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Aplicación de tecnología ácida no corrosiva biodegradable para limpieza de pozos <= span style=3D'letter-spacing:-.2pt'>petroleros en Cuenca Oriente

Ap= plication of biodegradable non-corrosive acid technology for cleaning oil wells in the eastern basin

ARTÍCULO ORIGINAL

Recibido= : 15/01/2019

Aprobado= : 31/10/2019<= span lang=3DEN-US style=3D'font-family:"Arial","sans-serif";mso-hansi-font-famil= y:Calibri; mso-bidi-font-family:Calibri'>

 

<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:1.0pt;mso-bidi-font-size:9.5pt;font-family:= "Arial","sans-serif"; mso-hansi-font-family:Calibri;mso-bidi-font-family:Calibri'>

 

Jaramillo Espinoza Carlos https://orcid.org/= 0000-0002-0130-8328

Intermipetrol S.A cjaramilloespinoza@intermipetrol.com

Cisneros Calderón Raúl https://orcid.org/= 0000-0002-2663-3426

Intermipetrol S.A. raulcis@intermipetrol.com<= /a>

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RESUMEN=

En el pres= ente artículo se demuestra la eficacia en la aplicación de nueva tecnología ácida no corrosiva biodegradable para la limpieza = de pozos petroleros. Para su demostración se realizó ensayos de laboratorio sobre cupones metálicos con incrustaciones de carbonatos. Se tomaron dos cupones, = uno sometido al efecto de ácido HCl 12% convencional mientras que el otro cupón al efecto de la tecnología de ácido no corrosivo biodegradabl= e. De los resultados obtenidos se evidenció que el ácido no corrosivo biodegradable obtuvo mayor eliminación de carbonatos y men= or desgaste del cupón metálico. Posterior se muestra una prueba = de campo sobre un equipo con corrosión y carbonatos. La metodolog&iacut= e;a aplicada consistió en sumergir el equipo de prueba en un recipiente = en contacto con la tecnología ácida no corrosiva y se dejó= ; en remojo por un lapso de 24 horas. Posterior se recuperó el equipo de prueba verificando por observación la limpieza de éste. Con el objetivo de verificar reacciones secundarias de la tecnología &aacut= e;cida no corrosiva biodegradable al contacto con crudo de la Cuenca Oriente del <= span style=3D'letter-spacing:-.2pt'>Ecuador, se realizó un ensayo = de laboratorio de compatibilidades entre ambos fluidos observando separación de fases definida, buena tensión interfacial y poca o nula adsorción en las paredes de la botella de prueba y no = hubo formación de emulsiones ni precipitados. Los resultados obtenidos del ensayo de compatibilidad concluyen la no presencia de reacciones secundaria= s al contacto con crudo. Por &uacut= e;ltimo, se muestra una gráfica de la historia de producción de un poz= o de la Cuenca Oriente del Ecuador en la cual se señala el período= de tiempo en donde se realizaron trabajos de limpieza en el pozo con ác= ido HCl 12% y ácido no corrosivo biodegradable. A = partir de esta gráfica podemos deducir la caída y la recuperaci&oacu= te;n de producción de crudo durante los dos eventos de limpieza ácida llevada a cabo. El histórico de producción muestra que= con HCl 12%<= span style=3D'letter-spacing:-.45pt'> se obtuvo una caída de producción de 150 bppd mientras que con la tecnologí= ;a ácida no corrosivo biodegradable la caída de producción fue de 80 bppd, por lo tanto, mayor producci&oa= cute;n en el segundo caso. Dentro de las conclusiones se pone de manifiesto<= span style=3D'letter-spacing:-.45pt'> que el uso de ácido no corrosivo biodegradable elimina las incrustaciones presentes en los pozos petroleros = sin causar corrosión en los equipos mecánicos y con su propiedad biodegradable facilita la operación en campo.

Palab= ras clave:

Corrosión; carbonato; escala; incrustaciones; biodegradable; ácido; estimulación; limpieza de pozo.

