MODELAMIENTO DEL COMPORTAMIENTO DE ASFALTENOS BASADO EN TEORÍAS DE PERTURBACIÓN DE CADENAS DE MOLÉCULAS

Abstract

Los asfaltenos son conocidos por sus problemas de precipitación durante la producción y el procesamiento de crudo, aumentando los costos dramáticamente en términos de prevención y tratamiento. La industria petrolera predice el comportamiento de fase de este tipo de componentes mediante ecuaciones de estado. Las ecuaciones de estado más utilizadas para el cálculo de las propiedades termodinámicas y el comportamiento de fases en los sistemas de hidrocarburos han sido las ecuaciones de estado cúbicas tales como PengRobinson (PR) y Soave-Redlich-Kwong (SRK) y sus muchas variantes, empleadas ampliamente en la simulación del comportamiento de los fluidos. Sin embargo, la principal limitación de estas ecuaciones de estado es que no describen adecuadamente el comportamiento de fases de mezclas de moléculas con grandes diferencias de tamaño, y que no son capaces de calcular con precisión la densidad de los líquidos. Ha surgido una nueva generación de ecuaciones de estado basadas en la mecánica estadística, que consideran las asociaciones moleculares como la ecuación de estado PC-SAFT (Perturbed-Chain Statistical Associating Fluid Theory) desarrollada por Gross y Sadowski. Esta ecuación de estado proporciona predicciones precisas acerca del punto de burbuja del aceite, la densidad de las fases gaseosa y líquida, relación gas-aceite e incluso composición de asfaltenos. En este trabajo se realizó la caracterización del crudo con base en la ecuación de estado PC-SAFT, el cálculo de los parámetros de la ecuación, el factor de compresibilidad, la densidad de saturación, la presión de burbuja y el coeficiente de estabilidad de los asfaltenos y de la mezcla, además de los cambios de la presión de burbuja con variación de la composición del CO2. Se diseñó además la herramienta AspCalc que tiene como objeto predecir el comportamiento de fases de un crudo con datos de entrada como temperatura, presión, composición, pesos moleculares, análisis SARA y la relación gas-petróleo GOR. La herramienta permite calcular la presión de burbuja, densidad y parámetros de solubilidad para el crudo objeto del análisis, y además si el usuario lo desea, puede generar gráficos de presión de burbuja versus temperatura o versus composición en masa de CO2 inyectado. Además calcula los parámetros que deben incluirse en la ecuación de estado como son: el número de segmentos (m), el diámetro de los segmentos (ζ), la energía de interacción entre los segmentos (Ɛ/k) y cada uno de sus términos término de dispersión, término de la cadena rígida, parámetros que son indispensables en los cálculos realizados con la ecuación de estado PC-SAFT. Los valores obtenidos fueron validados satisfactoriamente con resultados presentados en la literatura y con un análisis PVT de una muestra de fluido de pozo.