Espumas

Estudios y Servicios Petroleros S.R.L.
NOTA TECNICA Nº 33 Hoja 1 de 7 ESPUMAS EN SISTEMAS DE HIDROCARBUROS: ORIGEN, CONSECUENCIAS Y SOLUCIONES En el tratamiento de gas y petróleo no abunda información sobre espumas en hidrocarburos aun cuando la industria genera espumas para todas sus necesidades: perforación, terminación, tratamientos de estimulación, y limpieza de pozos. También existenproblemas derivados de la formación de espumas en tratamiento de gas (glicoles y aminas). En esta Nota Técnica abordamos únicamente el tratamiento del tema vinculado con los hidrocarburos aunque algunas cuestiones son comunes a todos los sistemas. ¿QUÉ SON LAS ESPUMAS? Cuando se intentan mezclar dos sustancias en cualquier estado pueden suceder dos cosas: a) Que ambas se disuelvan mutuamenteconstituyendo una sola fase, en este caso se forma una solución homogénea. b) Que ambas no se disuelvan entre si o bien lo hagan solo parcialmente, en este caso se forma una dispersión. Una dispersión puede presentar diferentes grados de estabilidad, la misma depende del tamaño de la sustancia dispersa en la fase continua. En teoría al menos, los sistemas de dispersión posibles según sus componentes puedenser: FASE DISPERSA Gas Liquido Sólido Gas Liquido Sólido Gas Liquido FASE CONTINUA O MEDIO DE DISPERSION Gas Gas Gas Liquido Liquido Liquido Sólido Sólido EJEMPLO

No existe - miscible Brumas Humos Espumas Emulsiones Sales Espuma de MLT A. mar rápidamente helada Sólido Sólido Vidrio rubí Una espuma es, en muchos aspectos análoga a una emulsión, esta constituida por globulos dispersos de gas envez de liquido, en fase liquida.

Estudios y Servicios Petroleros S.R.L. NOTA TECNICA Nº 33 Hoja 2 de 7 Como en las emulsiones, también en las espumas, una cuestión es la tendencia a formarse y otra diferente es su estabilidad. Si ambas se forman o se resuelven en forma instantánea o dentro de los tiempos operativos disponibles, no son mayor problema. No es usual que las sustancias químicamentepuras formen emulsiones o espumas estables, excepto cuando se encuentra presente una tercera sustancia (el agente estabilizador de la dispersión) capaz de generar una interfase de características diferentes a las fases dispersas. Los jabones, por ejemplo, son capaces de estabilizar las espumas de limpieza que generan los lavarropas y hacerlas efectivas para dispersar en las espuma la suciedad,llevándola al agua. En algunos casos, las espumas deben romperse por la adición de una cuarta sustancia tal como éter, alcoholes superiores o siliconas cuyas propiedades veremos luego. El cuarto componente es absorbido en la interfase donde interactúa con el tercer componente. Los sólidos pueden estabilizar emulsiones y espumas confiriendo estabilidad a la interfase y dificultad de ruptura. Veremosluego, que los petróleos pueden contener compuestos capaces de estabilizar espumas que no pueden resolverse en tiempos operativos. En este caso los sistemas de tratamiento necesitan, para lograrlo, que al fluido que ingrese se dosifiquen antiespumentes. Una espuma es el resultado de la incorporación mecánica de gas dentro de una fase liquida. La consecuencia es la formación de burbujas en las cualesla película de liquido rodea un volumen de gas que tiende a ascender en una columna de espuma. La estabilidad de la burbuja es función de la presión, la temperatura y la física de la interfase G-L: Elasticidad del film, formación de una capa gelatinosa y viscosidad de la interfase. La tensión superficial (tensión interfacial G-L): T, es una indicación de la tendencia de una solución a formarespuma. Es una fuerza que actúa paralela a la superficie y que se opone al intento de expansión de un área superficial: A. El trabajo requerido para expandir A es llamado energía libre superficial: G y depende de las fuerzas de cohesión e intermoleculares en la fase liquida. La expresión es: dG = γ dA. Para que se expanda A las moléculas deben moverse desde el interior del liquido a la superficie,...