ABSTRACT

This article demons= trates the effectiveness in the application of new non-corrosive biodegradable acid technology for oil well cleaning. For its demonstration laboratory tests were carried out on metal coupons with carbonate inlays comparing with conventio= nal acid. Two coupons were taken, = one of them was subjected to the effect of conventional 12% HCl acid= while the other one to the effect of biodegradable non-corrosive acid technology.= From the results obtained it was evi= denced that the non-corrosive biodegradable obtained greater elimination of carbon= ates and less wear on the metallic coupon. The methodology applied was to immerse the test equipment in a container in contact with the non- corrosive acid technology and let it soak for a period of 24 hours. Subsequently, t= he test equipment was recovered by verifying the cleanliness of this by observation. In order to verify secondary reactions of biodegradable non-corrosive acid technology in contact with crude oil from the eastern ba= sin of Ecuador, a laboratory compatibility test between both fluids was performed, observing defined phase separation= , good interfacial tension and little or any adsorption on the walls o= f the test bottle and there was no formation of emulsions or precipitates. The results obtained from the compatibility test conclude the non-presen= ce of secondary reactions to contact wit= h oil. Finally, a graph of the production history of an oil well in the eastern basin of Ecuador is shown, in which it is pointed the period of time where cleaning jobs were carried out in the well with 12% HCl acid and biodegradable non-corrosive acid. From this graph we can deduce the fall and recovery of crude oil producti= on during the two acid cleaning eve= nts carried out. The graph shows a production drop of 150 obpd with 12% HCl and a production drop of 80 = obpd with the biodegradable non-corrosive acid technology, therefore, greater production in the second case. Within the conclusions it is shown that the = use of biodegradable non-corrosive acid eliminates the scale present in the oil wells without causing corrosion in the mechanical equipment and with its biodegradable property facilitates field operation.

Key= words:

Corrosion; carbonate;= scale; incrustations; biodegradable; acid; stimulation; well cleaning.<= /span>

INTRODU= CCIÓN

La industr= ia hidrocarburífera realiza cambios constantes debido a que la operaci&oac= ute;n se vuelve más compleja al incrementar diariamente el BSW de los pozos. Esto conlleva a problemas en los pozos por varias razones, entre ellas obstrucciones debido a sólidos como por ejemplo: escala carbonatada, parafinas, asfaltenos, granos de arena, emulsio= nes, etc. De estas obstrucciones, la más común en los pozos petroleros presente en la Cuenca Oriente de la Amazonía ecuatoriana es el taponamiento por escala car= bonatada en los punzados perforados, equipos BES, bombas HPS, líneas de superficie, facilidades, entre otros. La limpieza= de estos carbonatos comprende un procedimiento operacional con solventes y ácidos inorgánicos que si bien pueden tener efectividad repre= sentan otros inconvenientes que cada vez son más problemáticos en los procesos de la operadora. Para ofrecer una limpieza de pozo eficaz y eliminando los inconvenientes asociados al us= o de químicos ácidos se ha desarrollado un nuevo esquema en base a= la utilización de un ácido biodegradable y no corrosivo.

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Figura 1: Muestra con escala (antes) y muestra sometida a limpieza ácida<= span style=3D'letter-spacing:-.55pt'> (después).

Fuente: Apex Engineerin= g. Products Corporation.<= /span>

El presente artículo se basa en la utilización de tecnología ácida no corrosiva y biodegradable (Fig.1) para su aplicación en limpieza de pozos petroleros ubicados en la Cuenca Ori= ente del Ecuador.<= /o:p>

METODOLOGÍA

La metodología empleada para su aplicación es a través de= la realización de ensayos de laboratorio con muestras metálicas,= de crudo y de escala base carbonato en contacto con la tecnología ácida no corrosiva y evidenciar sus efectos. A nivel de campo se presenta el ejemplo de un caso del trabajo en un pozo petrolero y los efectos que se tuvo en la producción del pozo.

Análisis = de corrosión en acero y aleación níquel-cobre <= /span>Se realizó un = ensayo para corroborar si el producto cumple= la propiedad de ser no corrosivo sobre piezas metálicas de acero y aleación cobre-níqu= el (CDA 706). Para ello, se elaboró el ensayo en condiciones específicas de 130ºF con dos concentraciones ácidas, una al 100% y otra al 50%.

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Tabla 1. Resultados de ensayo de tasa de corrosión de ácido no corrosivo sobre cupones metálicos.=

 

 

100% ÁCIDO

50% ÁCIDO

ACERO

0.061 in/año

0.041 in/año

CDA 706

0.007 in/año

0.007 in/año

Fuente: Calumet Associates, Inc.=

 

De los resultados obtenidos de la tabla 1, se comentó que no hay evidencia de fisuras, agujeros o algún tipo de desgaste en la superficie metálica.

