde:

F f Z-S8 @"< - D ' / 4 N["

GAS8, D 35. Standard !or &iscosityEtemperature -harts !or Liquid )etroleum productsJ# Annual ;oo o! AS8, Standards#

American Society !or 8esting and ,aterials# )hiladelphia# )ennsyl&ania"


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LO4 f logaritmo base .@"

-S8 f -entistoes"

8 f temperatura# o 2"

A f constante"; f constante"

- f ') ZE.".5GG3 "=7G=G -S8["

D f ') ZE@"@@3G.3@G ."7=57 -S8["

' f ') Z7"5=5>. 357 5@@"5=G -S8["

') f eponenciales sobre la base natural e"6 f 6iscosidad -inem+tica# cSt"


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. MANEJO DE CRUDOS PESADOS EN OLEODUCTO

%no de los mayores incon&enientes que presentan los crudos pesados es su transporte a

tra&s de tuber(as" Nemos &isto como el problema del transporte de crudos pesados

radica !undamentalmente en las altas &iscosidades de stos" Debido a las propiedades de

este tipo de crudo# se hacen necesarias di&ersas condiciones para poder lle&ar el crudo

de un punto a otro" Son necesarios altos di!erenciales de presi$n para bombear el crudo#

lo que acarrea alta energ(a de las bombas y poca distancia entre ellas para el manejo de

altas cantidades de estos" 'sto nos da la necesidad de encontrar la manera m+s e!iciente

y econ$mica para poder obtener unas condiciones reologicas $ptimas de transportar

estos crudos"

Algunos de los mtodos para transportar crudos pesados que han sido utiliBados hasta el

momento son:

." )recalentar el crudo a una temperatura alta# de tal manera que le permita alcanBar

su destino a una estaci$n intermedia antes de en!riamiento a una temperatura por

debajo de su punto de !luideB" La tuber(a puede o no estar aislada"

" -alentar tanto el crudo como la l(nea por algPn mtodo# tal como calentamientoelctrico o con &apor"

3" Inyectar agua para !ormar una capa entre la pared de la tuber(a y el crudo"

5" ,eBclar agua con el crudo para !ormar una emulsi$n"

7" Diluir el crudo con aceite m+s ligero# aceite re!inado o con sol&ente"

=" ,odi!icar el punto de !luideB" 2ealiBando un ciclo especial de

calentamientoVen!riamiento para reducir el punto de !luideB y reducir tambin la

&iscosidad"


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3. TECNOLOGIAS DE TRANSPORTE DE CRUDO PESADO POR TUBERIA

'l transporte de crudo pesado requiere una &iscosidad y !ricci$n su!icientemente bajas#

para lograr que el di+metro de tuber(a y los requerimientos de bombeo seanecon$micamente $ptimos" 'isten &arias tecnolog(as para lograr estas caracter(sticas#

algunas de las cuales han sido implementadas en campo y otras que est+n en proceso de

desarrollo"

Debido a que la &iscosidad de los crudos es el !actor m+s in!luyente en el transporte por

oleoducto# se debe encontrar una alternati&a econ$mica y ambientalmente aceptable

que reduBca la &iscosidad del crudo"

'n el momento eisten &arias alternati&as las cuales han sido aceptadas en la industria

para este prop$sito# sin embargo# no eiste una que d soluci$n de!initi&a al problema"

'stas tecnolog(as tienen como objeti&o disminuir la &iscosidad del crudo o disminuir la

!ricci$n con la tuber(a las cuales se describen a continuaci$n:

3.1. D*,?@

's uno de los mtodos m+s antiguos y pre!eridos para reducir la &iscosidad en crudospesados" La diluci$n consiste en meBclar un crudo pesado con uno de mayor ]A)I

Zcondensados de gas natural o crudos ligeros[Q generando una disminuci$n de la

&iscosidad y la densidad del crudo original"

La proporci$n de sol&ente de @E3@U# es a menudo su!iciente para e&itar altas ca(das de

presi$n o la necesidad de altas temperaturas# y por ende# !acilitar las operaciones de

deshidrataci$n y desalado" Sin embargo# esta tcnica puede requerir in&ersiones

sustanciales en el bombeo y tuber(as# debido al aumento del &olumen de transporte y la

necesidad de separar en algPn momento el sol&ente"

'sta tcnica tiene algunos retos:Z.[ La relaci$n crudoVsol&ente se &e a!ectada# cuando el

crudo presenta cambios en su composici$n" Z[ 's importante determinar de antemano la


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proporci$n de sol&ente y Z3[ &eri!icar los par+metros de medici$n de crudo# &iscosidad de

meBcla y compatibilidad entre los !luidos>"

3.1.1. A@)&&%&@)&= %& *! )&@$*$'+! %& *! D*,?@

3ahan et al )**%, 4aghi y Al15emani 6)**)7 encontraron que la meBcla de crudo etraE

pesado y crudo li&iano Z3[" Aqu( la

diluci$n se hiBo con un crudo ligero Z> A)I[ y la necesidad de calentar a 33 hace que

este en!oque sea algo costoso" 'n campo# la diluci$n de crudo pesado de hecho reduce la

&iscosidad# pero otros problemas siguen sin resol&erse# como lo son los as!+ltenos y losdep$sitos de para!inas"

8an den 5osch y 9chrij"ers 6)**/7 propusieron el mtodo dilution1upgrading el cual se

basa en la producci$n in situ de un sol&ente a tra&s de separaci$n# destilaci$n y craqueo

trmico de una parte de la alimentaci$n de aceite pesado# para producir uno o m+s

!racciones ligeras# o uno o m+s !racciones pesadas" La alimentaci$n de aceite pesado se

di&ide en dos# una parte se en&(a al proceso antes mencionado y la otra se diluye con una

meBcla de todas las !racciones ligeras del petr$leo pesado procesado# mientras que las

!racciones pesadas obtenidas se utiliBan para generar calor yVo potencia" As(# un crudo

sinttico se !orma para ser transportado a tra&s de tuber(a# el cual es m+s !+cil de

re!inar y presenta menos problemas de estabilidad" 'ste mismo principio de :pgrading

parcial es sugerido por ;yers et al 6)***7# aqu( la hidrocon&ersi$n del crudo permite

alcanBar una &iscosidad entre =@ y 7@ cp a 3.3 # y una diluci$n adicional con na!ta o

condensado que minimiBa la &iscosidad a 5@E7@ cp"# sin embargo este proceso est+

limitado por el lugar y la necesidad de in!raestructura de re!inaci$n en plata!ormas o!!E

shore"


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upgrading1transportation lo que reduce los requisitos de capital inicial y costos operati&os"

'n primer lugar# la diluci$n del aceite pesado se hace con hidrocarburo l(quido ligero en

proporci$n .:.@Q la meBcla se transporta a tra&s de tuber(a a una unidad de desas!altado

con disol&ente que pueda estar en un lugar remoto" 'l proceso de desas!altado produceuna !racci$n de as!altenos# una !racci$n de aceite desas!altado esencialmente libre de

as!+ltenos que est+ listo para el re!inado adicional# y la !racci$n de disol&ente que puede

ser recuperado y reciclado como el disol&ente de etracci$n# o de&uelto para la diluci$n de

aceite pesado"

De la misma manera# un mtodo simple de transporte alternati&o para los aceites pesados

!ue desarrollado por Argilier et al 6)**/7" Aqu(# los as!+ltenos son precipitados por nE

alcanos y reincorporados al aceite para obtener una suspensi$n# es decir# una suspensi$n

de part(culas no coloidales con baja &iscosidad que !luidiBan el aceite" 8eniendo en cuenta

que la estructura del aceite pesado se comporta como una suspensi$n coloidal &iscosa# la

precipitaci$n de as!+ltenos tendr+ un e!ecto de!initi&o en su &iscosidad" 'l cambio

resultante de la mor!olog(a del crudo en !orma de suspensi$n# en realidad conduce a una

disminuci$n de la &iscosidad"

Desde un punto de &ista econ$mico# cualquier mejora en la e!iciencia de diluci$n ser+

bene!iciosa para el proceso# reduciendo la cantidad de disol&ente para obtener una

&iscosidad aceptable" )or esta raB$n la in&estigaci$n se debe encaminar para encontrarotros sol&entes m+s e!icientes"

=enaut et al. 6)**7 proponen el uso de dimetil ter ZD,'[ bajo presi$n como sol&ente

para ajustar la &iscosidad y reducir la ca(da de presi$n en la tuber(a" Adem+s# la

recuperaci$n de D,' en la re!iner(a# en comparaci$n con otros sol&entes# es mucho m+s

