MÉTODO PARA LA DISOLUCIÓN EN CONTINUO DE EMULSIONES DE POLIACRILAMIDA PARA LA RECUPERACIÓN INTENSIFICADA DE PETRÓLEO (EOR).

Método para la disolución en continuo de emulsiones de poliacrilamida para la recuperación intensificada de petróleo (EOR) Las poliacrilamidas se producen industrialmente de varias maneras: polvos, emulsiones de agua en aceite, esferillas polimerizadas en suspensión, emulsiones de agua en agua, soluciones acuosas, suspensiones en agua y alcohol, etc. Estos polímeros pueden tener propiedades físico-químicas similares y se seleccionan habitualmente en base a dos criterios: - el coste y, en este caso, se eligen los polvos; - su facilidad de manipulación y, a pesar de su coste más elevado, se eligen las emulsiones. J.W. Vanderhoff y R.M. Wiley (USP 3 284 393) descubrieron estas emulsiones en 1957. Estas emulsiones iniciales contenían micropartículas de polímeros emulsionados en un aceite mediante uno o más agentes tensioactivos, que tienen un HLB bajo (equilibrio hidrófilo-hidrófobo), de 2 a 6. Para las emulsiones que tienen una composición de este tipo, resultaba muy difícil diluir los microgeles de polímero directamente en una solución. Efectivamente, el agua de disolución tiene dificultades para penetrar en las barreras de los agentes tensioactivos. Por ello normalmente se secaban por atomización, obteniéndose un polvo que se disolvía de manera más o menos satisfactoria. En 1970, D.R. Anderson y A.J. Frisque (patente USP 3 624 019) descubrieron que es posible invertir estas emulsiones añadiendo un agente tensioactivo hidrófilo (HLB>8). Este agente tensioactivo de carácter principalmente hidrófilo permitía al agua penetrar en la micropartícula esférica del polímero y disolverla en pocos minutos. Inicialmente, este agente tensioactivo se suministraba y añadía por separado al agua de la dilución. Pero, muy rápidamente, las empresas productoras desarrollaron formulaciones, en las que era posible incorporar agentes tensioactivos inversores a la emulsión propiamente dicha, sin que después se coagularan ni resultaran desestabilizadas. Esta operación era un verdadero reto técnico, porque requería la cantidad de agente tensioactivo hidrófilo añadida estaba limitada por la coagulación o desestabilización durante el proceso de producción o durante el almacenaje. La puesta en práctica industrial de este método fue objeto de considerables investigaciones sucesivas y numerosas patentes. Sin embargo, incluso hoy, sigue existiendo limitación para invertir correctamente una emulsión, con dos factores principales: - la cantidad de agente tensioactivo hidrófilo, que el sistema puede admitir para evitar la coagulación de la emulsión durante la producción o el almacenaje, - la concentración de polímero que se alcanza cuando se disuelve la emulsión en agua. Se ha encontrado habitualmente que la cantidad máxima de agente tensioactivo hidrófilo, cuando se reúnen todos los sistemas, que es compatible con la estabilidad de la emulsión, se sitúa en torno al 5% de la emulsión. Esta cantidad es la que se observa con los agentes tensioactivos de NPD (nonilfenol etoxilado con 9 EO) más eficaces o con los alcoholes etoxilados que contienen 7-9 EO. Pueden añadirse cantidades mayores de agentes tensioactivos menos eficaces, pero no se mejora la disolución. Con tal concentración de agentes tensioactivos inversores se ha encontrado que la emulsión no puede disolverse completamente en agua en menos de 5 minutos, en una concentración de emulsión meno que 9-12 gramos/litro o en las emulsiones comerciales estándar en torno a 4-5 gramos/litro (de 4 a 5000 ppm) de polímero activo. Caso especial de recuperación intensificada de petróleo ES 2 365 840 T3 Un método de este tipo se ha descrito en el documento EP-A-0 100 963. 2 Debido a los costes del producto, la EOR emplea principalmente polvos para dar viscosidad al agua inyectada en los pozos de petróleo. Estos polvos de poliacrilamida se inyectan con una concentración final de 500 a 2000 ppm para la inyección en el pozo de petróleo con la presión del campo. En ciertos casos, en especial cuando el producto se emplea en barcos (FPSO) o en plataformas próximas a la costa (offshore), la manipulación de cantidades muy grandes de polvo entre el barco de servicio y el FPSO o la plataforma aumenta las limitaciones severas asociadas con el transporte neumático, dificultad que actualmente está por resolver. En estas situaciones, los usuarios finales prefieren emplear una emulsión, que es más fácil de transportar por los medios de bombeo estándar de instalaciones próximas a la costa (offshore). Los requisitos de estos usuarios finales son muy estrictos: disolución total en menos de 5 minutos, de forma completa y continua. Por lo tanto es necesario disolver la emulsión hasta una concentración final de 500 a 2000 ppm en una tubería del circuito, lo cual no puede obtenerse con una emulsión estable que incorpore un agente tensioactivo inversor en concentraciones que aseguren la estabilidad de la misma. El ensayo realizado en consonancia conste en medir el tiempo requerido para volúmenes determinados de solución que contienen 1000 ppm de polímero activo, para que fluya a través de un filtro. La solución está contenida en una cámara presurizada a 2 bares y el filtro tiene un diámetro de 47 mm y un tamaño de poro de 5 micras. Por consiguiente se miden los tiempos requeridos para obtener 100 ml (t100ml); 200 ml (t200ml) y 300 ml (t300ml) de líquido filtrado y se define el cociente de filtración (o relación de filtrado, denominada FR) que se expresa de este modo: t300ml - t200ml FR = --------------------- t200ml - t100ml ES 