Ensayo de bio-degradabilidad del ácido<= /span>

De igual m= anera se realizó un ensayo sobre el ácido con el fin de determinar = la propiedad de biodegradabilidad de este. Para ello se realizó un ensay= o bioquímico de demanda de oxígeno (BOD) el cual es un indicador de biodegradabilidad. El ensayo fue realizado bajo las especificaciones técnicas de la última edición de la S= MWW (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater= ), APHA (American Public Heal= th Association), AWWA (American Water Works Association), WPCF (Water Pollution Control= Facility).

= Tabla 2. Resultado del ensayo BOD para la certificación de biodegradabilidad del ácido de prueba.

 

<= span lang=3DEN-US style=3D'font-size:10.0pt;mso-bidi-font-size:9.5pt;font-family= :"Arial","sans-serif"; mso-hansi-font-family:Calibri;mso-bidi-font-family:Calibri'>

Fuente: ENVIRO-TEST, INC.

Con los resultados obtenidos de la tabla 2, el producto ácido es considerado como biodegradable.

Ensayo de eliminación de incrustaciones vs. corrosión en cupones metálicos de pozo

Se realizó un ensayo de laboratorio con muestras de carbonatos presente en cupones metálicos al contacto con HCl 12% y tecnología ácida no corr= osiva. Para cada ácido se realizó un ensayo por separado y se verificó el porcentaje de pérdida de peso por eliminaci&oacut= e;n de carbonato en cada cupón. Como se observa en la figura 2, la eliminación de carbonatos fue mayor en el cupón con el ácido no corrosivo biodegradable con 90 %. Por otro lado, el cupón metálico con HCl (12%) obtu= vo una pérdida de peso del 62% constatando mayor porcentaje en el primer ensayo.

Otro ensayo realizado= fue la verificación del porcentaje = de pérdida de peso en cupones metálicos limpios (sin escala) al ser sometidos por separado al contacto de HCl 12%<= span style=3D'letter-spacing:-.35pt'> y tecnología ácida no corrosiva (= Fig. 3). Después de 4 horas de ensayo con el ácido no corrosivo biodegradable se obtiene una pérdida de peso de 0.04% mucho menor a = su contraparte que obtuvo una pérdida de 0.37%. En el mismo perí= odo de tiempo el cupón en contacto con HCl 1= 2% generó mayor desgaste del cupón metálico respecto al cupón de prueba con tecnología ácida no corrosiva.

Prueba de campo sobre válvula de mariposa

Se realizó un ensayo del ácido no corrosivo biodegradable en una válvula de mariposa con incrustaciones de escala y óxido. Se sumergió dicha válvula de mariposa con presencia de escala (F= ig. 4) completa en un recipiente plástico con 5 gal de ácido no corrosivo biodegrada= ble sin realizar ningún tipo de ma= nipulación.

La reacción química entre escala y el ácido g= enera una espuma en poca cantidad que se deshace al ambiente. Al cabo de 20 minutos el ácido no corrosivo biodegradable ya había limpiado gran cantidad de escala y óxi= do presente en la muestra. Posterior, se dejó por un periodo de 24 horas en remojo.<= /o:p>

Al cabo de las 24 horas se observó que la muestra no contenía ning&uac= ute;n tipo de escala, incrustaciones u óxidos que tenía antes de realizar la prueba. Además, la muestra no mostró ningún = tipo de desgaste en su cuerpo metálico, ni tampoco en el sello de caucho, ni en el cuerpo de la válvula.

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Figura 2: Comparativa de eliminación de incrustaciones de carbonatos.

Tiempo 25 minutos. Fuente: Intermipetrol S.A.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Figura 3: Comparativa de pérdida de peso de metal por corrosión. Tiempo 4 hora= s.

Fuente: Intermipetrol S.A

 

 

 

 

1. Válvula mariposa(frontal)

 

2. Resultados después de 24 horas al contacto

con ácido no corrosivo biodegradable

 = ;

 

 

Figura 4: Comparativa del antes y el despué= s de sumergir la válvula en ácido. Tiempo de contacto fue de 24 ho= ras.

Fuente: Intermipetrol S.A.