!+cil" Otros sol&entes que est+n siendo in&estigados como los alcoholes# es decir el

pentanol# es doblemente e!icaB para reducir la &iscosidad del aceite pesado en

comparaci$n con queroseno# debido a las interacciones de enlace de hidr$geno con los

grupos hidroilo que incluyen algunos de los as!+ltenos" A mayor es la polaridad o el

par+metro de enlace de hidrogeno del sol&ente# mayor ser+ la reducci$n de la &iscosidad

relati&a del crudo diluido" 1o obstante# si el sol&ente posee gran cantidad de enlaces de

hidrogeno# es generalmente m+s &iscoso que los hidrocarburos" Solo los sol&entes con


44/111

pocos enlaces de hidrogeno dan una reducci$n signi!icati&a de la &iscosidad al crudo

diluido Z>ateau et al., )**%["

La na!ta y los crudos li&ianos son una interesante alternati&a a la utiliBaci$n de

condensados de gas natural# debido a su alta gra&edad A)I y e!iciencia en la diluci$n de

crudo pesado" 1o obstante# la meBcla pueda alterar la estabilidad de los as!+ltenos

pro&ocando su !loculaci$n y precipitaci$n# por ende tambin obstrucci$n en las tuber(as"

'n este punto se detalla la tcnica de transporte por diluci$n" Z/ig" 7["

F',! . 8ransporte por diluci$n y recuperaci$n del diluyente

F,&@)&: DO,914%'F# "-"Q 8ransporte de crudo pesado a tra&s de oleoducto# '&aluaci$n dedi!erentes tecnolog(asJ Ingenier(a u(mica 1o"5=7 Z@@G[ p" 75E=7"

Se necesitan m+s estudios a !in de comprender la !loculaci$n de as!+ltenos# as( como la

cristaliBaci$n y deposici$n de para!inas" )or lo tanto# se debe considerar tambin que la

meBcla de aceite puede alcanBar un precio de &enta in!erior a las !racciones ligeras

utiliBadas como sol&ente" 'n consecuencia una e&aluaci$n econ$mica es necesaria a !in

de e&aluar la &iabilidad !inanciera del proceso"

3.1.2. D&=!$**$ %& *! )&@$*$'+! %& )!@=($)& ($ %*,?@ $@ =$*&@)&

'sta tecnolog(a consiste en meBclar crudo pesado con hidrocarburos medianos# li&ianos o

con cortes de petr$leo como querosn o na!ta# en una proporci$n tal que permita su


45/111

mo&imiento a tra&s de tuber(as en condiciones econ$micamente aceptables# esto es:

diluirlo hasta conseguir una meBcla operacionalmente manejable desde el punto de &ista

de su !luideB" )ara que esto suceda habr+ que determinar la calidad y cantidad de

diluente necesario para conseguir la meBcla buscada"

La diluci$n es una opci$n que !acilita el transporte de crudo pesado a temperatura

ambiente" La meBcla presenta un comportamiento de !luido 1eRtoniano# debido a la

reducci$n de la &iscosidad del crudo con hidrocarburos menos &iscosos# por

ejemplo# crudos m+s li&ianos# 1a!ta# erosene o condensados"

3.1.2.1. P@(!*&= R!$@&= (!! &* U=$ %& D*,&@)& &@ *! P$%,?@

R&$*&?@ T!@=($)& %& C,%$= EH)!(&=!%$=

%na de las principales raBones para usar diluente# es obtener una meBcla con una

&iscosidad que permita su bombeo a tra&s de l(neas de super!icie# equipos de

tratamiento y oleoductos" )ara el uso de un diluyente# se puede se*alar lo siguiente:

%na disminuci$n en la &iscosidad de un crudo permite incrementar el grado de

e!ecti&idad del proceso de transporte"

La reducci$n de &iscosidad tambin !acilita el paso del !luido a tra&s de: &+l&ulas#equipos de medici$n y otros"

3.1.2.2. D&=&@)!#!= %& U=! D*,&@)&

4eneralmente tanto los diluyentes como su transporte y almacenamiento son

costosos"

's necesario contar con !uentes seguras de abastecimiento del diluente y en las

cantidades requeridas"

's !undamental contar con un sistema de inyecci$n de diluente que posea

bombas# l(neas# mPltiples# equipos de medici$n# control y otros" 'sto resulta en un

gasto inicial y de mantenimiento considerable"


46/111

3.1.2.. E*&?@ %&* D*,&@)&

'l diluyente se determina teniendo en cuenta los siguientes par+metros:

Di+metro del oleoducto"

1Pmero de estaciones de bombeo"

-alidad de la meBcla y del diluente"

Aumento de la tasa de !lujo en la &ida Ptil del proyecto"

Disponibilidad y costo del diluente"

-alidad y espesor del material de la tuber(a"

An+lisis econ$mico# donde se incluyan todas las opciones tcnicamente !actibles"

3.1.2.3. D*,?@ $@ ,%$= *!@$=

's una alternati&a &iable cuando se tiene la disponibilidad de &olPmenes su!icientes de

diluente" 2educe la &iscosidad del crudo pesado# permitiendo que sea bombeado a tra&s

del oleoducto" -onsiderando las limitaciones del equipo en general Z)resi$n m+ima de

operaci$n de la tuber(a y la presi$n de descarga de la bomba["

Las des&entajas de diluir con crudos li&ianos son:

-ompatibilidad con los as!+ltenos"

Disponibilidad del crudo li&iano"

Disminuci$n en la capacidad de !lujo de crudo a tra&s del oleoducto" Algunas

&eces la !racci$n en &olumen del diluyente requerido para alcanBar una &iscosidad

aceptable es 3@U"

Altos costos"

3.1.2.. D*,?@ $@ N!>)!

'n los Pltimos a*os# se ha incrementado la utiliBaci$n de deri&ados del petr$leo como

diluyentes" La re!inaci$n del petr$leo ha sido capaB de producir hidrocarburos con alto


47/111

grado de pureBa# logrando la manu!actura de diluyentes industriales con propiedades

requeridas por la industria"

La 1a!ta es un deri&ado del petr$leo" Su mayor uso es como diluyente o adelgaBante"'sta se con&ierte en una alternati&a interesante para el transporte de crudo pesado#

debido a la alta gra&edad A)I y a la compatibilidad con los as!+ltenos"

Las des&entajas de diluir con 1a!ta son:

Disponibilidad debido a que algunas reser&as de crudo pesado est+n localiBadas

en +reas remotas"

Altos costos"

Disminuci$n en la capacidad de !lujo de crudo a tra&s del oleoducto"

3.1.. P$&=$ %& %*,?@ %&* ,%$ (&=!%$

'l proceso de la meBcla del crudo con el diluyente es relati&amente simple y puede

lle&arse a cabo de di&ersas maneras# por ejemplo# mediante la meBcla de los

componentes en un tanque en !orma de proceso por lotes o por meBcla de componentes

en l(nea de manera simult+nea" Los productos meBclados deben cumplir con las

especi!icaciones deseadas# se pueden instalar analiBadores de corriente para

proporcionar control de la regeneraci$n de los aditi&os y meBcla de corrientes"

3.1..1. V=$=%!% %& *! &*!

'l principal prop$sito de la meBcla de crudos es reducir la &iscosidad del crudo original#

por tal raB$n# la meBcla se debe hacer con diluentes o con un crudo que tengan una

&iscosidad menor"

Los diluentes m+s usados en el transporte de crudo pesado son: crudos li&ianos# na!ta#

condensados# gasolina natural# entre otros" La &iabilidad econ$mica del mtodo depende

de la disponibilidad del diluente en los alrededores del crudo a tratar"


48/111

La relaci$n eistente entre la &iscosidad del crudo diluido y la !racci$n en &olumen del

disol&ente es de !orma eponencialQ por esta raB$n el mtodo de diluci$n es muy

e!iciente.@"

La predicci$n de la &iscosidad resultante de la meBcla de dos o m+s crudos#

hist$ricamente ha sido considerada un problema bastante complejo# por tal raB$n resulta

de gran importancia tener conocimiento de las &iscosidades de la composici$n de meBclas

de crudos para poder dar soluci$n a muchos problemas ingenieriles" 1o obstante# cada

uno de los componentes de la meBcla debe cumplir con unos par+metros de operaci$n

pre&iamente establecidos como temperatura# &iscosidad y &olumen# para poder ser

meBclados# y por consiguiente que la meBcla resultante sea apta para el transporte y

tratamiento"

'l criterio que se utiliBa para la predicci$n de &iscosidad de meBclas# es la tendencia de la

cur&a de &iscosidad &s" -omposici$n Z/igura =[ a temperatura y presi$n constante" 'sta

cur&a permite determinar si una meBcla l(quida binaria es ideal o no" %na meBcla ideal# es

aquella en la que el &olumen# la energ(a interna y la entalp(a de la meBcla son igual a la

de los componentes puros por separado" La tendencia de la cur&a depende en gran

medida de los componentes l(quidos" Las meBclas ideales ehiben una tendencia a la

linealidad# por el contrario las meBclas no ideales# muestran tendencias a la no linealidad

y pueden ehibir un m+imo o un m(nimo y en ocasiones las dos"


49/111

.@4ue&ara# '"# 4onBaleB# " and 1u*eB# 4" Z.>>G[ Nighly &iscous oil transportation methods in the 6eneBuela oil industry"

)roceedings o! the .7th Morld )etroleum -ongress# ohn Miley and Sons# London# 5>7E7@."


