MXPA99007712A - Proceso para separar residuos asfalticos solidosproducidos en la industria del petroleo - Google Patents

Abstract

Se utilizanésteres deácidos grasos de la fórmula general (I) R1-COO-(CnH2nO)x-R2 para separar los residuos sólidos de asfalto de la superficie de las instalaciones en la industria del petróleo o formaciones petrolíferas alrededor de los pozos de petróleo. En la fórmula (I) R1-COO-(CnH2nO)x-R2, R1 representa un radical alquilo con 6 a 22átomos de carbono o un radical (CH2)m-COOR4, R2 y R4 independientemente representan un radical alquilo con 1 a 8átomos de carbono, n es igual a 2ó3, m es 1 a 6 y x es igual a 0óun número de 1 a 12.

Description

PROCESO PARA SEPARAR RESIDUOS ASFÁLTICOS SOLIDOS PRODUCIDOS EN LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO Esta invención se refiere a un proceso y las composiciones para separar residuos de asfáltenos sólidos de la superficie del equipo de producción o la forma que rodea el pozo en la producción y procesamiento del petróleo, y al uso de ciertos esteres de ácidos grasos para este propósito.

El petróleo crudo es una mezcla compleja de diferentes hidrocarburos parafinicos y aromáticos, en donde los constituyentes individuales tienen muy diferentes propiedades químicas y físicas. Por consiguiente, tanto los constituyentes de baja viscosidad, relativamente volátiles como las fracciones de alta viscosidad parecidas a las ceras se obtienen en la destilación del petróleo crudo. Las fracciones parecidas a la cera incluyen resinas de petróleo y, en su mayor parte, asfáltenos que se dispersan en forma coloidal en la fase oleosa. Los asfáltenos consisten en una mezcla de diferentes hidrocarburos saturados, insaturados y aromáticos, más específicamente derivados de naftaleno. Estos también contienen hidrocarburos heterociclicos que a su vez parcialmente contienen iones de metales acomplejados. Los asfáltenos también son compuestos ricos en azufre, nitrógeno y oxigeno. En vista de su composición compleja, los asfáltenos generalmente se caracterizan por su solubilidad. De esta manera, la fracción de petróleo insoluble en heptano o pentano, pero soluble en tolueno, se conoce por el nombre de asfáltenos, la "disolución" de los cuales representa un proceso complejo que hasta ahora no tiene una descripción teórica completa (véase E. Y. Sheu, 0. C. Mullins, Asphaltenes — Fundamentáis and Applications, Plenum Press, New York, 1995, capitulo I y capitulo III). Los asfáltenos están presentes en la fase oleosa del petróleo crudo como coloides micelares, cuyas micelas individuales consisten en varias moléculas diferentes. Las micelas difieren en tamaño de acuerdo con la temperatura y composición de la fase oleosa. Por ejemplo, se sabe que los hidrocarburos aromáticos más ligeros en el petróleo crudo estabilizan las micelas de asfalteno. No obstante, bajo las condiciones en las que se produce el petróleo, los asfáltenos con frecuencia son precipitados que dan origen a la formación de residuos altamente viscosos, con apariencia de cera hasta sólidos sobre la superficie del equipo de producción y la formación que contiene el petróleo y que rodea el pozo. Los residuos de asfalteno bloquean los poros de la formación lo cual da origen a una reducción considerable en las tasas de producción y, en el peor de los casos, puede aún hacer completamente imposible la producción. Los residuos de asfalteno sobre las superficies del equipo de producción, por ejemplo, la tuberia de distribución o los pozos entubados de las tuberías o separadores pueden también afectar seriamente la producción. Por consiguiente, existen algunos métodos conocidos para separar los residuos de asfalteno que se presentan en la producción del petróleo. Por ejemplo, los residuos pueden ser separados mecánicamente o por tratamiento con aceite mineral caliente o con soluciones surfactantes acuosas. Sin embargo, en general, se hacen esfuerzos por separar los residuos con solventes orgánicos adecuados, más específicamente benceno, tolueno o xileno. Dado que algunos de estos compuestos no tienen propiedades disolventes adecuadas se hacen búsquedas para alternativas. De acuerdo con la enseñanza de US 5,504,063, por ejemplo, las propiedades disolventes de los hidrocarburos aromáticos antes mencionados pueden ser mejoradas mediante la adición de hasta 50% en volumen de ciertas imidazolinas N— sustituidas o los productos de condensación de poliaminas con ácidos grasos. Por el contrario, US 5,382,728 propone una mezcla especial de hidrocarburos saturados, aromáticos y poliaromáticos como disolventes adecuados para los residuos de asfalteno. Sin embargo, estos disolventes o mezclas de disolventes no pueden ser utilizadas en cualquier caso en vista de sus bajas temperaturas de inflamabilidad, su elevada volatilidad y su costo alto. Además, debido a que los materiales de trabajo tienen que cumplir con más requisitos severos respecto a la compatibilidad ambiental y con la seguridad industrial en mente, se hacen esfuerzos para evitar el uso de sustancias carcinogénicas y no seguras para la ecología. Por consiguiente, el problema considerado por la presente invención fue encontrar alternativas ecológicamente seguras para los disolventes conocidos de la técnica anterior para los residuos sólidos de asfalteno que se presentan en la producción y procesamiento de petróleo. Aunque ya se sabe que los asfáltenos pueden ser precipitados con líquidos polares como alcoholes o esteres (H. J. Neuman, I. Rahimian, G. Zenke, Analytik der Asphaltene, Erdól und Kohle — Erdgas — Petrochemle, vol. 39, No. 2, 1986), de manera sorprendente se ha encontrado- que ciertos esteres de ácidos grasos son adecuados como solventes para los residuos de asfalteno. En una primera modalidad, por tanto, la presente invención se refiere al uso de esteres de ácidos grasos correspondientes a la fórmula general (I) : R1-COO-(CnH2nO)?-R2 (I) En la cual R1 es un grupo alquilo que contiene de 6 a 22 átomos de carbono o un grupo (CH;) --COOR', R" y R" independientes entre si representan un grupo alquilo que contiene de 1 a 8 átomos de carbono, n es el número 2 ó 3 y m es un número de 1 a 6, y x es 0 ó un número de 1 a 12, para separar los residuos sólidos de asfalteno de las superficies del equipo de producción o la formación que contiene petróleo y que rodea el poso en la producción y procesamiento del petróleo. En el contexto de la presente invención, se entiende que los asfáltenos son aquellos constituyentes del petróleo crudo que, de acuerdo con DIN 51595 (diciembre de 1983) precipitan cuando se disuelve el petróleo en 30 veces el volumen de heptano a 18-28°C y que son solubles en benceno. Los residuos sólidos de asfalteno son residuos que tienen una consistencia sólida o parecida a la cera a la temperatura de tratamiento especifica a la que se expone la superficie y de la cual más de 50% en peso consiste en asfáltenos. Además de los asfáltenos, los residuos sólidos también pueden contener resinas de petróleo u otros sólidos.

