Desidratação Desemulsificante em água produzida

O aditivo desemulsificante para petróleo bruto é um dos principais agentes químicos no tratamento de fluidos produzidos na extração de petróleo e gás. 

Sua principal função é romper as emulsões estáveis de óleo e água nos fluidos produzidos, permitindo a separação eficiente de óleo e água e estabelecendo a base para a coleta e transporte subsequentes de petróleo bruto, refino e tratamento adequado de esgoto. 

A explicação a seguir é apresentada a partir dos aspectos de histórico da aplicação, mecanismo de ação, cenários específicos e pontos-chave: 

1. Histórico de Aplicação da Desidratação com Desemulsificantes em Água Produzida: Formação e Perigos de Emulsões em Fluidos Produzidos Durante a extração de petróleo e gás, o petróleo bruto se mistura com a água da formação e com a água injetada (como injeção de água e soluções poliméricas na recuperação secundária/terciária de petróleo) sob os efeitos de alta pressão, cisalhamento e agitação. Enquanto isso, os emulsificantes naturais presentes na formação (como asfaltenos, resinas, parafina, partículas de argila, etc.) adsorvem na interface óleo-água, formando emulsões estáveis (comumente água em óleo (A/O) ou óleo em água (O/A), ou emulsões complexas). 

Essas emulsões estáveis podem causar os seguintes problemas: aumento do teor de água no petróleo bruto, o que eleva o consumo de energia para transporte (a presença de água aumenta a viscosidade e a densidade). No refino subsequente, a água pode causar corrosão de equipamentos e envenenamento do catalisador. Se o esgoto oleoso for despejado diretamente, poluirá o meio ambiente e resultará em desperdício de recursos petrolíferos. A alta estabilidade da emulsão pode obstruir oleodutos e equipamentos, afetando a eficiência da extração. 

2. Mecanismo de ação do aditivo desemulsificante para petróleo bruto.

Aditivo desemulsificante para petróleo bruto interrompe a estabilidade das emulsões e promove a separação óleo-água através dos seguintes métodos: 

1). Adsorção competitiva na interface: aditivos desemulsificantes para moléculas de agentes de petróleo bruto (como poliéteres e aminas) têm maior probabilidade de adsorver na interface óleo-água do que emulsificantes naturais, substituindo os emulsificantes originais e enfraquecendo a resistência do filme interfacial. 

2). Redução da tensão interfacial: Os grupos hidrofílicos-lipofílicos do aditivo desemulsificante para moléculas de agente de petróleo bruto (com um valor de HLB apropriado) podem reduzir a tensão interfacial entre o óleo e a água, facilitando a colisão e a coalescência de pequenas gotas. 

3) Destruição da Estrutura do Filme Interfacial: Alguns aditivos desemulsificantes (como os catiônicos) podem neutralizar a carga dos emulsificantes naturais (que são carregados negativamente), destruindo a estabilidade elétrica do filme interfacial. Ou, por meio do emaranhamento das cadeias moleculares, a fragilidade do filme interfacial aumenta, tornando-o propenso à ruptura. 

4). Promoção da Coalescência de Gotículas: A desidratação no agente de água produzida pode conectar várias gotículas pequenas por meio de um efeito "bridging", promovendo sua agregação em gotículas grandes, que eventualmente se depositam e se separam devido à diferença de densidade. 

3. Cenários de aplicação específicos 

A aplicação do agente de desidratação na água produzida abrange todo o processo de tratamento do fluido produzido. Os principais cenários incluem: 

1). Cabeça de Poço e Ligações de Coleta e Transporte - Após o fluido produzido ser descarregado da cabeça de poço, ele passa por uma separação preliminar (como em uma remoção de água livre). A adição de um agente desidratante de emulsão desemulsificante neste momento pode remover rapidamente a água livre, reduzindo o teor de água do petróleo bruto (de mais de 50% para menos de 10%) e diminuindo a carga de tratamento subsequente. Para petróleo bruto de alta viscosidade e alto teor de parafina, aditivos desemulsificantes para agentes de petróleo bruto são frequentemente usados em combinação com redutores de viscosidade e inibidores de parafina para melhorar a eficiência de coleta e transporte. 

2) Processo de Desidratação de Petróleo Bruto

Desidratação Termoquímica: Adiciona-se um agente desidratante à água produzida sob condições de aquecimento (40-80 °C, reduzindo a viscosidade), e a maior parte da água é separada por sedimentação estática. Adequado para emulsões de estabilidade média a baixa. 

