"Study of emulsions based on ionic liquids for the oil recovery process"

1. CENTRO DE INVESTIGACIÓN E
INNOVACIÓN TECNOLÓGICA
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
Emulsiones basadas en líquidos iónicos para
el proceso de recuperación del petróleo.
PRESENTA: IRYNA IGOREVNA DEMIKHOVA
DIRECTORES:
Dra. IRINA VICTOROVNA LIJANOVA
Dra. NATALYA VICTOROVNA LIKHANOVA

2. El petróleo es el oro negro. Es la principal fuente de energia y
materia prima para la industria química.
Qué podemos obtener del petróleo?
Gasolina, kerosina, diesel
Asfaltos
2

3. Detergentes
Disolventes y pinturas, ceras
parafínicas, lubricantes
Fertilizantes y plaguicidas
3

4. Polietileno
Tejidos sintéticos
4

5. EXPLOTACIÓN DEL PETRÓLEO
1. Búsqueda de yacimientos
2. Perforación de pozos
3. Recuperación
- Primaria
- Secundaria
- Terciaria
5

6. Recuperación primaria
El petróleo se drena
naturalmente debido al
efecto del gradiente de
presión.
Recuperación secundaria
Inyección de gas para aumentar la
presión en el yacimiento y/o agua para
desplazar el petróleo.
6

7. Recuperación terciaria
7

8. Desde los años 70, los yacimientos conocidos se explotan por
recuperación con agua.
Ahora muchos yacimientos están en diclinación y se produce más y
más agua.
8

9. El problema principal es el manejo del agua contaminada.
Esta agua contiene metales pesados (Cd, V) y su salanidad es10
veces mayor que tiene el agua del mar
Para resolver esta problema:
- Purificación de agua contaminada
- Uso en el ciclo de recuperación del petroleo
Cloruros
Agua de
producción
Sulfatos
Temperatura
alta
Carbonatos
Algunos
metales
9

10. Ubicación del activo Cinco Presidentes
10

11. Muestreo
Crudo-Agua
Activo Integral Cinco
Presidentes
42 campos
19 activos
Producen
fluidos ligeros
de 20 a 35°API
40%
producción
de agua
Caracterización del agua
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12. AGUA PRODUCIDA DE YACIMIENTO PETROLERO
Yacimiento petrolero del activo “Cinco Presidentes”
Caracterizada por Emisión de Plasma
Norma EPA 6010-C para los cationes
MUESTRA Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Fe2+ Ba2+ Sr2+
Agua
1.97* 477.00 4.46* 857.4 19.95 317.10 1334
congénita
ASTM D 4327 para los aniones
MUESTRA F- Cl- NO2- Br- NO3- PO43- SO42-
Agua
congénita
444.3 18.89* <0.010 1603.7 2424.9 <0.010 1961.97
* Unidades: mg/L % peso
12

13. Salinidad de agua afecta muchas sustancias químicas como
polímeros, álcalis, y surfactantes.
La busqueda de nuevas tecnologías para la recuperación del
petróleo es un tema actual.
Proecto de investigación: “Emulsiones basados en líquidos iónicos
para el proceso de recuperación del petróleo”
13

14. Líquido iónico es una sal en estado
líquido
Base de todos los líquidos
iónicos
Se forman iones arsonio, stibonio y bismutonio.
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15. Arsino, stibino y bismutino (AsH3, SbH3, y BiH3) forman productos
tetraalquil(aril)sustituidos.
Ar4BiX no son muy estables, se
rompen en radicales Ar4Bi y
después en Ar3Bi
Prácticamente no se utilizan. Se
podrían utilizar como componentes
de los catalizadores en
polimerización, estabilizadores de
PVC, aditivos para combustibles y
medicamentos antimicrobianos.
Mayoría de iones tetrasustituidos de
arsonio son sólidos.
Se utilizan como componentes en
química analítica y medicamentos
contra sífilis.
Existen complejos de stibonio que
fácilmente se hidrolizan a bases.
Pueden utilizarse en medicina contra
Leishmaniasis y Esquistosomiasis.
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16. N-alquilquinoleinio
Catión
Tetraalquilammonio
Dialquilimidazolio
Dialquilpirrolidinio
Anión: ejemplos
Tetraalquilfosfonio
•Halogenuros
Cl-, Br-, I-
•Cianatos y
Tiocianatos
[SCN]-, [N(CN)2]-
•Alquil-sulfatos
[R SO4]-
•p-Toluensulfonatos
•Boratos
O
O
O
O
O
B
O
O
O
BF4
-, [B(CN)4]-
•Carboxilatos
R COO-
•Complejos Metálicos
•Trifluorometílicos
F
O F
F O
F S
F O
F O
•Fosfatos y Fosfitos
-, [PF3(C2F5)3]-
P(C2F5)2
O-
O
[C7H7 SO3]-
[Co(CO)4]-, FeCl4
-
[SbF6]-, AlCl4
-
F S
O
F
O
F C
O
F
N
F
S F
O
O
PF6
[PF3(C3F7)3]-
16 -
H2PO4

