Inversão de emulsões de petróleo usando partículas sólidas

Abstract

Resumo: Na produção de petróleo são formadas emulsões tipo água em óleo (A/O), decorrente do escoamento simultâneo do petróleo e água de formação. Estas proporcionam um incremento na viscosidade, que pode ser reduzida pela inversão em emulsões de óleo em água (O/A), resultando em uma queda na perda de carga, por consequência diminuição dos custos de produção. As emulsões de petróleo A/O analisadas foram preparadas com dois tipos diferentes de petróleo à temperatura de 60 ºC, com 50 %(v/v) de água salina contendo 50 g.L-1 de NaCl. Os sólidos hidrofílicos foram acrescentados variando de 0,5 % a 8 %(m/m) em relação à água e a determinação da quantidade necessária de sólidos para inverter a emulsão, foi acompanhada por condutivimetria. A estabilidade das emulsões formadas foi verificada, a 60 ºC, pela eterminação do tempo para que se formassem duas fases durante 4 horas, para verificar a viabilidade para a produção; e durante 24 horas, para verificar a viabilidade para o transporte. Foi também avaliada a estabilidade a 20 ºC sob condição dinâmica, para reproduzir a condição de escoamento. Dois sólidos hidrofílicos foram utilizados o Aerosil® 200 e bentonita sódica. Foram realizados ensaios das propriedades eológicas, variando a temperatura de 60 ºC a 4 ºC com a taxa de cisalhamento de 20 s-1 a 250 s-1. Nestes ensaios foram verificadas reduções de viscosidade de até três ordens de grandeza. Com os dados da inversão levantados para os dois petróleos, foi testada a inversão de uma emulsão A/O produzida em campo, resultado em redução de viscosidade de uma ordem de grandeza.

Abstract: In petroleum production water-in-oil emulsions (W/O) can be found, due to simultaneous flowing of the oil and formation water. This emulsions can introduce pressure drops and large shear energy; that an be reduced for the phase inversion in oil-in-water emulsions (O/W), resulting in pressure drop and consequently cost production reduction. The petroleum emulsions W/O were prepared with two crude oils which distinct API degree at 60 ºC, with 50 %(v/v) of saline water containing 50 g.L-1 of NaCl. The hydrophilic solids content was varied between 0,5 % and 8 %, mass fraction, related to the water. The quantity of solids needed to phase inversion of the emulsion was measured by conductivimetry. The stability of the emulsions was verified, at 60 ºC, for the time determination in order to have two phases in four hours, checking the viability for production; and during 24 hours, checking the viability for transportation. Under dynamics conditions, was also noted the stability at 20 ºC, for reproduce the flowing condition. Two of the hydrophilic articles were tested in the transitional phase inversion of petroleum emulsions, Aerosil® 200 and Sodic Bentonite. Rheological measurements were carried out adjusting the temperature of the sample in the range of 60 ºC to 4 ºC, with a shear rate from 20 s-1 to 250 s-1, resulting in reductions of viscosity of until three orders of magnitude this oils. After that, the test was carried out using a oil field emulsion, produced at wellhead, containing 46% of formation water, this emulsion was inversed by the adding of a hydrophilic particles, previously dispersed in water, what means to inversion of this emulsion is necessary the combination of two phenomena of phase inversion, the catastrophic and the transitional. The rheological results shows that phase inversion can reduce the viscosity until one order of magnitude.