Los residuos sólidos asfáltenos pueden formar sobre la superficie del equipo de producción en la producción de petróleo, entendiéndose por equipo de producción, en el contexto de la invención, cualquier equipo que entre en contacto directo con el petróleo. Este equipo incluye, por ejemplo, tubos de producción, el revestimiento del pozo y las demás líneas portadoras, tuberías, separadores, bombas y válvulas. Salvo para el revestimiento, la superficie de este equipo de producción normalmente consiste en metal, más especialmente acero, el revestimiento generalmente consiste en concreto. Sin embargo, el equipo de producción en el contexto de la invención también incluye los pasos de procesamiento del petróleo crudo que siguen al ciclo de producción real, por ejemplo la destilación de las fracciones de petróleo crudo. Los residuos de asfalteno también pueden estar presentes en la transportación de petróleo crudo a través de las tuberías o durante el almacenamiento del mismo y puede de esta manera afectar la producción. Sin embar'go, los residuos sólidos de asfalteno también se forman en la superficie de la formación que contiene petróleo rodeando el pozo, donde estos bloquean los poros de la roca lo cual da origen a una reducción considerable en la tasa de producción. Los esteres de los ácidos grasos que se utilizan de acuerdo con la invención para separar los residuos sólidos de asfalteno pueden ser sintetizados por cualquiera de los métodos conocidos por los expertos. Para este fin se hace reaccionar alcohol y ácido graso en presencia de catalizadores ácidos o básicos, opcionalmente bajo presión. Otro método para obtener esteres de ácidos grasos correspondiente a la fórmula general (I) es la transesterificación de las grasas y aceites naturales con metanol en presencia de un catalizador. Los aceites naturales adecuados son, por ejemplo aceite de colza, aceite de girasol, aceite de soya, aceite de linaza o aceite de coco. Los alcoholes adecuados que pueden ser utilizados en la síntesis de los esteres que se utilizan de acuerdo con la invención son no ramificados, como metanol, etanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, o ramificados como isopropanol, isobutanol, 2-metil o 2-etilhexanol . Los ácidos grasos saturados adecuados son ácido capróico, ácido caprílico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido aráquico o ácido behénico. Los ácidos grasos insaturados son, por ejemplo, ácido lauroléico, ácido palmitoléico, ácido oléico, ácido ricinoléico, ácido linoéico y ácido linolénico. Además de los ácidos monocarboxilicos, esteres de los ácido dicarboxilicos como ácido maléico, ácido succínico o ácido adípico, también pueden ser utilizados para la síntesis. También son adecuadas las mezclas técnicas de los esteres correspondientes a la fórmula (I) que pueden ser obtenidos, por ejemplo esterificando los ácidos grasos de la fracción superior obtenidos en la purificación de las mezclas de ácidos grasos por destilación. Las mezclas de los esteres correspondientes a la fórmula (I) también pueden ser utilizadas. Ha demostrado ser una ventaja particular y, por consiguiente, es preferible el uso de los esteres de la fórmula general (I) en la cual R" es un grupo alquilo que contiene de 6 a 10 átomos de carbono, R" es un grupo metilo y x es 0. Se prefiere el uso de las mezclas de estos esteres que se obtienen esterificando los ácidos grasos de la fracción superior que contienen de 6 a 10 átomos de carbono, con metanol. Además de los esteres de ácidos grasos antes descritos, los alcoxilatos de los esteres de ácidos grasos correspondientes a la fórmula (I) en la cual n es el número 2 ó 3 y x es un número de 1 a 12, también pueden ser utilizados de acuerdo con la presente invención. Los compuestos como estos se obtienen haciendo reaccionar los derivados de los ácidos grasos con metanol alcoxilado o por la alcoxilación directa heterogéneamente catalizada de los alquil esteres de ácidos grasos con óxido de alquileno, más específicamente óxido de etileno. Este proceso de síntesis se describe con detalle en WO 90/13533 y WO 91/15441. Se prefiere el uso de los alquil esteres de ácidos grasos alcoxilados de la fórmula general (I), en donde R: es un grupo alquilo que contiene de 8 a 16 átomos de carbono, R: es un grupo alquilo de cadena corta que contiene de 1 a 4 átomos de carbono, de preferencia un grupo metilo, n es 2 y x es un número de 2 a 6. Si se forman depósitos de asfalteno sobre la superficie del equipo de producción o la formación que rodea