50/111

F',! 5. In!luencia de la !racci$n del diluyente en la &iscosidad de la meBcal

F,&@)&: SA1I'2'# A# N1A%8# I# and A24ILLI'2# E/" )ipeline 8ransportation o! Nea&y Oils# aStrategic# 'conomic and 8echnological -hallengeJ" Oil 4as Science and 8echnology" 6ol" 7>"@@5" )+g" 577E5==

3.2. E,*=$@&=

%na emulsi$n es una meBcla heterognea de dos o m+s !luidos inmiscibles" 'stos no

necesariamente se deben encontrar en la misma proporci$n# por lo que es de

esperarse que uno de estos !luidos se encuentre en mayor cantidad y el otro se

encuentre disperso en l# en !orma de gotas"

'isten dos !ases en una emulsi$nQ la !ase continua la cual hace re!erencia al !luido que

se encuentra en mayor proporci$n# que puede ser agua o crudo y la !ase dispersa que

se re!iere al !luido que se encuentra distribuido en !orma de gotas en la !ase continua"

'isten &arios tipos de emulsi$n dependiendo de la distribuci$n de las !ases: Las

emulsiones de agua en crudo# en la cuales el aceite se encuentra como !ase continua y el

agua en !orma de gotas dispersas en el crudo se conoce como emulsi$n directa o normal#

o contrario son las emulsiones in&ersas en las que el agua se presenta como !ase


51/111

continua y el crudo distribuido en ella en !orma de gotas" Adem+s de estas eisten las

llamadas emulsiones duales en las cuales eisten peque*as gotas de agua dispersas en

grandes gotas de crudo# que a su &eB se encuentran dispersas en una !ase continua de

agua" /ig"


52/111

3[ Debe estar presente un agente emulsi!icador como un sur!actante# estabiliBador#

etc"Q el cual !acilita la !ormaci$n de gotas# !ormando una membrana sobre estas

para e&itar o retardar su uni$n al haber coalescencia entre ella"

3.2.1. A@)&&%&@)&= %& *! )&@$*$'+! %& E,*=?@

Di&ersos autores se han re!erido al sistema de transporte de crudo pesado por tuber(as y

muestran como alternati&a la emulsi!icaci$n del crudo en agua o salmuera para reducir la

&iscosidad de este y permitir con ello que pueda ser transportadoQ


53/111

'n cuanto a los sur!actantes ?i"as et al. Z.>>G[ aseguro que los sur!actantes no i$nicos

representan una buena opci$n# ya que no se &en a!ectados por la salinidad del agua# los

cuales son relati&amente baratos y no producen los residuos org+nicos deseables que

a!ectan a las propiedades del aceite" Adem+s menciono que el uso de estos tensoacti&ospuede incrementar signi!icati&amente el costo de las emulsionesQ sin embargo# la

acti&aci$n de los tensoacti&os naturales de los crudos pesados es una opci$n &iable"

?i"as et al. Z@@5[ y


54/111

3a@i et al. Z.>>>>[ concluyeron que al utiliBar tensoacti&os ani$nico y no i$nicos se

produce un e!ecto sinrgico que permite una menor &iscosidad y una emulsi$n m+s

estable" 'n este caso el uso de agua de !ormaci$n en lugar de agua dulce# da como

resultado una tensi$n inter!acial menor entre el agua de !ormaci$n y el crudo# as( como

una emulsi$n m+s &iscosa debido a la !ormaci$n de peque*as gotas de petr$leo" 'sta

menor tensi$n inter!acial permite una !racci$n mayor en &olumen de la !ase dispersa con

un aumento de las gotas de interacci$n que conlle&a a un aumento de la &iscosidad de la

emulsi$n y su estabilidad"

La estabilidad de una emulsi$n depende de par+metros como: la composici$n de crudo# la

salinidad y pN del agua# &olumen agua# tama*o de las gotas y su polidispersidad# la

temperatura# el tipo de tensoacti&os y su concentraci$n# la energ(a de meBcla entre otras"

=ayes et al. Z.>GG[ con el objeti&o de reducir esas incertidumbres propusieron el uso deunos llamados paquetesJ de tensoacti&os que contienen un tensoacti&o qu(mico que es

soluble en el agua o una combinaci$n qu(mica yVo biol$gica soluble en agua junto a un

bioemulsionanteQ que es un sur!actante de origen biol$gico el cual se une a las inter!aces

petr$leoVagua" 'stos autores a!irman que es posible trasportar hidrocarburos &iscosos por

tuber(as de una !ormaci$n estabiliBada de biosur!actanteEaceiteEen agua" 'n este las

gotas de crudo dispersas en la !ase acuosa continua est+n estabiliBadas por la presencia

del biosur!actante y los compuestos biotensoacti&os microbianos" Los microorganismos

predominantes residen en la inter!ase aguaVpetr$leo que cubren la super!icie de las gotasde crudo# e&itando as( la coalescencia y mantener la &iscosidad reducida en el tiempo"

Algunos crudos pesados no se emulsionan con ito con los paquetes de tensoacti&os

re&isados anteriormente" >utnic@ et al. Z.>G3[ y >utnic@ y 5ac@ Z@@3[ han estudiado

ampliamente los bioemulsionantes polisac+ridos microbianos etracelulares producidos


55/111

por di!erentes cepas de la bacteria Acinetobacter" 'stos son emulsionantes muy e!icientes

de aceite en agua que poseen un alto grado de especi!icidad tanto en agua dulce como

en agua salada# para emulsionar sustratos de hidrocarburos tanto ali!+ticos como los

arom+ticos y c(clicos"

3.2.1.1. E,*=$@&= &@ !"&@)&= >+$=

'l crudo pesado en ambientes !r(os puede ser transportado e!icientemente a tra&s de

tuber(as de gran di+metro con aislamientos a temperaturas in!eriores de regoli y lah Z.>>[ proponen el uso de meBclas de tensoacti&os comunes para !ormar

una emulsi$n y complementado por el uso del biopol(mero anthan para mejorar la

estabilidad de la emulsi$n" La soluci$n acuosa se sugiere hacer con salmuera de alto


56/111

contenido de sal y el uso de depresores del punto de congelaci$n como glicol de etileno#

en concentraci$n su!iciente para mantener la emulsi$n de aceite en salmuera en tuber(a a

73#.7 o menos# pero insu!iciente para causar una permanente perdida de la emulsi$n"

'n este caso# ser+ necesario considerar los costos asociados a la ruptura de la emulsi$ny posterior tratamiento de agua producida al &ertido o reutiliBaci$n"

3.2.2. D&=!$**$ %& )&@$*$'+! %& )!@=($)& ($ E,*=$@&=

Las emulsiones se producen de !orma natural en la producci$n del crudo y en el

transporte de este# principalmente las de agua en aceite y otras un poco m+s complejas

que son aceiteEen aguaEen aceite" 'stas son perjudiciales para el sistema de producci$n

debido a que incremente los problemas de corrosi$n y a la di!icultad de romper en las

unidades de tratamiento y re!inaci$n" 1o obstante# han sido utiliBadas por di!erentes

compa*(as para lograr disminuir la &iscosidad del crudo y permitir con esto que un !luido

de baja &iscosidad entre en contacto con las paredes del tubo"

1o es !+cil generar emulsiones estables de crudo pesado# es por ello que se hace

necesario re&isar y mejorar el proceso en cada etapa# a&ances cient(!icos han permitido

tener una mejor comprensi$n de estos sistemas complejos" Sin embargo# hay toda&(a