Desidratação eletroquímica: para emulsões de alta estabilidade (como as do tipo A/O com alto teor de emulsificantes), sob a ação de um campo elétrico (gotículas de água se movem direcionalmente com carga), combinadas com um desemulsificante para promover a colisão e a coalescência de gotículas de água, reduzindo, em última análise, o teor de água do petróleo bruto para menos de 0,5% (atendendo ao padrão de exportação). 

3).Tratamento de Esgoto Oleoso 

O esgoto gerado após a desidratação dos fluidos produzidos possui alto teor de óleo (1000-10000 mg/L) e necessita de tratamento adicional (para atender aos padrões de reinjeção ou descarte). Para a emulsão do tipo O/A no esgoto, é necessário adicionar um aditivo desemulsificante hidrossolúvel para óleo bruto a fim de romper a película interfacial das gotículas de óleo, fazendo com que estas se aglutinem e flutuem. Em seguida, por meio de processos como flotação e filtração, o teor de óleo é reduzido para menos de 10 mg/L. 

4). Tratamento de Fluidos Especiais Produzidos 

Fluidos produzidos pela Recuperação Terciária de Petróleo: como fluidos produzidos por inundação de polímeros (contendo PAM) e inundação de ASP (contendo álcalis, surfactantes e polímeros). As emulsões apresentam estabilidade extremamente alta. São necessários agentes especiais de desidratação resistentes a sais e álcalis na água produzida (como polieteraminas modificadas e copolímeros em bloco), e a desemulsificação é alcançada por meio de uma estrutura molecular resistente a ambientes agressivos. 

Fluidos Produzidos com Óleo Pesado/Extrapesado: Devido ao alto teor de asfaltenos e resinas, as emulsões apresentam alta viscosidade. A desidratação em água produzida requer agentes com alto valor de HLB (como copolímeros em bloco de polioxietileno-polioxipropileno), combinados com altas temperaturas (100-200 °C) para aumentar a desemulsificação. 

4. Seleção e pontos de aplicação do aditivo desemulsificante para petróleo bruto 

1). Compatibilidade: O tipo de agente desidratante desemulsificante deve ser selecionado de acordo com o tipo de emulsão (A/O ou O/A), as propriedades do petróleo bruto (densidade, viscosidade, composição dos emulsificantes) e a qualidade da água (grau de mineralização, pH). Os desemulsificantes não iônicos são os mais amplamente utilizados (como os poliéteres); os desemulsificantes catiônicos são adequados para sistemas com alto teor de argila. 

2. Controle de Dosagem: A dosagem geralmente é de 50 a 500 mg/L (com base no fluido produzido). Dosagem excessiva pode causar emulsificação secundária, e a dosagem ideal precisa ser determinada por meio de testes em frascos. 

3. Coordenação do processo: O efeito de desemulsificação está intimamente relacionado à temperatura, ao tempo de residência e à intensidade da agitação (por exemplo, altas temperaturas aceleram a desemulsificação, mas aumentam o consumo de energia, e um equilíbrio precisa ser alcançado). 

4. Requisitos ambientais: Deve-se dar preferência a agentes desidratantes desemulsificantes biodegradáveis e de baixa toxicidade (como produtos de polímeros naturais modificados) para evitar a poluição do solo ou das águas subterrâneas. 

5. Tendências de desenvolvimento Com o avanço da extração de petróleo e gás em direção a poços profundos, óleos pesados e campos de recuperação de petróleo terciário, a desidratação de emulsões desemulsificantes está se desenvolvendo em direção a:

alta eficiência (baixa dosagem, desemulsificação rápida), multifuncionalidade (combinando desemulsificação, redução de viscosidade e prevenção de incrustações), respeito ao meio ambiente (biodegradável) e inteligência (projeto personalizado da estrutura molecular para fluidos produzidos específicos) para atender aos requisitos de tratamento de fluidos produzidos complexos. 

Em resumo, o agente desidratador desemulsificante é crucial para atingir a purificação do petróleo bruto e o tratamento de esgoto em conformidade, interrompendo precisamente a estabilidade das emulsões nos fluidos produzidos, influenciando diretamente o desempenho econômico e ambiental da extração de petróleo e gás.

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