UTILIZACION DE INHIBIDORES DE INCRUSTACION VERDES Y SUSTENTABLES EN LA INDUSTRIA DE PETROLEO Y GAS 

La incrustación también puede cubrir y dañar a los equipos de terminación, tales como válvulas de seguridad y de mandriles de gas (gas artificial lift system mandrels). Las torres de enfriamiento y los intercambiadores de calor en las destilerías de petróleo, también sufren fuertes procesos de incrustación. Los fluídos de fractura hidráulica, por su parte, usualmente deben atacar incrustaciones por el agua que utilizan en áreas remotas.

En la industria gasífera, las incrustaciones se producen por incompatibilidad entre fluidos de formación, producción e inyección, presentándose en diversas zonas de la cadena de valor del gas natural, comprometiendo la integridad, buen estado y tiempo de vida útil de las instalaciones, traduciéndose en incrementos en los costos operacionales de la industria[v].

Según un trabajo, la problemática de incrustaciones viene asociada con las siguientes consecuencias principales[vi]: 

• Altos costos de producción.

• Inconvenientes en los procesos de inyección de agua para la recuperación secundaria de crudo. 

• Utilización de procesos de limpieza química y mecánica que resultan costosos y agresivos respecto a los materiales que conforman las líneas de producción. 

• Fallas prematuras en bombas y otros equipos. 

• Problemas de corrosión bajo depósito. 

En los campos donde la presencia de agua es considerable, o en aquellos en los que se utiliza inyección de agua para la recuperación secundaria de petróleo, los problemas de incrustación pueden ser más graves y pueden aumentar con el tiempo. Si esta incrustación se resuelve de manera mecánica, dicha eliminación debe llevarse a cabo cada vez con mayor frecuencia. 

Desde hace unos años, se han desarrollados métodos tanto físicos como químicos para la remoción de las incrustaciones. Los métodos físicos utilizan tratamientos mecánicos y los químicos utilizan diluciones ácidas. Los mecánicos son eficientes pero de elevado costo, a la vez que los químicos tienen menor costo pero traen problemas operacionales y un elevado costo ambiental por ser altamente contaminantes.

Por lo tanto, lo recomendable es realizar trabajos preventivos sobre los tubos o los equipos de terminación para evitar la formación de incrustaciones. Esto puede hacerse como un tratamiento complementario después de la eliminación mecánica de la incrustación. Usualmente, luego de haber controlado ciertos parámetros operacionales –como la presión, temperatura o caudal- se suelen usar los compuestos químicos. 

El problema es que el control de los parámetros operacionales es dificultoso en operaciones continuas, y por ello el uso de compuestos químicos que modifiquen la precipitación de las sales es el camino más práctico. Pero estos inhibidores de incrustaciones que interactúan con los cristales precipitados bajo diferentes mecanismos, generan un elevado costo ambiental para las empresas, a la vez que son vulnerables a los sistemas operacionales del sistema donde se aplican.

Como mencionamos anteriormente, las incrustaciones son depósitos secundarios constituidos por compuestos químicos inorgánicos presentes en un sistema antropogénico. Como se ha mencionado, esas incrustaciones pueden generarse por los cambios en las condiciones termodinámica, cinética e hidrodinámica cuando los fluidos de la formación son producidos, o por incompatibilidad fisicoquímica mutua entre fluidos de producción y fluidos de inyección, entre otras causales.  

A consecuencia de ello, se puede poner en peligro la integridad, buen estado y tiempo de vida útil de las formaciones geológicas, los pozos de producción y de inyección, las instalaciones de superficie y las tuberías, con un incremento de los costos operativos en la industria.

En resumidas cuentas, las incrustaciones originan muchos problemas en la industria del petróleo, entre los cuales destacamos los siguientes:

• Disminución en la productividad de los pozos. 

• Taponamiento en la matriz y las fracturas de la formación productora. 

• Taponamientos en la cara de la formación. 

• Obstrucción de los disparos. 

• Restricción de flujo a través de las tuberías (taponamiento del aparejo de 

• producción y las líneas de flujo) 

• Mal funcionamiento de bombas y válvulas de seguridad de superficie y fondo. 