&arias cuestiones sin resol&er relacionados con el comportamiento t(pico y caracter(sticode estas emulsiones" La complejidad est+ basada en la composici$n del aceite# lo que

abarca las distintas estructuras qu(micas# el balance hidr$!ilo E lip$!ilo# las interacciones de

los tensoacti&os y el ordenamiento molecular de las inter!ases"

Se pueden !ormar emulsiones de crudo en agua con alto contenido de hidrocarburos# en

las cuales la &iscosidad de la emulsi$n disminuye signi!icati&amente al compararla con la

&iscosidad del crudo" 'sta respuesta es independiente del tipo de crudo manejado"

8eniendo en cuenta que el agua es un !luido de bajo costo y !+cil disposici$n" 'n la

actualidad esta alternati&a se encuentra en desarrollo# por lo tanto no se han establecido

criterios de dise*o uni&ersales"


57/111

3.2.2.1. C$($=?@ %& *! &,*=?@

Las cantidades relati&as de !ase dispersa y de !ase continua in!luyen notablemente sobre

las propiedades de la emulsi$n" In!erior al @U de !ase dispersa# se puede considerar que

hay poca interacci$n de las gotas entre s(" 'ntre el =@U y


58/111

Debido a la di!icultad que eiste para transportar crudo pesado# se han desarrollado

tcnicas con la !inalidad de reducir los requerimientos de presi$n# calor y di+metro de

tuber(a"


59/111

'l transporte por emulsi!icaci$n puede ser econ$micamente &iable" Las bajas

&iscosidades obtenidas re!lejan mayor capacidad de transporte de crudo" 'ste proceso ha

logrado reducir la &iscosidad del crudo hasta en un >>U" Adem+s# la &iscosidad de las

emulsiones es menos sensible a la temperatura que la del crudo pesado" )or raBonesecon$micas# las operadoras tratan de transportar tanto crudo como sea posible con la

menor cantidad de agua"

%na emulsi$n adecuada para el transporte de crudo pesado# se caracteriBa por:

6iscosidad en el rango de operati&idad de los oleoductos"

'stabilidad para superar las condiciones de transporte Zpresi$n# temperatura["

,ayor cantidad de crudo"

/+cil rompimiento de la emulsi$n despus del transporte"

,enor cantidad de sur!actante y desemulsi!icante"

3.2.2.3. S=)&! (!! *! (*&&@)!?@ %& *! )&@$*$'+! %& E,*=$@&=

'l acondicionamiento de un oleoducto para el transporte por emulsi!icaci$n se compone

de las siguientes etapas:

)lanta de tratamiento: Acondiciona el crudo y el agua de !orma que se encuentren

en el estado m+s !a&orable para !ormar la emulsi$n"

)lanta de bombeo"

)lanta de meBcla: Se prepara la emulsi$n" 's pre!erible tener un mo&imiento

turbulento de los !luidos# para que eista mayor contacto entre ellos y se e&ite la

!ormaci$n de gotas peque*as de la !ase dispersa# lo cual di!iculta el rompimiento

de la emulsi$n"

)lanta de reacondicionamiento: Asegura que la emulsi$n llegue al oleoducto en las

condiciones m+s !a&orables"

)lanta de rompimiento de la emulsi$n: Se encarga de separar el crudo del agua y

del recobro del sur!actante empleado"


60/111

F',! . Acondicionamiento para el transporte de crudo pesado a tra&s de 'mulsiones

F,&@)&: -%;ID'S L"# )'HA )"Q Sensibilidad de las &ariables operacionales en eltransporte de crudo pesadoJ W8esis de )regradoX %ni&ersidad Industrial de Santander#;ucaramanga @@>" )+g" 7.

3.2.2.. T!)!&@)$ %& &,*=$@&= %& ,%$ (&=!%$.

La cantidad de agua que emulsiona con el crudo en la mayor(a de los sistemas de

producci$n puede &ariar desde .U E =@U en casos ecepcionales" 'l rango m+s comPn

de agua emulsionada del crudo es entre 7U E 37U &olumen" Se requieren tres pasos

b+sicos para separar una emulsi$n OVM en dos !ases:

DesestabiliBaci$n: 1ecesaria para neutraliBar el e!ecto del sur!actante" La pel(cula

que rodea las gotas de la !ase dispersa debe ser debilitada# con la !inalidad de

lograr la ruptura" 4eneralmente el proceso consiste en adicionar calor a la

emulsi$n"


61/111

-oalescencia: Despus de la ruptura de la pel(cula que rodea las gotas se debe

buscar la ruptura de estas" Las gotas de la !ase dispersa deben coalescer y

!ormar grandes gotas" )roceso logrado por agitaci$n moderada o eposici$n a un

campo elctrico alterno# incrementando la tasa de contacto entre las gotasdispersas"

Separaci$n gra&itacional: /inalmente el proceso de separaci$n se lle&a a cabo por

di!erencia de densidades entre el agua y el crudo" Se necesita un tiempo de

residencia su!iciente y un patr$n de !lujo !a&orable en el tanque"

3.. C!*&@)!&@)$ %& ,%$ ),"&+!=

'ste es el segundo mtodo m+s utiliBado para el transporte de crudo pesado por tuber(as"

'l principio es el de conser&ar la 8emperatura ele&ada Z`3


62/111

Opciones de aislamiento# incluyen enterrar la tuber(a para conser&ar el calor" Adem+s las

tuber(as tradicionales operan con una restricci$n baja de presi$n de &apor y cerca de la

presi$n ambiente a !in de maimiBar su capacidad"

'l dise*o de un calentamiento de tuber(a no es !+cil# ya que implica muchas

consideraciones: la epansi$n de la tuber(a# nPmero de estaciones de bombeo#

calentamiento y prdidas de calor# etc"

3..1. A@)&&%&@)&= %& *! )&@$*$'+! %& C!*&@)!&@)$

>hannam y +smail Z@@=[# estudiaron la mejora del !lujo trmico de un crudo mediano

canadiense Zdensidad Z[f@">># f.33".7 [" La &iscosidad a &elocidad de

ciBallamiento de .@ sE. se redujo desde aproimadamente


63/111

temperatura aumenta a tra&s de la !ricci$n en la bomba# al aumentar la presi$n la

!ricci$n genera un calor al !luido transportado en la tuber(a"

Algunos dise*os de tuber(a pueden llegar a incrementar la temperatura alrededor de

medio grado cent(grado por cada .7E3@ m de distancia# con una temperatura de

equilibrio a 33G"< " 'n lugar de esperar a que el crudo se caliente poco a poco mientras

&iaja por la tuber(a" %n calentador se propone en el etremo delantero de la l(nea# de

modo que la temperatura de equilibrio del crudo diluido se mantenga durante todo el

sistema" -uanto mayor sea la &iscosidad del aceite# mayor ser+ la !ricci$n interna cortante

y por ende se genera m+s calor# pero como el sistema tiene que ser dise*ado teniendo en

cuenta las condiciones de cierre# se recomienda un crudo pesado diluido" 'ste e!ecto de

calentamiento por ciBalla no se &e con claridad en los crudos de alta y media gra&edad

A)I# ya que la &iscosidad en el sistema es demasiado baja"

La &iabilidad de su aplicaci$n est+ directamente relacionada con los costos operati&os

y a la disponibilidad de energ(a trmica" A medida que se requiera de etapas de

calentamiento# para reducir el coste de bombeo# el costo por calentamiento se &er+

incrementado" As( pues# la aplicaci$n de esta tcnica la de!ine generalmente el an+lisis

econ$mico" %no de los ejercicios de mitigaci$n de prdidas de energ(a trmica que se

realiBa por de!aultJ es el uso de di!erentes tipos de aislantes de tuber(as hasta alcanBar el

punto de quiebre entre lo tcnico yVo lo econ$mico..