2 365 840 T3 La exactitud de la medición del tiempo es de 0,1 segundos. Por tanto, la FR indica la capacidad de la solución de polímero para taponar el filtro para dos volúmens consecutivos equivalentes. Un criterio típico de aceptabilidad en la industria es una FR < 1,5. Está claro que este nivel de filtrabilidad no puede alcanzar incluso después de varias horas de agitación en el laboratorio, y menos todavía en condiciones industriales para las concentraciones deseadas de 500 a 2000 ppm. La solución habitual tiene que incorporar además un agente tensioactivo de tipo NP9 (nonilfenol con 9 EO) o un alcohol etoxilado o alcoxilado o un sulfosuccinato de dioctilo o bien otro agente tensioactivo aniónico en una proporción muy superior al 5 % del agua de dilución. En estas condiciones, la emulsión puede superar el ensayo de filtrabilidad. Es difícil que el usuario acepte esta solución debido a que: - tienen que manipularse y almacenarse dos productos químicos diferentes en condiciones difíciles, lo cual añade costes de inversos nada despreciables, - el coste del agente tensioactivo posiblemente pone en peligro la viabilidad económica del proyecto. Resumiendo, si se quiere llevar a la práctica el uso de emulsiones inversoras en la actualidad, un experto debería elegir por tanto entre: - seguir añadiendo el agente tensioactivo inversor con los inconvenientes ya mencionados previamente; - instalaciones a gran escala para el proceso continuo o por lotes que permitan un tiempo largo de residencia, que implican costes elevados de inversión, volumen y mantenimiento. La invención se refiere a un método para disolver, en línea y de modo continuo, una emulsión inversa de (co)polímero de acrilamida hasta una concentración de inyección del polímero activo de 500 a 2000 ppm, con el fin de obtener una filtrabilidad inferior a 1,5 en menos de 5 minutos de tiempo de contacto de mezclado. Para este fin, la empresa solicitante ha desarrollado una disolución en línea de 2 fases: - una fase de dispersión en línea de concentración elevada, - una fase posterior dilución en línea hasta la concentración final deseada. 3 ES 2 365 840 T3 Más precisamente, la invención se refiere a un método de recuperación intensificada de petróleo que consiste en disolver de modo continuo una emulsión inversa estable de (co)polímero de acrilamida que contiene por lo menos un agente inversor, en dicho método: - en un primer paso se diluye previamente la emulsión en un primer mezclador estático montado en una desviación (bypass) del circuito principal de inyección de agua, hasta una concentración de (co)polímero por lo menos de 5 g/l, con preferencia entre 5 y 20 g/l, con ventaja en torno a 20 g/l, la diferencia de presión entre la salida y la entrada del mezclador es por lo menos 2 bares, con ventaja entre 2 y 10 bares, con preferencia de 10 bares, - en un segundo paso se diluye la mezcla de la dispersión del primer mezclador en un segundo mezclador estático, montado en el circuito principal de inyección de agua, hasta una concentración equivalente a la concentración de inyección de agua al pozo, situada entre 500 y 3000 ppm, en la práctica entre 1000 y 2000 ppm, la diferencia de presión entre la salida y la entrada del mezclador es por lo menos de 1 bar, con ventaja entre 1 y 3 bares, con preferencia... 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1. Método de recuperación intensificada de petróleo, que consiste en disolver de modo continuo en el agua inyectada una emulsión inversa estable de un (co)polímero de acrilamida, que contiene por lo menos un agente inversor, en el que: - en un primer paso se diluye previamente la emulsión en un primer mezclador estático montado en una desviación (bypass) del circuito principal de inyección de agua, hasta una concentración de (co)polímero de por lo menos 5 g/l, la diferencia de presión entre la salida y la entrada del mezclador es por lo menos de 2 bares, - en un segundo paso, la mezcla dispersada del primer mezclador se diluye en un segundo mezclador estático, montado en el circuito principal de inyección de agua, hasta una concentración equivalente a la concentración de inyección del agua en el pozo, situada entre 500 y 3000 ppm, la diferencia de presión entre la salida y la entrada del mezclador es por lo menos de 1 bar. - 2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la concentración de (co)polímero en el primer paso se sitúa entre 5 y 20 g/l, con ventaja en torno a 20 g/l. 3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la diferencia de presión entre la salida y la entrada del primer mezclador se sitúa entre 2 y 10 bares, con ventaja en 10 bares. 4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la diferencia de presión entre la salida y la entrada del segundo mezclador se sitúa entre 1 y 3 bares, con ventaja en 3 bares. 5. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el caudal de agua de inyección del circuito principal se sitúa entre 100 y 200 m 3 /h con una presión situada entre 40 y 200 bares gobernada por la presión de campo. 6. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenido de (co)polímero en la emulsión inversa antes de la dilución previa se sitúa entre el 20 y el 50%. 7. Instalación para llevar a la práctica el método según una de las reivindicaciones de 1 a 6, que consta sucesivamente, montado en una desviación del circuito principal de inyección de agua, un primer mezclador estático conectado con un tanque en el que se almacena la emulsión que se pretende diluir, y un segundo mezclador estático dispuesto directamente en el circuito principal. 9 ES 2 365 840 T3 ES 2 365 840 T3 11