• Imposibilidad de trabajar con línea de acero. 

• Cambios totales o parciales de líneas y accesorios.

• Costos adicionales para la recuperación de líneas y equipos mediante la 

• Utilización de métodos de remoción (métodos mecánicos y/o químicos). 

• Re-perforación de pozos productores afectados gravemente por incrustaciones. 

• Pérdida de tiempo y dinero en el mantenimiento de líneas y equipos.

• Se requieren tratamientos frecuentes (limpiezas, estimulaciones acidas e 

• Inyección cíclica de agua dulce).

• Aumentos en los costos de producción debido a la implementación de programas de control de incrustaciones (inhibidores químicos y sistemas mecánicos).

• Incrementos en el peso de las varillas de bombeo mecánico y en consecuencia aumento en la carga de levantamiento para la unidad de superficie. 

• Incremento en el costo y consumo de los combustibles debido al aumento en la presión de las bombas de transferencia, incremento de la potencia de la máquina. 

El Problema de la Incrustación en Mexico

En Mexico, la problemática de las incrustaciones en el Campo Cantarell, han originado un cúmulo de intervenciones remediativas. Uno de los principales problemas que presenta el Campo Cantarell es la producción de agua con tendencias incrustantes, debido a la alta cantidad de solidos disueltos, que al experimentar cambios termodinámicos, originan precipitación de diferentes especies minerales (sales inorgánicas). Estas sales, obstruyen el flujo dentro de las tuberías de producción y líneas de escurrimiento, generando por lo tanto la disminución de la producción del pozo y por ende del campo.[vii] Los mismos autores (García Montoya B., et al, 2015), describen varias causales en la formación de incrustaciones, entre ellas:

• Aumento o disminución de la presión

• Aumento o disminución de la temperatura

• Cambios en la velocidad y turbulencia del o los fluidos 

• Aumento o disminución de la salinidad

• Aumento o disminución del pH

• La mezcla de dos o mas aguas incompatibles

• Las operaciones de levantamiento artificial para recuperación de los hidrocarburos

La Remoción de las Incrustaciones

Las incrustaciones en la industria del petróleo pueden ser removidas por métodos mecánicos y mediante el uso de productos químicos. La selección del método para remover incrustaciones depende de: 

• La adherencia de la incrustación

• Espesor de la incrustación

• Tipo de incrustación

• Costos de remoción de la incrustación por uno o por otro método 

Los métodos pueden ser usados por separado o juntos para dar una mayor eficiencia al trabajo. [viii]

Remoción Química 

La remoción de incrustaciones con productos químicos es usualmente el método más usado sobre todo cuando las incrustaciones se ubican en puntos de difícil acceso. 

Por ejemplo, los carbonatos son muy solubles en ácido clorhídrico y, por lo tanto, se pueden disolver con menor dificultad. Las incrustaciones duras de sulfatos son más difíciles de eliminar porque tienen un grado muy bajo de solubilidad ácida.
Una vez que se ha formado la incrustación, debe ser removida para minimizar los problemas causados por la misma. 

En las líneas de flujo algunas veces las incrustaciones están cubiertas por parafinas o películas finas de aceite que obstruyen la labor del agente removedor de incrustación, en estos casos es necesario agregar surfactante al ácido para darle mayor penetración, en algunos casos es necesario inyectar solventes para diluir asfaltenos o aceite caliente para parafinas. 

Para la remoción de incrustaciones y algunos otros depósitos se utilizan los siguientes tipos de químicos: 

• Ácidos (para los carbonatos)

• Álcalis (para los sulfatos)

• Ácidos orgánicos, sales y secuestrantes. 

• Surfactantes, solventes orgánicos, etc. 