"

3.3. F*,#$ !@,*!-$!?@

Otra tecnolog(a de transporte de crudo pesado por tuber(a se basa en el desarrollo de un

!lujo anular central Z-A/[ para reducir la ca(da de presi$n en la tuber(a a causa de la

!ricci$n" 'ste es basado en una pel(cula delgada de agua o soluci$n acuosa que est+

situada adyacente a la pared interior de la tuber(a# el !luido nPcleo interno es el crudopesado# lo que conlle&a a un gradiente de presi$n longitudinal reducido y una ca(da de

presi$n total similar al del agua en mo&imiento" Z/ig" .@[

..DO,914%'F# "-"Q 8ransporte de crudo pesado a tra&s de oleoducto# '&aluaci$n de di!erentes tecnolog(asJ Ingenier(a

u(mica 1o"5=7 Z@@G[ p" 75E=7"


64/111

'ste !lujo es uno de los reg(menes presentados por un !lujo de dos !ases# pero un

completo y estable -A/ es muy raro# es probable que est presente en el l(quido del

nPcleo un !lujo ondulado" 'sta tcnica ha sido estudiada y considerada durante mucho

tiempo# Isaacs y 9peed Z.>@5[ mencionan la posibilidad de transportar !luidos &iscosospor tuber(as a tra&s de lubricaci$n por aguaQ sin embargo una tuber(a comercial

dedicada al transporte de crudo pesado usando esta tecnolog(a no estaba disponible sino

hasta la dcada del .>


65/111

la tuber(a por medio de inyecciones repetidas o permitido a ser gradualmente absorbido

en los l(quidos transportados"

hilton y =andley Z.>7G[ propusieron un sistema de tuber(as con inyecci$n de agua y

unidades de etracci$n con el objeti&o de minimiBar el agua a utiliBar" La inyecci$n se lle&a

a cabo en &arios puntos alrededor de la circun!erencia de la tuber(a" ,encionaron tambin

que la adici$n de productos qu(micos como el heameta!os!ato de sodio aumenta la

capacidad al agua de adherirse a la tuber(a y desplaBar las pel(culas de crudo sin !ormar

emulsi$n"

La e!ecti&idad de la utiliBaci$n comercial de la circulaci$n del nPcleo se relaciona con su

capacidad de adaptaci$n a los sistemas de tuber(as eistentes" 'l establecimiento de !lujo

anular implica no solo cuestiones tcnicas sino tambin las metodolog(as operacionalespara incrementar la !leibilidad del mtodo" 'n particular# la capacidad de compartir la

tuber(a con otro !luido que no est+ en el rgimen de !lujo b+sico"

'l establecimiento de !lujo anular para el transporte de crudo pesado implica importantes

problemas para su aplicaci$n comercialQ como la dedicaci$n eclusi&a del oleoducto con

el rgimen del !lujo anular# el mantenimiento de la estabilidad a grandes distancias# las

incrustaciones# corrosi$n de las paredes de la tuber(a# y en particular# las di!icultades de

reiniciar el !lujo en el caso de presentarse un tiempo de inacti&idad no programado"

-uando se presentan casos de inacti&idad o interrupciones en el !uncionamiento puede

dar lugar a la estrati!icaci$n de las dos !asesQ el intento de restablecer el !lujo anular

mediante el bombeo simult+neo de un sistema multi!asico con di!erentes &iscosidades

crea picos en la presi$n de descarga de las bombas y a lo largo de la tuber(a" 'stos

pueden causar !allas importantes en la tuber(a ya que pueden sobrepasar la presi$n

m+ima permitida"

3agustin et al. Z.>GG[ !ormularon un proceso b+sico para reiniciar el !lujo de base con los

crudos pesados despus de una larga inacti&idad" 'n primer lugar# un !lujo de !luidos de

baja &iscosidad tal como el agua se bombea en una porci$n de entrada de la tuber(a#

gradualmente este !lujo aumenta hasta alcanBar la &elocidad cr(tica requerida para

desarrollar !lujo anular en una condici$n de estado estacionario" Seguidamente# el !lujo de

aceite pesado se inicia en la porci$n de entrada de la tuber(a y se incrementa

gradualmente ya sea mediante el ajuste de un motor de &elocidad &ariable a la bomba o


66/111

mediante el ajuste de una &+l&ula de control en una l(nea de deri&aci$n" 'l aumento de

presi$n debido al bombeo de aceite pesado es mucho menor que los picos de presi$n

obser&ados durante la acumulaci$n de !luido de baja &iscosidad en las etapas"

3.3.1.1. M$@)!#&= &>&),!%$= (!! &=)!"*&& &* >*,#$ !@,*!-$!?@

F',! 11. ,ontajes e!ectuados para !lujo anular E coraB$n

F,&@)&: 4NOSN# S" ,A1DAL# 8"" DAS# 4" DAS# )"" 2e&ieR o! oil Rater core annular !loRJ2eneRable and Sustainable 'nergy 2e&ieRs 6ol" .3" Z@@>[Q p .>7=7

's esencial un dise*o adecuado de las boquillas para establecer el !lujo principal" A

continuaci$n se presenta una bre&e rese*a sobre los principales aspectos de dise*o y tipo

y dise*o de las boquillas:


67/111

La boquilla utiliBada por Nasson et al"# !ue dise*ada de manera que la trayectoria del !lujo

del l(quido de la pared se reduce gradualmente" Se obser&$ adem+s que este tipo de

con!iguraci$n reduce las perturbaciones de entrada y tambin se encontr$ que la posici$n

simtrica de la boquilla es m+s e!icaB"

)arda y ;annRart# utiliB$ un inyector c$nico en su trabajo de le&antamiento de crudo

pesado de poBos &erticales" 'l di+metro de entrada de la boquilla se reduce gradualmente

hasta coincidir con el di+metro del tubo# !inalmente# se inyecta el agua lateralmente para

colocar el aceite en el centro de la tuber(a"

;ensahria et al"# utiliBa un inyector que introduce agua en el anillo# mientras que el aceite

pesado pasa a tra&s de la regi$n central"

'n la /igura se presenta una &ista esquem+tica de los montajes antes mencionado"

3.. P!!* U('!%@'

%na de las posibilidades del negocio de crudos pesados es la migraci$n a procesos de

mejoramiento Z%pgrading[ de estos tipos de crudo" )ara ello se deben caracteriBar los

rendimientos y contaminantes de un m$dulo de mejoramiento" La ruta de mejoramiento decrudos pesados y residuos se realiBa por dos &(as: una es a tra&s de procesos de

con&ersi$n mediante reacciones catal(ticas# y la otra es por con&ersiones mediante

craqueo trmico"

3..1. P$&=$= %& $@&=?@ ($ !,&$ )$

Los procesos de con&ersi$n por craqueo trmico son los conocidos masi&amente como

tecnolog(as de rechaBo de carb$n bas+ndose en temperatura y presi$n" %no de los

productos que se obtiene es el gas$leo de !racci$n media procedente de la destilaci$n

realiBada mediante este tipo de proceso" Z6iscorreducci$n# -oquiBaci$n retardada y

Desas!altado por disol&entes["


68/111

1ormalmente# la alimentaci$n a este proceso se obtiene de una meBcla de productos

pesados# basados en los residuos procedentes de los procesos de destilaci$n" Los

!uel$leos pesados son meBclas complejas de compuestos que presentan un peso

molecular alto cuyo rango de temperaturas de ebullici$n se encuentra entre 37@E=7@]-"Los componentes de la meBcla son principalmente hidrocarburos arom+ticos y

na!tnicos# con un nPmero de carbonos entre -@E-7@# junto con as!altenos y cantidades

m+s peque*as de compuestos heteroc(clicos que contienen aBu!re# nitr$geno y o(geno"

A continuaci$n se describen las tecnolog(as m+s comPnmente aplicada al mejoramiento

de crudo:

3..1.1. V=$&%,?@

'sta tecnolog(a de mejoramiento del crudo se realiBa b+sicamente en una torre de

!raccionamiento atmos!rica Zcraqueo no catal(tico[# de la cual se obtienen tres cortes

principalmente: por cabeBa se obtiene gas y una !racci$n de na!ta# un corte medio

correspondiente a un gasoil l igero y por cola un residuo pesado Z/ig" ..["

8al como se muestra en la !igura .."# el corte de ligero se meBcla con el de cola para

obtener un producto mejorado Zcrudo sinttico[ con reducida &iscosidad# principal objeti&odel proceso" La &entaja de este esquema es su bajo coste comparati&o para reducir la

&iscosidad de !uel$leos" Sin embargo# la mejora en la calidad es limitada"

Dependiendo del grado de con&ersi$n# el crudo sinttico producido ZS-O[ puede ser

inestable durante el almacenamiento y en&(o por ser una meBcla de materia craqueada y

materia no craqueada" 1ormalmente# la alimentaci$n a los procesos de &iscorreducci$n

son los residuos pro&enientes de las torres atmos!ricas o de &ac(o" 'stos residuos

t(picamente alcanBan una con&ersi$n a gas# gasolina y gas$leo del orden de .@ a 7@ porciento# dependiendo de la se&eridad del craqueo y de las caracter(sticas de la

alimentaci$n"

La con&ersi$n de residuos en destilados y en productos ligeros se usa comPnmente como

una medida del grado de se&eridad en la operaci$n del proceso" 's importante conocer


69/111

que la con&ersi$n se &e limitada por las caracter(sticas de la alimentaci$n en cuanto al

contenido de as!altenos# sodio# y el contenido de carb$n -onradson" 'sto signi!ica que#

para un ele&ado contenido de as!altenos# resultar+ un bajo porcentaje de con&ersi$n" De

igual manera# para altos contenidos de sodio y tambin ele&ados ni&eles de carb$n-onradson# se puede incrementar la &elocidad de coquiBaci$n en los tubos del horno" 'l

proceso es sensible a las &ariaciones de la calidad de alimentaci$n# lo cual se &e re!lejado

en los ni&eles de con&ersi$n obtenidos bajo especi!icaci$n"

F',! 12. 'squema de proceso de &iscorreducci$n.

