Estudio del aprovechamiento de subproductos de Poliacrilato de sodio y celulosa provenientes de la industria pañalera en procesos de perforación petrolera

Abstract

En la actualidad la preocupación de las industrias a nivel mundial, en temas relacionados con el manejo de residuos industriales y su posible empleo en otros sectores productivos, impulsa el desarrollo de nuevas alternativas de aplicación, únicamente para los subproductos que representan un bajo riesgo ambiental, y que por sus características físicas y químicas, podrían representar una aplicación para otro tipo de industrias. Revisando la bibliografía se encuentra que el poliacrilato de sodio, es un polímero que se utiliza en el campo de perforación petrolera (Murray 2000) (Halliburton Baroid, 2001) (Martin, 2011). Por esta razón, se propone realizar un estudio de un subproducto obtenido en la producción de pañales desechables que consta de poliacrilato de sodio y celulosa, definido en este trabajo bajo el acrónimo de POCEL, que contiene proporciones de 38 a 53% w/w de poliacrilato de sodio, las posibles aplicaciones son: controlador de filtrado, inhibidor de hidratación, aditivo anti-acreción y controlador de pérdidas por circulación, estas propiedades se evaluarán de acuerdo a los estándares que maneja Halliburton, empresa donde se realizó el estudio. Se evalúan los diferentes efectos sobre la viscosidad causados por el polímero en un lodo de perforación base agua propuesto por Halliburton, con el objetivo de analizar la estabilidad del lodo de perforación frente a la presencia de POCEL y la viabilidad técnica para emplearlo como aditivo en dichos fluidos. Una vez obtenidos los resultados se selecciona la mejor opción, así como las mejoras que se pueden hacer para asegurar el desempeño de este polímero bajo las condiciones y características de la operación. Este documento está estructurado en cuatro capítulos, en el primero se presenta las generalidades de los lodos de perforación, sus características y principales inconvenientes durante las operaciones de perforación, el segundo muestra generalidades en cuanto a síntesis y características físico-químicas del poliacrilato de sodio empleado como absorbente en pañales desechables, el tercer capítulo expone la metodología empleada para evaluar la capacidad del POCEL para desempeñarse como controlador de filtrado, inhibidor de hidratación, como aditivo para inhibir la acreción de arcillas reactivas y para sellar fisuras, que pueden ser naturales o resultado de las operaciones de perforación, en el cuarto capítulo se analiza los resultados de la fase experimental y se selecciona la mejor alternativa de las propuestas, mediante un diseño experimental 3k analizado mediante una superficie de respuesta, se realiza las mejoras pertinentes en el desempeño del producto, teniendo en cuenta las condiciones de operación; finalmente, se realiza una estimación de costos teniendo en cuenta la materia prima requerida para obtener el producto de interés. / Abstract. Nowadays the industrial concerns about waste manage and possible use in other productive sectors, impulse new application alternatives development, only to the low ambient risk byproducts and that for their physical and chemical characteristics could represent an application to other industries. The bibliographic inspect illustrate that sodium polyacrylate is a polymer used in the oil drilling field (Murray 2000) (Halliburton Baroid, 2001) (Martin, 2011). For this reason, it is proposed to do a research about a byproduct gotten in the diaper manufacture that consist in sodium polyacrylate and cellulose called in this work as POCEL, it contains 38% to 53% sodium polyacrylate proportions the possible applications are: filtering control, hydration inhibition, anti-accretion and lost circulation additive this properties are validated using the Halliburton’s standard company where this research were done. It assess the different viscosity effects in a water base drilling fluid proposed by Halliburton with the objective to analyze the drilling mud stability in POCEL presence and the technical feasibility to use it as additive in such fluids. Once the results were gotten, the best option is selected, as well as the improvements that can be done to ensure the performance of the polymer on the operation conditions and characteristics. This project is structured in four chapters, in the first one the drilling mud’s generals are presented, their characteristics and main drawbacks during the drilling operations, the second illustrate generals about sodium polyacrylate used in the diaper synthesis and physical-chemical characteristics, the third chapter explain the methodology used to evaluate the POCEL ability to perform as filtering control, hydration inhibition, anti-accretion and to seal fractures, that can be natural or perforation results in the fourth chapter the experimental results are analyzed and the best alternative is selected, using a experimental design 3kanalyzed by a response surface where improvements in the performance of the product are done, taking into account the operation conditions and finally the preliminary economic evaluations is done to get the product, taking into account the raw materials cost.