El ácido clorhídrico (HCl) es generalmente utilizado cuando el responsable de las incrustaciones es el carbonato de calcio. Esto se debe a que en presencia de HCl el pH del agua disminuye promoviendo la disolución del CaCO3. La remoción de incrustaciones con HCl ofrece beneficios en cuanto a costo y efectividad se refiere, sin embargo, este método debe ser aplicado con especial atención para prevenir problemas de corrosión en las instalaciones que puedan presentarse, a causa del bajo pH, por lo cual se utiliza el ácido en presencia de compuestos que inhiben la corrosión. 

La principal desventaja de trabajar con tratamientos de remoción química basada en ácidos o álcalis, es la aparición temprana de corrosión en las tuberías, por lo cual después de realizar este tipo de tratamientos es necesario inyectar inhibidores de corrosión. 

Por otra parte, el uso de agentes quelantes es apropiado para los sistemas donde los problemas de incrustaciones son ocasionados tanto por carbonatos como por sulfatos de calcio. Su efecto es formar complejos selectos y solubilizar los cationes metálicos divalentes (Ca2+, Ba2+, etc.) que constituyen la incrustación. Sin embargo, este método es apropiado sólo cuando las concentraciones de dichos cationes en el medio no son muy altas, de lo contrario se necesitarían grandes cantidades del agente quelante para atraparlos, lo que se traduce en altos costos del tratamiento. 

Los tratamientos químicos convencionales empleados en la mitigación de este fenómeno pueden ser de naturaleza orgánica e inorgánica. Los inorgánicos son principalmente a base de fosfatos condensados, como los polimetafosfatos o los fosfatos dimetálicos, que actúan sobre la formación de las incrustaciones atrofiando el crecimiento de los cristales (Nowack 2003), mientras que los compuestos orgánicos (polifosfatos, polifosfonatos, policarboxílicos y polimeliatos) tienen un efecto quelante sobre los iones que forman la incrustación (Nowack 2003). La mayoría de estos productos están constituidos por compuestos químicos sintéticos, poseen un alto impacto ambiental por no ser biodegradables, y adicionalmente requieren tratamiento previo para su disposición. [ix]

Remoción Mecánica

Las soluciones mecánicas para eliminar depósitos minerales ofrecen una amplia variedad de herramientas y técnicas aplicables en las tuberías de pozos y en la formación.

Los dispositivos que se introducen en tuberías y viajan a través de ellas son los llamados “diablos” y son utilizados para la remoción de depósitos incrustantes poco adheridos y para arrastrar sólidos después de un trabajo de remoción con productos químicos. Los diablos pueden ser de espuma, de platos de caucho, de cepillos y mixtos (platos de caucho con cepillos). 

En operaciones en el fondo de pozo los diablos no pueden ser utilizados, por lo tanto se emplean algunas herramientas especiales como cortadores de parafinas, cepillos para el casing y empacadores tipo squeezes. 

La Solución Tradicional de Prevención de las Incrustaciones

Como hemos analizado, las incrustaciones han sido mitigadas en gran medida  mediante el uso de las tecnologías convencionales a base de compuestos químicos (polifosfato, poliacrilatos, compuestos carboxílicos, entre otros). Sin embargo, el uso de ácidos acarrea el problema de la corrosión, con lo cual se incrementa el costo pues deben utilizarse inhibidores de corrosión. Pero la principal desventaja radica en que todas las soluciones químicas convencionales generan pasivos ambientales y representan altos costos para la industria. En resumen, son productos con alta responsabilidad ambiental.

Nuestra Solución Verde y Sustentable

En los últimos años se han desarrollado nuevas formulaciones de tratamientos químicos antiincrustantes basadas en productos sustentables, también llamados de química verde. Estas soluciones tecnológicas ofrecen eficiencias muy similares a los productos convencionales, pero con la gran ventaja que no representan ningún riesgo al medio ambiente, y están en línea con las nuevas tendencias emergentes en las políticas, reglamentos e incentivos a nivel nacional e internacional.

Aloetrade America LLC ha desarrollado productos y soluciones tecnológicas amigables con el medio ambiente que sustituyen el uso de productos contaminantes.

Aloetrade America LLC ofrece ahora un nuevo producto totalmente natural y sustentable para solucionar los graves problemas de incrustaciones generadas en la industria petrolera y de gas.