F,&@)&: DO,914%'F# "-"Q 8ransporte de crudo pesado a tra&s de oleoducto# '&aluaci$n dedi!erentes tecnolog(asJ Ingenier(a u(mica 1o"5=7 Z@@G[ p" 75E=7"

8(picamente# el contenido de sul!uro del residuo &iscorreducido es un @#7U en peso

mayor que el contenido en la alimentaci$n" De tal manera que esto puede ser una

di!icultad para encontrar las especi!icaciones comerciales de los productos residuales

Z!uel$leo[ en re!iner(as# pudiendo requerir# en consecuencia# de meBclas con otrosproductos con bajo contenido de aBu!re"

/inalmente# otro punto de atenci$n es el contenido de as!altenos presente en la

alimentaci$n del proceso# debido a que un incremento en la se&eridad de con&ersi$n

causar+ craqueo de los destilados pesados en componentes ligeros" 'stos destilados


70/111

pesados solubiliBan los componentes as!altenos# y en la ausencia de estos destilados# los

componentes as!altenos tender+n a separarse o a precipitarse y depositarse en los tubos

de los hornos"

Son puntos de atenci$n para el dise*o del mejorador &iscorreductor:

-omposici$n de los crudos pesados del yacimiento: de acuerdo con las

composiciones disponibles# los crudos del yacimiento contienen alto contenido de

as!altenos Zpeso @U[# carb$n -onradson Zpeso .5U[ y de -7 insolubles Zpeso

3@U["'n consecuencia# la combinaci$n de estos tres componentes cr(ticos

limitar(an el grado de con&ersi$n de este proceso a menos del 7U en &olumen"

deber+n realiBarse ensayos de planta piloto para determinar el rendimiento de

estas meBclas en el proceso &iscorreductor"

-ontenido de aBu!re: el crudo meBcla del yacimiento alcanBa una concentraci$n

del U de aBu!re" debido a que en los procesos de re!inaci$n la concentraci$n de

sul!uros se hace presente en los productos de colaQ el producto craqueado de cola

se estima que aumente su concentraci$n a m+s del #7U"

)roductos de cabeBa del &iscorreductor: los &apores de cabeBa son

parcialmente condensados y en&iados al acumulador" 'l gas bajo control de

presi$n !luye hacia las plantas de gas" )ara ello debe cuanti!icarse y e&aluarse la

cantidad de sul!uro de hidr$geno que pueda contener" dependiendo de las

cantidades de gas +cido# se debe e&aluar la &iabilidad de contar con una planta

recuperadora de aBu!re o la inyecci$n del gas"

3..1.2. C$,!?@ &)!%!%!

'n la coquiBaci$n retardada# la carga de alimentaci$n Zt(picamente residuo de torres

atmos!ricas de destilaci$n[ es trans!erida a grandes tambores que proporcionan el

tiempo de residencia necesario para permitir que las reacciones de craqueo sean

alcanBadas Z/ig" .[" Inicialmente# el pesado es alimentado a un horno# que calienta el

residuo a altas temperaturas de >@@E>7@\/ Z5GE7.@]-[ a presiones bajas de 7E3@ psi


71/111

Z.


72/111

residual# --2# de tal manera que a mayor --2 en la alimentaci$n mayor

di!icultad en alcanBar el objeti&o"

-oncentraci$n de aBu!re: el aBu!re representa una impureBa en la alimentaci$n ytiende a concentrarse en el coque y en los l(quidos pesados producidos"

-oncentraci$n de metales: los metales como el n(quel y el &anadio son impureBas

indeseadas en la alimentaci$n del coquiBador" 'stos metales se concentran casi

en su totalidad en el coque"

)ara combatir estas impureBas y lograr obtener un coque de calidad premium de alta

pureBa# se implementan muchas &eces procesos de hidrotratamiento Zcon cataliBador[

aguas arriba de las unidades de coquiBaci$n retardada" 'l hidroEtratamiento se utiliBa en

las re!iner(as para producir !uel$leo de bajo contenido de aBu!re y como preparaci$n

pre&ia para otras operaciones tal como &iscorreducci$n o coquiBaci$n retardada"

3..1.. D&=!=>!*)!%$ ($ %=$*&@)&=

'l proceso de desas!altado se !undamenta b+sicamente en la separaci$n ZnoEcon&ersi$n[

del as!alto a tra&s del la&ado con disol&ente# retirando de esta manera la parte m+s

pesada de crudo y obteniendo# en consecuencia# la mejora de su calidad"

'ste proceso de separaci$n de as!alto se instala normalmente aguas abajo de los

procesos de !raccionamiento atmos!rico o de &ac(o para el mejoramiento del producto de

cola Z/ig" .3["

'l esquema general del proceso se mantiene para cualquier corriente de crudo de cola

pro&eniente de las torres atmos!ricas o de &ac(o" La &ariante radica en las caracter(sticas

del crudo de alimentaci$n# lo cual in!luye en la selecti&idad de meBclas de diEsol&entes y el

correspondiente ajuste de las condiciones operacionales

Los ser&icios b+sicos requeridos para el proceso son principalmente &apor de agua

Zstripper[# energ(a elctrica y combustible Zhornos[# y se generan tres productos


73/111

principales: ob&iamente crudo desas!altado para la &enta# as!alto y el agua agria

Zsul!urada["

F',! 13" )roceso de desas!altado por disol&entes" /oster Mheeler

F,&@)&: DO,914%'F# "-"Q 8ransporte de crudo pesado a tra&s de oleoducto# '&aluaci$n de

di!erentes tecnolog(asJ Ingenier(a u(mica 1o"5=7 Z@@G[ p" 75E=7"

Los disol&entes generalmente utiliBados son propano o una meBcla de propanoVbutano"

'l residuo del proceso Zas!alto[ contiene la mayor parte de los contaminantes presentes

en la alimentaci$n# siendo un producto muy &iscoso y de escaso &alor comercial" 's

por este moti&o que las re!iner(as deben buscar normalmente alguna !orma de disponer el

residuo !inal# ya que las posibilidades de &enta son muy limitadas"

Dependiendo de las cantidades de as!alto retirado por este proceso# su manejo se

complicaQ por lo cual eistir+ la posibilidad de combinar este residuo con una planta de

coquiBaci$n retardada# para de esta manera incrementar los rendimientos de barril en el

proceso de mejoramiento"


74/111

)ara el caso del manejo del agua agria# dependiendo de las concentraciones y de los

&olPmenes de la planta# se deber+ realiBar un tratamiento para su disposici$n !inal# o en

su de!ecto se podr+ diluir con la corriente principal de agua hacia inyecci$n"

3..2. C$,!?@ &)!%!%!