el pozo durante la producción de petróleo, lo cual normalmente se manifiesta en una reducción de la tasa de producción, la parte afectada del equipo de producción o el pozo se pone en contacto con los esteres de los ácidos grasos. Para este fin, se prefiere que los esteres sean bombeados a través del equipo de producción o el pozo en forma liquida a temperaturas de cuando menos 50°C para remover los depósitos. Por consiguiente, la presente invención también se refiere a un proceso para separar los residuos sólidos de asfalteno de la superficie o equipo de producción o la formación que contiene petróleo y que rodea el pozo en la producción y procesamiento del petróleo, caracterizado porque los residuos asfalteno se ponen en contacto con un éster correspondiente a la fórmula (I) en forma líquida y a una temperatura de cuando menos 50°C hasta que los residuos se han cuando menos parcialmente disuelto. En la producción de petróleo, esto se manifiesta por ejemplo en el hecho de que nuevamente se eleva la tasa de producción. El tiempo que tarda la separación de los depósitos de asfalteno dependerá de su cantidad y también de la temperatura de tratamiento. Por ejemplo, los depósitos de asfalteno se disuelven con mayor rapidez bajo las condiciones prevalentes en la superficie de la formación que contiene petróleo, a saber a presión y temperaturas elevadas (150 a 300°C) , en comparación con por ejemplo los depósitos que se encuentran en el tubo de producción debido a las temperaturas inferiores (<100°C) que prevalecen en éste. Como ya se explicó, la disolución de los residuos incluye un proceso complejo en el que los asfáltenos se disuelven en forma coloidal en la forma de micelas. El equipo de producción puede ser inundado con el éster líquido solo, aunque esto de ninguna manera es preferido por razones de costo. Además, dependiendo de la temperatura a la que se utiliza el éster y su punto de fusión, pueden surgir problemas de viscosidad durante el almacenamiento del éster puro. A temperaturas bajas, por ejemplo, en invierno tendría que utilizarse tanques con calentamiento para los compuestos con temperatura de fusión relativamente alta. Debido a esto, los esteres de preferencia se utilizan en la forma de una mezcla con un disolvente adecuado para evitar los problemas de manejo mencionados. Se ha demostrado que es una ventaja específica el uso de los esteres en mezcla con petróleo crudo, la fracción que destila desde 180 a 225°C en la destilación del petróleo crudo. En principio es posible utilizar mezclas con una proporción en peso del petróleo crudo o petróleo al éster de 1:99 a 99:1. No obstante, para los propósitos de la invención se prefiere el uso de las mezclas con cierto porcentaje de contenidos de los esteres. Por consiguiente, la presente invención también se refiere a una composición liquida que contiene petróleo crudo o petróleo para remover los residuos sólidos de asfalteno de la superficie del equipo de producción o la formación que contiene petróleo y que rodea el pozo en la producción y procesamiento del petróleo, caracterizada porque contiene más que 25% en peso de cuando menos un éster de ácido graso correspondiente a la fórmula general (I) . Las composiciones que contienen el petróleo crudo o petróleo en las cuales más que 50% en peso de los esteres correspondientes a la fórmula (I) están presentes son las composiciones particularmente preferidas. Los esteres se disuelven o dispersan en el petróleo crudo o petróleo y pueden así ser almacenadas y utilizadas sin dificultad. Además del petróleo crudo o petróleo y los esteres correspondientes a la fórmula (I), las composiciones también pueden contener otros ingredientes, por ejemplo inhibidores de la corrosión u otros disolventes conocidos para los asfáltenos e inhibidores de asfáltenos que eviten la precipitación, como puede ser imidoaminas, imidazolinas o ácidos sulfónicos aromáticos como se describe en US 5,504,063. La presente invención también se refiere a un proceso para separar los residuos sólidos de asfalteno de la superficie del equipo de producción o la formación que contiene petróleo y que rodea el pozo en la producción y procesamiento del petróleo, caracterizado porque los depósitos de asfalteno se ponen en contacto con una composición liquida que contiene el petróleo crudo o petróleo que tiene una temperatura de cuando menos 50°C y que contiene cuando menos 25% en peso de un éster correspondiente a la fórmula (I) hasta que los residuos se han, cuando menos parcialmente, disuelto.