 

Ensayo con crudo Oriente de compatibilidad<= span style=3D'mso-ansi-language:ES-EC'>

Se realizó un ensayo de compatibilidad con crudo de un pozo petrolero del Oriente ecuatoriano y el sistema ácido no corrosivo biodegradable (Fig. 5) con el objetivo de verificar si hay o no presencia de reacciones secundarias (emulsiones, precipitados) que pudiesen impedir la utilización de este ácido en pozos petro= leros. El ácido no corrosivo fue preparado en mezcla con concentraciones específicas de surfactante y solvente mutual para tener una correcta separación de fases agua-aceite.

Del ensayo= de compatibilidad realizado con crudo Oriente se puede apreciar acorde a la tabla 3, que al c= abo de un minuto ya se contó con una separación de fases B (Oscura) y a los dos minutos ya se contó con una fase A (Definida). No se observó presencia de sedimentos, emulsiones, precipitados ni de lodo asfáltico.

= Tabla No. 3: Resultados obtenidos del ensayo de compatibilidades con ácido= no corrosivo biodegradable.

 

 

Muestra de crudo Oriente

RELACIÓN

Crudo /Tto

50/50

FA

%

 

 

Tiempo 1 min

100%

B

2

100%

A

5

100%

A

10

100%

A

20

100%

A

30

100%

A

60

100%

A

% Sludge

0%

 

Sedimentos

*

 

= Elaborado por: Departamento de Petróleos, Energía y Contaminación (DPEC)-UCE.

 

<= span style=3D'mso-ansi-language:ES-EC'>

 

Figura 5: Ensayo de compatibilidades a 1 minuto y = 30 minutos. Fuente: Departamento de Petróleos, Energía y Contaminación (DPEC)-UCE.

 

Ejecución del servicio = en un pozo x del oriente ecuatoriano

En el pozo= X que se describe a continuación (Fig. 6), previo al 22 de noviembre que se observa en la gráfica, la operadora realizab= a limpiezas ácidas con HCl convencional asistido con CTU. La ope= radora realizaba esta modalidad de limpieza en el pozo X cada 3 meses. Del histórico de producción se observa una caída de producción en el pozo de alrededor de 150 bppd. Posterior al 22 de noviembre, la operador= a decide realizar trabajos de limpieza ácida con ácido no corr= osivo biodegradable en modalidad bullheading.<= span style=3D'letter-spacing:-.3pt'> La metodología aplicada en el pozo fue de realizar el bombeo del sistema ácido no corrosivo biodegradable con camión de bombeo siguiendo una línea de flujo conectada directamente al cabe= zal del pozo y circulando el sistema ácido hasta desplazar el tratamiento a la profundidad donde se encontraba identificada la obstrucción sólida de c= arbonatos (escala) en el equipo de bombeo electrosu= mergible (BES).

Con el histórico de producción se observa una caída de 80 bppd (mucho menor a los 150 bppd= de caída de producción que se obtuvo en el trabajo empleado c= on CTU y HCl 12%). La operadora obtuvo un incremen= to de producción en el pozo X y las intervenciones en este pozo X se prolongaron a periodos de 6 meses, de esta manera se redujo el númer= o de intervenciones al pozo.

 = ;

<= span style=3D'mso-ansi-language:ES-EC'>

Figura 6: Histórico de producción del pozo X. Se aprecia el cambio en la caída de producción al implementar limpiezas ácidas con ácido no corrosivo biodegradable.

Fuente: Intermipetrol = S.A

 

DISCUSI= ÓN

Acorde a los ensayos realizados y evidenciados se muestra que la tecnología ácida tiene propiedades de no corroer los metales y que es biodegradable. Adicional, los ensayos presentados también confirman estas aseveraciones en ensayos realizados en condiciones de campo. Contrastando los trabajos de limpiezas en pozos con HCl 12% y con el ácido no corrosivo biodegradable, en el segundo caso se obtienen ventajas como disminución de tiempo de contacto sobre superficies me= tálicas, reducción del desgaste sobre equipos metálicos, efecto de desgaste puntualizado ya que reacciona al contacto con carbonatos.

Por otro= lado, al ser un producto biodegradable da mayor confiab= ilidad en prolongar más aún el tiempo de exposición del &aac= ute;cido en el fondo del pozo. Este tipo de esquema de trabajo no se puede concebir al utilizar ácidos convencionales debido a que, a mayor tiempo de exposición, mayor corrosión y por ende problemas como fisuras= por tanto va a incurrir en una li= mpieza incompleta de só= lidos carbonatados. En contraste, al realizar trabajos con ácido no corrosivo biodegradable es posible disolver mayor cantidad de sólidos carbonat= ados dejando el ácido por un mayor tiempo de prolongación ya que el ácido no corros= ivo biodegradable estará = 100% enfocado en la disolución= de estos.