'l craqueo catal(tico rompe las molculas complejas de hidrocarburos en molculas m+s

sencillas para aumentar la calidad y la cantidad de productos m+s ligeros# m+s deseables#

y disminuir la cantidad de residuos" 'ste proceso &uel&e a arreglar la estructura molecular

de los hidrocarburos para con&ertir la alimentaci$n de pesado en !racciones m+s

ligeras# tal como queroseno# gasolina# 4L)# aceite para calentamiento y productos de

alimentaci$n a la petroqu(mica"

'l craqueo catal(tico es semejante al craqueo trmico ecepto que en ste los

cataliBadores !acilitan la con&ersi$n de las molculas m+s pesadas en productos m+s

ligeros" 'l uso de un cataliBador en la reacci$n de craqueo aumenta el rendimiento de

productos de calidad mejorada bajo muchas condiciones operacionales menos se&eras

que en el craqueo trmico" Las temperaturas t(picas son de G7@\E>7@\/ Z575 E 7.@]-[ a

mucho m+s bajas presiones Z.@E@ psiV=>.3G pa["Los cataliBadores usados en

unidades de craqueo de re!iner(a son materias t(picamente s$lidas ZBeolita# hidrosilicatode aluminio# arcilla tratada de bentonita# bauita y aluminio de s(lice[ que &ienen en !orma

de pol&os# de cuentas o pastillas de moldeo"

La instalaci$n de una unidad de craqueo catal(tico Z--%[ para realiBar el mejoramiento

del crudo requiere personal especialiBado en operaciones de re!iner(a y el manejo de

importantes cantidades de cataliBador# lo cual complicar(a sobremanera la operaci$n de la

planta dentro del yacimiento"

3.5. T&@$*$'+!= $(*&&@)!!= !* )!@=($)& %& ,%$ (&=!%$ ($ ),"&+!=

La &iscosidad de un l(quido es una medida de la !ricci$n interna o de la resistencia al

!lujo# es decir# es la disposici$n a !luir cuando actPe sobre l una !uerBa eterna" %n


75/111

l(quido con una alta &iscosidad !luye lentamente# como melaBa !r(aQ si este tiene una baja

&iscosidad !luir+ m+s r+pido# como el agua"

La &iscosidad es una propiedad muy importante de los crudos como tambin de los

productos del petr$leo" 'sta tiene in!luencia en el dise*o de las l(neas y bombas para el

transporte de crudo"

La ca(da de presi$n por !ricci$n o roBamiento es el resultado de la resistencia que

encuentra el !luido circulante cuando entra en contacto con una super!icie s$lida# tal como

la de la pared interna del conducto de transporte"

;+sicamente eisten dos tipos de !lujo: laminar y turbulento" 'l roBamiento por !ricci$n

presente en condiciones de !lujo laminar no se puede cambiar a menos que se alteren laspropiedades !(sicas del !luido circulante" Los agentes reductores de !ricci$n que eisten

hoy en el mercado# no cambian las propiedades del !luido y consecuentemente s$lo

actPan e!icientemente en condiciones de !lujo turbulento" 'n la gran mayor(a de los

oleoductos# el !lujo es de tipo turbulento" )or ello# los agentes reductores de !ricci$n

Zmejoradores de !lujo[ pueden dar muy buenos resultados en la mayor(a de los

oleoductos"

3.5.1. A%)$= &%,)$&= %& !!=)&

-uando los !luidos son transportados por tuber(a# la !uerBa que se debe superar para

conducir el !luido a tra&s de la tuber(a# se de!ine como la !uerBa de arrastre o

simplemente arrastre" 'sta resistencia es el resultado de tensiones en la pared Zdebido a

la ciBalladura del !luido[# pro&ocando una ca(da de presi$n en el !luido" Debido a esta

ca(da de presi$n# el !luido debe ser transportado con presi$n su!iciente para conseguir el

rendimiento deseado"

La !unci$n de los aditi&os es suprimir el crecimiento de los remolinos turbulentos#

generados por la absorci$n de la energ(a liberada en la descomposici$n de las capas

laminares" )or lo cual# resulta un mayor caudal a una presi$n constante de bombeo" 'l

crudo se puede diluir o calentar para asegurar# al menos# el !lujo de transici$n# donde el


76/111

uso de reductores de arrastre puede ser importante para retrasar la aparici$n de

remolinos turbulentos" ZBohnston et al"# @@G["

Los agentes reductores de arrastre se di&iden en tres grupos principales: tensoacti&os#

!ibras y pol(meros" Z.[Los tensoacti&os pueden reducir la tensi$n super!icial de un l(quido#

mientras que las Z[ !ibras y Z3[ pol(meros se orientan en la direcci$n principal del !lujo# lo

que limita la aparici$n de remolinos# que se traduce en reducci$n de arrastre"

%n estudio sugiere la !ormaci$n de pel(culas de pol(mero dentro de la matriB del crudo#

que lubrica y permite una reducci$n de la resistencia e!ecti&a Z9torm, et al., .>>>[# pero no

debe ser con!undido con otro tipo de lubricaci$n de !lujo# el !lujo anular central Zdiscusi$nQ

Peysson, et al# @@


77/111

'ste !en$meno tambin se ha obser&ado con el uso de reductores de arrastre# como las

meBclas de pentanol en aceites pesados Z.@ A)IQ Storm# et al"# .>>>[# conocidos como

lubricadores de !lujo"

'l problema rele&ante en el uso de aditi&os reductores de arrastre de l+te# es la di!icultad

cuando se disuel&e material polimrico en la emulsi$n de l+te# que a su &eB se encuentra

en la corriente de hidrocarburos" Las suspensiones polimricas preparados para

inyecci$n# tienen una tendencia a separarse cuando se almacena en locaciones del

campo# por ende# se necesitan equipos especiales" )ara preparar# almacenar y disol&er

pol(meros reductores de arrastre# se ha abordado mediante la !ormaci$n de una

suspensi$n de l+te inicial# luego# se modi!ica mediante la adici$n de agentes

tensoacti&os de bajo NL; Z;alance hidro!ilicoELipo!ilico[ y sol&entes que mejoran la

&elocidad de disoluci$n en una corriente de hidrocarburos# como sugiere =arris et al.

Z@@=["

%na consideraci$n adicional cuando se utiliBan estos aditi&os# es que son susceptibles a

la degradaci$n por ciBalla# cuando se disuel&en en hidrocarburo" As(# al paso a tra&s de

una bomba o restricciones en la l(nea# el pol(mero se desgasta reduciendo su e!icacia# y

en algunos casos de manera dram+tica" 'n consecuencia es importante que estos

pol(meros se en&(en en la corriente de hidrocarburos# la cual se incorpora de manera !+cil

para conseguir las caracter(sticas de !lujo necesarios"

3.5.2. D&(&=$&= %&* (,@)$ %& @,"&

Otra alternati&a para reducir los problemas asociados con la !luideB del crudo pesado y

etrapesado# principalmente de costa a!uera a las instalaciones en tierra# es la utiliBaci$n

de depresores del punto de !luideB ZPour point depressants[" Los )DD alternati&amente

conocidos como modi!icadores de cristales de para!inas# son aditi&os qu(micos que

a!ectan a la nucleaci$n# la adsorci$n o la solubilidad de las para!inas" La modi!icaci$n de

la cristaliBaci$n de la para!ina puede ayudar a deprimir el punto de !luideB del crudo#

&iscosidad y tensi$n de !luencia apreciable# que !acilitan el transporte de los crudos

para!inicos Zhanda et al, ".>>G["


78/111

,uchos compuestos de pol(meros han sido descritos como depresores del punto de

!luideB# los m+s ampliamente utiliBados para crudos pesados para!inicos est+n muy

rami!icados poliEal!aEole!ina Z;orduchoCitz y 5ialy# .>5Q 'lgamal et al# .>>5Q"" ordan et al#

.>G7[# amidas de cadena larga de +cidos grasos y poliEnEalquila crilatos

Z;achado et al# @@.[ y copolimeros de metacrilato Z)edersen y 2onningsen# @@3Q"" Da

9il"a et al# @@5Q 9ong et al" # @@7[" La aplicaci$n de depresores del punto de

congelaci$n ha sido descrito en &arias patentes ZAhlers et al"# @@3 para todos los aditi&os mejoradores de !lujo" 'l

e!ecto de la &iscosidad se modela con ito# mediante la asignaci$n de una temperatura

de !usi$n in!erior a las molculas de para!ina# en el inter&alo - .E-57# en presencia de un

aditi&o mejorador de !lujo"

2ecientemente# el rendimiento de los depresores del punto de !luideB# sobre las

propiedades reologicas de los crudos ligeros y pesados meicanos# !ue probado con

di&ersos copolimeros# basados en di!erentes combinaciones de acetato de &inilo# estireno

y nEbutilo# entre >G y 33 " 'l punto de !luideB en los crudos ligeros o pesados

disminuyo aproimadamente entre @ y .@ \-# con un estireno o copolimeros de acetato

de &inilo# respecti&amente" La &iscosidad del crudo ligero se redujo solamente a 3.3 #

mientras que para el crudo pesado# el e!ecto del ))D en la reducci$n de &iscosidad# era

perceptible a >G "


79/111

. GENERELIDADES DEL CAMPO RUBIALES

.1. U"!?@

'l campo 2ubiales es la Bona petrolera localiBada en el sureste de la -uenca de los

Llanos Orientales -olombianos" Se encuentra a ciento setenta Z.


