Las parafinas son compuestos químicos pertenecientes a la familia de los hidrocarburos saturados, comúnmente encontrados en el petróleo.
Estas sustancias, que incluyen tanto cadenas lineales como ramificadas, son conocidas por su estabilidad y baja reactividad. En la industria petrolera, las parafinas pueden presentar desafíos importantes.
A temperaturas y presiones bajas, tienden a solidificarse y formar depósitos que pueden obstruir las tuberías y equipos, dificultando la extracción y el flujo del petróleo.
Por ello, es crucial implementar estrategias efectivas para manejar y prevenir estos depósitos, asegurando así una producción continua y eficiente.
¿Qué son las parafinas?
Las parafinas, también conocidas como alcanos, son hidrocarburos saturados con la fórmula general CnH2n+2. Se dividen en dos categorías principales:
- Parafinas normales (n-parafinas): Tienen una cadena lineal de átomos de carbono.
- Parafinas isomerizadas (iso-parafinas): Tienen cadenas ramificadas de átomos de carbono.
El problema de precipitación de parafinas es serio cuando se trata de crudos altamente parafínicos, o cuando las temperaturas de operación son muy bajas, especialmente costa afuera donde el fondo del mar es frío.
Algunos crudos parafínicos son livianos y suelen ser sólidos a temperatura ambiente (aproximadamente 25°C [77°F]) pero, una vez alcanzada la temperatura del punto de fluidez (cerca de los 50°C [122°F]) pueden fluir con mucha facilidad.
Otros crudos llegan a esta condición crítica a temperaturas mucho más bajas (cerca de los 0°C [32°F]), sin embargo, esta condición se alcanza fácilmente en aguas profundas. A diferencia de los asfaltenos, las parafinas siempre vuelven a fluidizarse con temperatura.
Temperatura y Presión
Las principales causas de la precipitación de parafinas están relacionadas con un descenso de la temperatura hasta valores por debajo del punto de fluidez del crudo, el cual puede deberse a:
- Irradiación de calor del crudo y gas hacia los alrededores (intercambio de calor).
- Enfriamiento producido por expansión del gas al pasar por restricciones (como es a pasarde la formación al pozo).
- Evaporación de los componentes livianos.
Estos factores, aislados o en combinación son capaces de producir la cristalización de las ceras y su depósito en las paredes de la tubería de producción, en las líneas de flujo, en los punzados (perforados) y, en casos extremos, dentro del reservorio.
Caudal de flujo
En condiciones de flujo laminar, la precipitación de las ceras aumenta con el caudal, debido a la mayor disponibilidad de partículas a ser depositadas en la superficie.
A medida que el caudal se incrementa a niveles de turbulencia, el depósito de ceras disminuye por dispersión de corte, factor predominante en condiciones de flujo turbulento.
La cera que se deposita a mayores caudales posee una mayor dureza y una mayor compactación. Sólo aquellos cristales de cera capaces de adherirse firmemente a la superficie, con buena cohesión entre ellos, resistirán a ser removidos.
El caudal mínimo propuesto para evitar la precipitación es de 0,56 pie/seg.
(Ec. 1)
Donde:
- F = Relación entre el coeficiente de difusión y la concentración de las parafinas en la solución.
- B = Una constante.
- q = Caudal de flujo laminar.
Composición del crudo
Una distribución estrecha de pesos moleculares, con una alta proporción de cadenas lineales y de componentes con más de 24 átomos de carbono (ver la distribución de longitud de cadena mostrada arriba), son características de crudos con alta propensión a la cristalización y precipitación de ceras durante su transporte y almacenamiento.
Propiedades de la superficie
Durante el proceso de deposición, los cristales de cera se adhieren a la superficie de la tubería. La presencia de ciertas películas adsorbidas (químicos, revestimientos, …) en la superficie metálica reduce la adherencia de parafinas. La naturaleza de estos compuestos determina la mojabilidad de la superficie.
A medida que la cera se deposita se mantiene en este lugar mediante fuerzas de adsorción. Los depósitos no se adhieren a los metales en sí, sino que se mantienen adheridos gracias a las rugosidades de la superficie.
La fuerza de adhesión a la superficie debe ser proporcional al área total de contacto y, por lo tanto, relacionada con la rugosidad. La cantidad depositada en superficies lisas (ej.: plásticos) es menor que en acero que siempre tiene un cierto grado de rugosidad.
Prevención y manejo de parafinas
Tratamientos químicos
- Inhibidores de parafina: Se añaden a la corriente de producción para evitar la formación de cristales de parafina.
- Disolventes de parafina: Se utilizan para disolver los depósitos existentes de parafina.
Métodos térmicos
- Inyección de vapor o agua caliente: Se utiliza para derretir los depósitos de parafina.
- Calentadores eléctricos: Se instalan en las tuberías para mantener la temperatura por encima del punto de cristalización de las parafinas.
Métodos mecánicos
- Raspadores y raspadores rotativos: Dispositivos mecánicos que se utilizan para remover físicamente los depósitos de parafina dentro de las tuberías.
- Hidráulica: El uso de presión hidráulica para desalojar los depósitos de parafina.
Monitoreo y diagnóstico
El monitoreo continuo y el diagnóstico temprano son cruciales para manejar efectivamente los problemas de parafina. Las tecnologías de monitoreo pueden incluir:
- Sensores de temperatura y presión: Para detectar condiciones propicias para la formación de parafina.
- Cámaras de inspección y herramientas de evaluación: Para identificar y evaluar la severidad de los depósitos.
Impacto económico
Los problemas de parafina pueden resultar en costos significativos debido a la reducción de la producción, el aumento de los costos de mantenimiento y la necesidad de tratamientos adicionales.
La implementación de estrategias efectivas de prevención y manejo es crucial para minimizar estos impactos económicos.
Las parafinas en los pozos de petróleo presentan un desafío significativo debido a su tendencia a formar depósitos sólidos que pueden obstruir el flujo de petróleo y reducir la eficiencia de la producción.
El manejo efectivo de las parafinas requiere una combinación de tratamientos químicos, métodos térmicos, técnicas mecánicas y un monitoreo constante para asegurar una producción continua y eficiente.
Fuente:
- (s.f.). Curso de Estimulación de Pozos. Madrid: Repsol YPF.
- Parafina. (2024, 16 de marzo). Wikipedia, La enciclopedia libre. Fecha de consulta: 03:15, marzo 16, 2024 desde https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Parafina&oldid=158837812.
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