In this work, the catalytic aquathermolysis process of a Colombian heavy crude oil was studied. Reactivity tests were conducted in a microbatch reactor at 270 °C and saturation pressure of 5.5 MPa, during 66 h, using iron and molybdenum naphthenates in concentrations of 50−300 ppm as catalysts. The use of these catalysts reduced the gas yield from 1% to 4.2% w/w, the viscosity from 10% to 52.3% with iron naphthenate, and from 11.6% to 31.4% with molybdenum naphthenate. Crudes subjected to catalytic aquathermolysis increased their API gravity from 1.1 to 2.5 and 0.5 to 1.8 units, showing a significant decrease in complex fractions with boiling points above 340 °C and conversions in the order of 7% and 8% with respect to the precursors of molybdenum and iron naphthenates. Unlike other studies, the changes in the physical properties were correlated with changes in the chemical structure by ATR-FTIR spectroscopy. The average molecular parameters showed that the greatest differences with respect to the base crude oil were the length of the alkyl chains, the aromaticity, and the sulfurization. Results indicate different characteristics from the catalysts being studied, with iron naphthenate yielding better favorable effects in the change of the physicochemical properties of the improved crude oils. The experimental methodology proposed in this work indicates that the catalytic aquathermolysis process is a recovery method that allows for improving the properties of the crude oils, under reservoir conditions, due to the formation of products of smaller size and molecular weight.
Las reservas de petróleo hoy en día se encuentran integradas en gran medida por aceites pesados y extrapesados, de los cuales se obtienen pequeñas cantidades en su producción primaria. En este tipo de yacimientos la aplicación de métodos de recuperación térmica es una etapa importante en el programa de desarrollo y explotación de los campos. La inyección de vapor es uno de estos métodos empleados con el objetivo principal de reducir la viscosidad del crudo. En la literatura existen investigaciones experimentales las cuales recopilan evidencia de una interacción entre el vapor y el aceite en el yacimiento, permitiendo la aparición de reacciones químicas en un proceso denominado acuatermólisis, esta transformación es un resultado químico que se presenta a temperaturas entre los 200 y 325 °C típicas de la inyección de vapor. La adición del catalizador al proceso posibilita establecer un escenario donde se reduce la energía de activación necesaria generando cambios permanentes en propiedades del crudo, incluso si el calor suministrado se ha dispersado. La representación de este fenómeno mediante simulación numérica de yacimientos constituye un desafío, ya que las reacciones que gobiernan el proceso de cambios fisicoquímicos sobre el crudo presentan incidencias por parte de factores externos los cuales no pueden ser representados de manera directa por los simuladores comerciales. De esta manera, el presente trabajo se enfocó en el análisis de las investigaciones encontradas en la literatura acerca de la representación de los fenómenos fisicoquímicos, con los cuales se generó una metodología para replicar los efectos mediante simulación numérica.
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