17. Propiedades de los LI:
- Bajo punto de fusión (depende del tamaño del catión)
- Presión de vapor muy baja ( no son volátiles).
- Alta estabilidad térmica (ruptura de molécula empieza a partir del
enlace C-N)
- Elevada estabilidad química.
- Alto poder disolvente de distintas materias orgánicas, inorgánicas
y poliméricas, polares y no polares.
- No inflamables, no corrosivos.
- Elevada conductividad iónica.
- Potentes catalizadores.
- Fácilmente reciclables.
Síntesis:
- Reacción de cuaternización
- Inercambio de anión/catión
17

18. La temperatura de fusión depende del tamaño del catión:
18

19. 19
Los fragmentos alquilo que son menos
compactos o tienen dobles enlaces
reducen significativamente la temperatura
de fusión de los líquidos iónicos.

20. 20
Alteración de la Mojabilidad inducida por Liquidos Iónicos
Doble capa eléctrica
Liquido iónico se adsorbe
sobre la superficie de la
roca arenisca y forma los
sitios hidrofóbicos
Se requiere:
- Estado liquido a temperatura ambiente
- Insolubilidad en agua ó salmuera
- Formar enlaces tipo Van der Waals con el sílice

21. 21
Emulsiones
Emulsión Aceite en Agua Emulsión Agua en Aceite
Fase Continua Fase dispersa
Las moléculas de tensoactivo se instalan en la capa entre dos fases
en un orden determinado:
- grupos polares (hidrofílico NH2, СООН, OH) se dirigen hacia el más
polar de líquidos - agua y se relacionan con ella;
- grupos no polares (hidrofóbico - metálicos, fenólicos) se dirigen
hacia la región menos polar de la fase aceite.

22. 22
Balance H-L de algunos
emulsificantes

23. 23
No-iónicos: o/w w/o
Igepal-890 Brij-92
Tween-80 Span-80

24. 25
Emulsiones o/w preparadas con concentración de 70%
Emulsión EM1 EM2 EM3
Nombre
Emulgente
Igepal-CO-
890
Igepal-CO-
890
Tergitol
Cantidad
Emulgente
3% 1% 2%
Agua 27% 29% 28%
Cantidad LI 70% 70% 70%
Total 100% 100% 100%

25. 26
Emulsión diluida hasta 1%
Desplazamiento de aceite por medio de
inyección de agua bidestilada y emulsión.
Diagrama del sistema del injección utilizado en las pruebas

26. 27
Empacamiento
de arena
Celda con
núcleo

27. 28
Composición de arenisca Berea

28. 29
Proceso de recuperación en laboratorio

29. Núcleo cortado
después de
experimento
Arena después
de experimento
30

30. 31
Gráficos de recuperación de aceite:
EM1 1%, arena EM1 1%, núcleo

31. 32
Gráficos de recuperación de aceite:
EM2 10%, arena EM2 10%, núcleo

32. 33
Gráficos de recuperación de aceite:
EM3 1%, núcleo

33. 34
Gráficos de recuperación de aceite:
EM1 1%, arena, salmuera

34. 35
Gráficos de recuperación de aceite:
EM1 1%, arena, salmuera, 2 lotes de emulsión (5 mL cada uno)

35. 36