Desarrollo de una Metodología para la Determinación y Análisis de Parafinas a Alta Presión
Development Of A Methodology For The Identification And Analysis Of Paraffins At High Pressure
| dc.creator | Valbuena Silva, Virginia Elizabeth | |
| dc.date | 2017-11-15T16:06:10Z | |
| dc.date | 2017-11-15T16:06:10Z | |
| dc.date | 2017-11-15 | |
| dc.date.accessioned | 2022-10-28T01:28:22Z | |
| dc.date.available | 2022-10-28T01:28:22Z | |
| dc.identifier | http://hdl.handle.net/10872/17096 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/4950605 | |
| dc.description | La cristalización de parafinas en los fluidos petroleros es un proceso que ocurre como consecuencia de los cambios en las condiciones de presión y temperatura en las que se encuentran en el yacimiento, y que disminuyen progresivamente a lo largo de los procesos de producción, transporte y almacenamiento de los mismos. Su precipitación y deposición en las superficies internas de los oleoductos requieren de la implementación de técnicas curativas y de mejoramiento de las propiedades de los fluidos a fin de disminuir las pérdidas que ocasiona su acumulación, que en algunos casos podría llegar a paralizar por completo la producción de una planta. En ese sentido, es muy importante el desarrollo de técnicas experimentales que permitan anticipar y preveer el proceso de cristalización de ceras. Para ello es necesario el diseño de técnicas que reproduzcan las condiciones reales de operación, y que permitan estimar la capacidad predictiva de los modelos termodinámicos de cambios de fase sólido- líquido en la estimación de las condiciones a las que comenzarán a aparecer cristales de ceras, así como la cantidad de sólido total que podrían formarse. Básicamente, el estudio del proceso de precipitación de parafinas se basa en la determinación de las condiciones de presión y temperatura en las que ocurre, así como la caracterización de las fases que coexisten en equilibrio. Entre las principales limitaciones de este proceso, encontramos la disponibilidad y diseño de aparatos experimentales que permitan la detección de las temperaturas de aparición de cristales y la separación de fases a alta presión, así como el desarrollo de métodos cromatográficos para la identificación y cuantificación de parafinas de alto peso molecular. En el presente trabajo de investigación se seleccionaron 3 mezclas sintéticas de parafinas de diferente composición, y se desarrolló una metodología completa de detección y filtración de cristales en un rango que se extiende de condiciones normales a 800 bar, así como un método cromatográfico de alta temperatura que permitieron llevar a cabo una evaluación del comportamiento de fases en función de la composición, presión y temperatura, así como la identificación y cuantificación de parafinas hasta nC72 y nC60, respectivamente. Los resultados de comportamiento de fases indican que los cambios de presión y temperatura tienen una gran influencia en el proceso de cristalización de ceras: los procesos de compresión isotérmica y enfriamiento isobárico disminuyen la solubilidad de las ceras y se traducen no sólo a un aumento de la cantidad de sólidos precipitados sino en una variación de la naturaleza de los mismos. Adicionalmente, como era de esperarse, el incremento de la presión del sistema generó un aumento lineal de las temperaturas de cambio de fase de las mezclas estudiadas. Por otra parte, el efecto de la composición de las mezclas estudiadas mostró tener una influencia directa en las temperaturas de cambio de fase mas no así en la cantidad de ceras precipitadas. En general, un enriquecimiento de las mezclas en parafinas pesadas, produjo un incremento en sus respectivas WAT. En resumidas cuentas, los resultados obtenidos permitieron comprobar que el efecto predominante en el proceso de cristalización de parafinas corresponde a la disminución de la temperatura de los sistemas, que conlleva a la formación de grandes cantidades de residuos sólidos. Todos estos resultados son coherentes con el comportamiento de fases esperado para mezclas de parafinas sintéticas, lo que permite inferir que la metodología experimental desarrollada, constituida por el acoplamiento de las técnicas de detección y separación de fases con la cromatografía de gases de alta temperatura, representa una herramienta útil y efectiva en el estudio del proceso de precipitación de parafinas en condiciones reales de operación, y que se sobrepuso a las limitaciones experimentales típicas de estos estudios The wax crystallization in oil fluid is a process that occurs as a result of changes in pressure and temperature conditions in which they are at the site, and which gradually decrease along the production process, transport and storage thereof. Its precipitation and deposition on the inner surfaces of pipelines require the implementation of healing techniques and improvement of fluid properties in order to reduce the losses caused by their accumulation, which in some cases could completely paralyze production a plant. In that sense, it is very important to develop experimental techniques to anticipate and predict the wax crystallization process. This requires design techniques that reproduce the real operating conditions, and to estimate the predictive ability of the models to changes in thermodynamic solid-liquid phase in the estimation of the conditions to which crystals begin to appear waxes, and the total amount of solid that may form. Basically the study of paraffin precipitation process is based on determining the pressure and temperature conditions in which it occurs, and the characterization of the phases coexist in equilibrium. Among the major limitations of this process, we found the availability and design of experimental apparatus which allow detection of the temperatures of crystals and appearance of phase separation at high pressure, and the development of chromatographic methods for the identification and quantification of paraffins high molecular weight. In the present investigation three synthetic mixtures of paraffins of different composition were selected, and a complete methodology for detection and filtration of crystals in a range extending from normal to 800 bar conditions and a high temperature chromatographic method was developed that allowed to perform an evaluation of the phase behavior as a function of composition, pressure and temperature, as well as the identification and quantification of paraffins to nC72 and nC60, respectively. The phase behavior results indicate that the changes in pressure and temperature have a great influence on the crystallization of waxes: isothermal compression processes isobaric cooling and decrease the solubility of the wax and not only translate to an increase amount of precipitated solids, but in a variation of the nature thereof. Additionally, as expected, the increase in system pressure caused a linear increase of the phase change temperature of the studied mixtures. Moreover, the effect of the composition of the studied mixtures was shown to have a direct influence on the temperatures of phase change but not in the amount of precipitated waxes. In general, enriching the mixture to heavy paraffins produced an increase in their respective WAT. In short, the results obtained showed that the predominant effect on the wax crystallization process corresponds to the decrease of the temperature of the system, which leads to formation of large amounts of solid waste. All these results are consistent with the expected behavior of mixtures of synthetic waxes phases, allowing the inference that the experimental methodology developed, consisting of the coupling of the detection techniques and phase separation with gas chromatography high temperature, represents a useful and effective in the study of paraffin precipitation process in real operating conditions tool, and overcame the typical experimental limitations of these studies. | |
| dc.language | es | |
| dc.subject | Parafinas | |
| dc.subject | termodinámica | |
| dc.subject | cambios de fase | |
| dc.subject | composición | |
| dc.subject | presión | |
| dc.subject | temperatura | |
| dc.subject | crudo | |
| dc.title | Desarrollo de una Metodología para la Determinación y Análisis de Parafinas a Alta Presión | |
| dc.title | Development Of A Methodology For The Identification And Analysis Of Paraffins At High Pressure | |
| dc.type | Thesis |