Ejemplos Una cierta cantidad de un depósito de asfalteno (residuo de la refinería Laque en Francia) fue agitada durante 1.5 horas a 50-10°C en un recipiente de vidrio con una cantidad pesada un éster de ácido graso A-D. Los líquidos fueron entonces filtrados y el residuo de asfalteno remanente fue después lavado con heptano. Se determinó la solubilidad comparando la cantidad de asfáltenos pesada con la cantidad de residuo de asfalteno filtrado. Los resultados se establecen en la Tabla 1. Para detectar los asfáltenos en el filtrado, 30 veces el volumen de heptano fue adicionado al filtrado de acuerdo con DIN 51595 (diciembre de 1983) . Los asfáltenos fueron precipitados como se especifica.

Ester: A metil éster de ácidos grasos de aceite de colza B metil éster de los ácidos grasos de la fracción superior C metil éster de ácidos grasos de C— etoxilado con 6 moles de óxido de etileno por mol de éster D ácido graso de Ce-i4-2-etilhexil éster

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. El uso de ácidos grasos correspondientes a la fórmula general (I) : R1-COO-(CnH2nO)?-R2 (I) En la cual R1 es un grupo alquilo que contiene de 6 a 22 átomos de carbono o un grupo (CH;) r-COOR", R~ y R' independientes entre si representando un grupo alquilo que contiene de 1 a 8 átomos de carbono, n es el número 2 ó 3 y m es un número de 1 a 6, y x es 0 o un numero de 1 a 12, para separar los residuos sólidos de asfalteno de las superficies del equipo de producción o la formación que contiene petróleo y que rodea el pozo en la producción y procesamiento del petróleo.

2. El uso como se menciona en la reivindicación 1, se caracteriza porque se utilizan los esteres correspondientes a la fórmula general (I) , en la cual R~ es un grupo alquilo que contiene de 6 a 10 átomos de carbono, R2 es un grupo metilo y x es 0.

3. Un proceso para separar los residuos sólidos de asfalteno de la superficie del equipo de producción o la formación que contiene petróleo y que rodea el pozo en la producción y procesamiento del petróleo, se caracteriza porque los residuos de asfalteno se ponen en contacto con un éster correspondiente a la fórmula (I) de la reivindicación 1, en forma líquida a temperaturas de cuando menos 50°C hasta que los residuos se disuelven cuando menos parcialmente.

4. Una composición que contiene crudos o petróleo para separar los residuos sólidos de asfalteno de la superficie del equipo de producción o la formación que contiene petróleo y que rodea el pozo en la producción y procesamiento del petróleo, se caracteriza porque contiene más que 25% en peso de cuando menos un éster de ácido graso correspondiente a la fórmula general (I) de la reivindicación 1.

5. La composición, como se menciona en la reivindicación 4, se caracteriza porque contiene más que 50% en peso de cuando menos un éster de ácido graso correspondiente a la fórmula (I) •

6. Un proceso para separar residuos sólidos de asfalteno de la superficie del equipo de producción o la formación que contiene petróleo y que rodea el pozo en la producción y procesamiento del petróleo, se caracteriza porque los residuos de asfalteno se ponen en contacto con ia composición reclamada en la reivindicación 4 a temperaturas de cuando menos 50°C hasta que los residuos se han disuelto cuando menos parcialmente.