El Instituto Mexicano del Petróleo es la única institución del continente americano que cuenta con un sistema transitométrico y es uno de los pocos que lo está aplicando a nivel mundial
Una metodología única en el continente americano capaz de determinar el inicio de la formación de asfaltenos y parafinas en aceites pesados fue desarrollada por un equipo de investigación del Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), a través del proyecto D.60007: Desarrollo y aplicación de una nueva metodología para determinar envolventes de precipitación de materia orgánica (asfaltenos y ceras) por la técnica transitométrica, para el aseguramiento de flujo.
El líder del proyecto, Marco Antonio Aquino Olivos, explicó que en la actualidad hay muchas técnicas para determinar inicios de formación de la materia orgánica, como la celda PVT láser, la celda NIR, acústica, entre otras.
Las dos primeras técnicas están basadas en un principio óptico, lo cual representa un problema al analizar aceite crudo pesado debido a que éste es muy oscuro y al hacer pasar el láser a través de la muestra, la absorbancia es total y la transmitancia es nula. “Es como hacer pasar un haz de luz sobre una pared totalmente negra que está absorbiendo las longitudes de onda y no deja pasar nada de luz, lo que hace imposible detectar el inicio de la formación de materia orgánica”.
En el caso de la técnica acústica, el doctor Aquino Olivos detalló que es necesario conocer la frecuencia a la cual se debe emitir la onda, para poder detectar el inicio de la formación del agregado sin dañarlo.
“La ventaja de la técnica transitométrica es que mide tres variables termodinámicas (PVT) y una térmica, que es la señal calorimétrica. Al validar la señal de presión, volumen y temperatura con respecto a la señal calorimétrica, se ha obtenido una reproducibilidad de 95% entre ellas”, agregó.
Dijo que el objetivo de este proyecto es determinar envolventes de precipitación de materia orgánica para aceites crudos. A la fecha, se han obtenido envolventes para seis tipos de aceites que van desde 10.5 hasta 67.9 grados API; con lo cual se demostró que la metodología funciona para cualquier tipo de aceite crudo.
Indicó que derivado de esta metodología ya se presentaron solicitudes de patente en Francia, Polonia, México, Brasil, Estados Unidos y Canadá, porque en estos países se explotan aceites pesados y son el tipo de muestras para los que está enfocada esta tecnología del IMP.
Aquino Olivos comentó que parte de este proyecto también consistió en determinar envolventes de parafinas, con el fin de evitar el taponamiento de las tuberías. “En el momento de la explotación de los yacimientos costa afuera la producción puede estar expuesta a riesgos, debido a que el tirante de agua es muy grande y el aceite muy pesado, los ductos tienen gran longitud y la temperatura en el lecho marino es de alrededor de 5°C, lo que provoca la formación de parafinas. Por otra parte, si por alguna razón se llega a cerrar el árbol de válvulas en el lecho marino o se presenta un problema en el riser, daría tiempo a que las parafinas formadas se depositen”, comentó.
En este caso, expuso que validaron la metodología a través de un estándar que presenta una temperatura de punto de escurrimiento de -23.6°C, esta muestra cuenta con trazabilidad a NIST, a la cual se le hicieron pruebas a diferentes presiones, variando la temperatura para obtener la envolvente. Una vez que ya contaban con la envolvente del estándar, se realizaron pruebas para determinar las envolventes de precipitación de parafinas en aceites crudos, uno de ellos el Mataviolín-1, que tiene 10.5 grados API.
En América, el único sistema transitométrico es el del IMP
En todo el continente americano, el Instituto Mexicano del Petróleo es la única institución que cuenta con un sistema transitométrico y es una de las pocas –por no decir la única– que lo está aplicando en la industria petrolera en el ámbito mundial.
“Nosotros desarrollamos la metodología, modificamos el equipo y tenemos la patente de modificación”, puntualizó el doctor Aquino Olivos.
Comentó que en el marco del proyecto que dirige también se han desarrollado modelos termodinámicos que representan las envolventes de asfaltenos y de parafinas. Asimismo, un estudiante del Posgrado del IMP desarrolló una metodología para determinar la presión mínima de miscibilidad (PMM), de lo cual ya se tiene una solicitud de patente en registro en México. El líder de proyecto del IMP destacó que existen varias metodologías para determinar la PMM, pero que éstas no tienen principios termodinámicos como la del Instituto. “Nosotros no tenemos que estar infiriendo para determinar la PMM, sino que medimos a qué condiciones se presenta. Otra ventaja de esta metodología, con respecto a las demás, es que en el transitómetro se puede determinar a qué condiciones se forma la materia orgánica por la inyección del gas”.
Agregó que en el caso de los asfaltenos, si a un yacimiento se le inyecta un gas para hacerlo más ligero y poderlo extraer más fácilmente, éste puede promover el inicio de la formación de asfaltenos.
“Si la cantidad de gas inyectada es excesiva, podemos promover el crecimiento del agregado dentro del yacimiento y en lugar de lograr una recuperación mejorada podemos provocar daño a la formación. En cambio, si determinamos que la PMM está por arriba de donde se forma el asfalteno, podríamos recomendar a Petróleos Mexicanos o a la industria petrolera en general la cantidad óptima de gas para inyectar al yacimiento, con el fin de evitar la formación de lentillas en los yacimientos, quedando mucho hidrocarburo atrapado”, aseveró.
Finalmente, el doctor Aquino Olivos obtuvo la primera envolvente de precipitación de asfaltenos en un equipo transitométrico durante el desarrollo de la parte experimental de su tesis doctoral en Francia. Con este equipo se pudieron medir las transiciones de fase del nitrato de potasio, el cual presenta un polimorfismo de siete fases.
“Uno de los cambios que presenta es que cuando es sometido a modificaciones de temperatura a presión constante, pasa de un estado paramagnético a uno magnético, lo que lo convierte en conductor, concluyó.