80/111

.2. C!!)&+=)!= %&* 6!&@)$

'l yacimiento de campo 2ubiales lo constituyen las areniscas del tercio in!erior de la

!ormaci$n -arbonera# de edad 'oceno 8ard(oEOligoceno temprano# llamadasin!ormalmente Arenas ;asales# las cuales !ueron depositadas en un ambiente

predominantemente !lu&ial y reposan discordantemente sobre rocas )aleoBoicas"

'l yacimiento se encuentra entre los 5@@ y los 3@@@ pies de pro!undidad# con muy baja

sobrecarga# raB$n por la cual las rocas tienden a ser relati&amente inconsolidadas" 'n

general se presentan porosidades entre 7 y 3U y permeabilidades en el rango de 7 a

7@ Darcys# propiedades que indican una muy buena calidad de roca reser&orio

'l tipo de ambiente en el que se depositaron las Areniscas ;asales es de tipo /lu&ial# lageometr(a del yacimiento lo cali!ica como complejo porque es una combinaci$n entre

canales entrecruBados# canales con sinuosidad alta y canales tipo meandroQ los cuales

migraron y operaron de !orma lateral sobre una llanura alu&ial estable Zes decir de baja

subsidencia[# generando una &ariedad de subEambientes entre los que se encuentran:

barras# intracanales# islas# entre otros"

Las interpretaciones de los coraBones y soportado por registros muestran un dominio

!lu&ial desarrollado por un sistema estuarino" La direcci$n del sistema !lu&ial es noroeste#

en cualquier punto ubicado en la secuencia del canal# pero la direcci$n local del !lujo

puede &ariar por el car+cter sinuoso de algunos canales espec(!icos"

4ran parte de los coraBones muestran caracter(sticas de comportamiento el cual consiste

en la posici$n del canal hacia arriba generando una prdida de la calidad del yacimiento

en esa direcci$n" La base de algunos canales aislados muestra impregnaciones bajas de

hidrocarburos e intercalaciones de arcillas" 1o todo el inter&alo del canal son arenas en el

yacimiento# en la secuencia total deposicional de la roca yacimiento hay combinaciones

de canales relacionados al yacimiento como barras de puntos# barras longitudinales#diques# barras de hendidura y barras trans&ersales"

'n las arenas de mayor calidad# se identi!icaron porosidades superiores al 5U# la !acies

del canal de hendidura representa por lo general porosidades &ariables entre .< al


81/111

Los dep$sitos sobrebancarios son de!inidos con un &olumen de arcilla mayor al 7U del

total de los elementos del yacimiento"

Las caracter(sticas de la roca que controla la calidad del yacimiento es el contenido de

arcillaElutita# el contenido de estas dentro de la unidad Areniscas ;asales ocurre como

n$dulos# laminaciones y crecimientos ecesi&os de granos antignicos" 'sta distribuci$n

se obser&a en la inspecci$n de los coraBones de 2ubialesE5= y 2ubialesE7."

An+lisis realiBados a los coraBones de los poBos 2ubialesE5= y 2ubialesE7. determinaron

que la porosidad es de tipo intergranular" La unidad de Areniscas ;asales tiene un

espesor de .5@ a G@ pies de espesor y recubre el paleoBoico y su inters econ$mico" 's

caracteriBado por poseer un grano grueso a grano !ino con intercalaciones de lutitas y

carbones menores" La proporci$n ArenaElutita es de 7 U &olumen[ en estado de emulsi$n" 'l !lujo es bi!+sico porque escompuesto por crudo pesado y agua de producci$n"

De acuerdo al comportamiento de la presi$n la cual medida a una pro!undidad promedio

de la %nidad Areniscas ;asales es de ..


82/111

T!"*! 1: )ropiedades del crudo de campo 2ubiales

)ro!undidad promedio GG[# la

'mpresa -olombiana de )etr$leos Z'-O)'82OL[# y las compa*(as 8ethys )etroleum#


83/111

8umsector y Astralstae ZLas Asociadas[# !irman los contratos de )articipaci$n de 2iesgo

2ubiales y Asociaci$n )irir(" 'n el a*o de mil no&ecientos no&enta y cinco Z.">>7[# Las

Asociadas inician la eplotaci$n bajo la modalidad de Solo 2iesgo# es decir# de manera

aut$noma"

'n el a*o de mil no&ecientos no&enta y siete Z.">>


84/111

una matriB de ,eta )etroleum# ui!a )etroleum y 8ethys )etroleum# y a principios del

mes de /ebrero se alcanBa la producci$n record de >"753 bpd petr$leoQ en el mes de

abril entra en !uncionamiento el )/E Z)roduction /acility[# en el -ampo 4uaduas# con la

!inalidad de diluir y transportar ="@@@ bpd de crudos pesados pro&enientes del -ampo2ubiales"

Actualmente la parte sur de la cuenca de los Llanos es el +rea m+s importante en el

porta!olio de eploraci$n y producci$n de )aci!ic 2ubiales" All( se encuentran los campos

2ubiales y ui!a# en donde la compa*(a tiene una capacidad de producci$n cercana a los

7#@@@ bpd a boca de poBo# con la posibilidad de incrementarla aPn m+s con acti&idades

de desarrollo" Los bloques en esta +rea tambin representan la mayor(a de las reser&as

probadas y probables de la compa*(a" 8ambin# se cree que esta +rea est+ localiBadadentro de lo que se conoce como el cintur$n de crudos pesados en -olombia# un corredor

de crudo pesado que se etiende desde 6eneBuela y pasa por la cuenca de los Llanos a

la cuenca del -agu+nE)utumayo en -olombia# y continPa a 'cuador"

'l campo 2ubiales produce crudo pesado Zaproimadamente ."7 grados A)I[ y tu&o una

producci$n neta de =G#>7G bpd durante el tercer trimestre de @.. Z.=


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especi!icaciones del oleoducto# y se &ende por un precio m+s alto que el crudo pesado sin

meBclar" La producci$n meBclada es transportada por medio del oleoducto ODL a la

estaci$n ,onterrey# donde luego es en&iado por el oleoducto de Ocensa a la terminal de

-o&e*as en la costa -aribe"

Actualmente# el G=U Zy con una tendencia al alBa[ de la producci$n neta despus de

regal(as de )aci!ic 2ubiales est+ compuesta por crudo pesado Zpetr$leo con una

gra&edad in!erior a los @ grados A)I[# lo cual supone &arios retos en trminos de

producci$n# transporte# comercialiBaci$n y re!inaci$n debido a su mayor &iscosidad y

acideB# y una composici$n molecular m+s pesada"

'ste tipo de crudo es di!erente del crudo li&iano con&encional como el que se &ende bajolas re!erencias Mest 8eas Intermediate ZM8I[ o ;rent Zcerca de 3> grados A)I[# los

cuales tienen un mayor &alor econ$mico porque son m+s !+ciles de transportar y con&ertir

a productos m+s &aliosos Zpor ejemplo# gasolina["

Sin embargo# los crecientes requerimientos de na!ta o crudo li&iano Zcomo resultado del

incremento en la producci$n de crudo pesado[ generan &arios cuestionamientos#

especialmente relacionados con la disponibilidad de estos diluentes en -olombia dado el

incremento en la participaci$n de los crudos pesados en el total de la producci$n del pa(s#no s$lo por )aci!ic 2ubiales sino tambin por 'copetrol y otros actores" Adem+s de la

limitada in!raestructura de transporte para estos productos# aPn si son adquiridos en el

eterior" Adicionalmente# las compras de diluyentes Zy el costo de transportarlos del

puerto o la re!iner(a a los campos productores[ se traducen en mayores costos por barril

&endido# situaci$n que se empeora cuando la capacidad de transporte no es su!iciente o

se necesitan m+s carrotanques# poniendo presi$n a los retornos por barril de la compa*(a"

La compa*(a posee 37U de participaci$n en el Oleoducto ODL y el restante =7U

pertenece a 'copetrol" 'ste oleoducto &a del campo 2ubiales en la cuenca de los Llanos

hasta la estaci$n ,onterrey# donde se conecta con el oleoducto de Ocensa" 'l oleoducto

ODL tiene una capacidad cercana a los 35@#@@@ bpd"


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F',! 15. Sistema para el transporte de crudo pesado y na!ta en -olombia

F,&@)&: '-O)'8

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Descripcion crudo cabrutica