El producto STOPSCALE™ - INHIBIDOR DE INCRUSTACION PARA PETROLEO Y GAS  

STOPSCALE™ es un producto totalmente natural, sustentable y biodegradable formulado a base de polisacáridos, enzimas, aminoácidos y antraquinonas obtenidas de polímeros naturales -quitosano, nopal y aloe- para su uso como inhibidor de incrustaciones en diversos procesos de la industria de petróleo y gas. 

STOPSCALE™ es un inhibidor de incrustación para uso frecuente en la industria de petróleo y gas, para ser utilizado en forma preventiva en las formaciones geológicas, los pozos de producción y de inyección, las instalaciones de superficie y las tuberías, las torres de enfriamiento, así como los ductos de transporte, tanto de petróleo como de gas.

STOPSCALE™ es una formulación propia de Aloetrade America LLC a base de polisacáridos (manosa y galactosa), enzimas, aminoácidos y antraquinonas del aloe, polisacáridos del nopal (arabinosa y galactosa) y de polisacáridos (manosa y galactosa) y aminoácidos del quitosano, los cuales, todos ellos interactúan con los iones divalentes que causan incrustaciones como el CA++ y el MG++ 

Asimismo, los polisacáridos de estos compuestos crean una película protectora contra las incrustaciones de carbonato o de sulfato. Dichos polisacáridos tienen mecanismos de inhibición especialmente dirigidos a los cambios de nucleación de los cristales de carbonato de calcio. En los polisacáridos presentes en STOPSCALE™, la acción inhibidora de la incrustación proviene principalmente de la galactosa y la manosa presentes en el producto. 

Los polisacáridos consisten en moléculas de azúcar simples. STOPSCALE™ es un extracto purificado a base de aloe, nopal y quitosano, entre otros compuestos vegetales. Dicho aloe contiene moléculas de azúcares que tienen seis átomos de carbono, conocidas como hexosas. Estas moléculas de azúcar están compuestas por glucosa, n acetilmanosa y galactosa, las cuales se encuentran enlazadas formando cadenas cortas, largas o muy largas. Cuando esas cadenas de azúcares contienen seis o más hexosas y un peso molecular de 1000 Daltons o más, son considerados polisacáridos. Según la definición estos polisacáridos pueden ser considerado biopolímeros que presenta una repetición compleja.

El polímero natural formado por el aloe, el nopal y el quitosano ofrece excelentes resultados para la inhibición de incrustación del carbonato de calcio y una adecuada tasa de efectividad de inhibición sobre el carbonato de calcio. 

Asimismo, STOPSCALE™ no ocasiona corrosión lo cual lo diferencia de los otros ácidos convencionales usados en este tipo de tratamientos.

Por todo ello, STOPSCALE™ puede ser usado en concentraciones altas como bajas de calcio, no se precipita por causa de hidrólisis y es termalmente estable hasta los 125 grados centígrados. Puede ser usado no sólo en altas temperaturas sino también con aguas de alta dureza.

STOPSCALE™ es una combinación de componentes naturales, esto es, aloe, nopal y quitosano.

 Por ello, STOPSCALE™ es un producto totalmente natural, sustentable y biodegradable que ha sido desarrollado con el objetivo de ofrecer un producto ecológico y respetuoso del medio ambiente para las operaciones en la industria de petróleo y gas.

 

STOPSCALE™ es un producto de la química verde, que minimiza los problemas de aseguramiento de flujo en las líneas de producción de hidrocarburos y disminuye la contaminación en las actividades de producción, muy especialmente en operaciones de tipo off-shore y en operaciones de fracking, donde la contaminación es altamente cuestionada por diversos actores y la comunidad en su conjunto.

STOPSCALE™ es un producto “verde” frente a productos de la química sintética que degradan el medio ambiente. El uso de aloe, el nopal y el quitosano como desincrustante es favorable al medio ambiente en todas sus formas, pues cuida el agua, la tierra y el aire, sin contaminación alguna. 

Para mayores informaciones sobre nuestra solución tecnológica visite la pagina del producto STOPSCALE™.