Por otro lado, comparando esto= s dos esquemas ácidos, especificamos que el ácido no corrosivo biodegradable no puede disolver sólidos que no correspondan a una base de carbonatos a diferencia de = un ácido convencional que puede disolver otros tipos de sóli= dos presentes en el pozo.

CONCLUS= IONES

Se determinó que el ácido no corrosivo biodegradable disuelve y elimina las incrustaciones de los equipos mecánicos con una gran eficacia y sin mayor esfuerzo en poco tiempo. El ácido no genera ningún tipo de emulsión al contacto con el crudo. La interfaz lineal que se forma en el ensayo de compatibilidades no muestra adsorción alguna lo que nos indica que el sistema ácido es co= mpatible con otros aditivos y con el crudo pues no se produjo reacciones secundarias como emulsione= s o precipitados.

De los resultados obtenidos de la comparació= ;n entre el ácido no corrosivo biodegradable y el HCL inhibido convencional se concluye que casi en el 30% fue más efectivo el ácido no corrosivo biodegradable eliminando incrustaci= ones y 98% menos corrosivo que el HCL inhibido.

En base a = los resultados determinados en el presente estudio tanto a nivel de laboratorio como su aplicación en campo podemos indicar que el ácido no corrosivo biodegradable facilita las operaciones de limpieza tanto en pozos como en equipos de superficie por varias razones; entre ellas su propiedad = de biodegradación reduce procedimientos operacionales que suelen complicar a la operadora porque este producto no requiere procesos de post tratamientos debido a que se degrada con carbonatos; es un producto qu= e no requiere regulación gubernamental, es amigable con el ambiente, con la salud y seguridad.

Adicional,= las propiedades demostradas para la tecnología ácida no corrosiva biodegradable concluyen que el mencionado ácido de estudio únicamente actúa al contacto con sólidos a base de compuestos carbonatados como la escala presente en equipos de superficie y fondo de pozo; por lo tanto el producto puede estar en el pozo por un mayor tiempo prolongado sin causar ningún tipo de daño a los componentes mecánicos.

REFERENCIAS

·         Apex Engineering Products Corporation (2018). Struvite Removal with RYDLYME. <= span style=3D'font-size:9.5pt;line-height:95%;mso-font-width:110%;mso-ansi-langu= age: ES-EC'>Recuperado de http://= www.apexengineeringproducts.com/struvite-removal/

·      =    Chicago Spectro Service Laboratory, Inc. (2014). Recuperado de http://www.chicagospectro.com

·         Corrales, E. (2013). Aplicación de nue= vas tecnologías para optimizar la producción en el campo Palanda-Yuca Sur. (Tesis de pregrado). Universidad Ce= ntral del Ecuador, FIGEMPA, Carrera de Ingeniería de Petróleos, Ecuador.

·         Cruz, D. (2015). Análisis técni= co de la implementación de estimulación matricial con unidad de = coiled tubing para optimi= zar la producción del pozo PLAN-050H de la arena Hollín en la amazon= ia ecuatoriana. (Tesis de pregrado). Universidad Tecnológica Equinoccia= l, Facultad de Ciencias de la Ingeniería, Carrera de Ingeniería = de Petróleos, Ecuador.

·         Departamento de Petróleos, Energ&iacut= e;a y Contaminación. Facultad de Química. Universidad Central del Ecuador. fig.sec= retaria.dpec@uce.edu.ec

·      =    ENVIRO-TEST, Inc. (2018). Recuperado de http:= // www.envirotestinc.com

·         Gonzales, J., (2014). Daño a la formación en pozos petroleros. (Tesis de pregrado). Universidad Naci= onal Autónoma de México. Facultad de Ingeniería, Méx= ico.

·         INTERMIPETROL. (2015). RYDLYME in Ecuador (Oil Wells).= Recup= erado de http://www.intermipetrol. com/#xl_xr_page_pr= oductos%20biodegradables

·         Leines, J. (2015). Optimización de la producción utilizando una técnica de fracturamiento alternativa en= un pozo de un campo maduro de la cuenca oriente. (Tesis de pregrado). Universi= dad Central del Ecuador, FIGEMPA, Carrera de Ingeniería de Petról= eos, Ecuador.

 

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