PROYECTO FINAL EVALUACIÓN DE RECURSOS NATURAÑES

PROPUESTA DE EXTRACCIÓN DE PETRÓLEO A PARTIR DE NANOFLUIDOS EN

PETROLERA CAÑO LIMÓN.

Presentado por:

Mauricio Camacho Rodríguez

Shirley Buitrago

Presentado a:

Docente Eliana Aldana E.

Fundación Universitaria del Área Andina

Línea de profundización IV Evaluación de recursos naturales

Bogotá D.C. Colombia.

Noviembre de 2019

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Propuesta de extracción de petróleo a partir de nanofluidos en petrolera Caño

limón.

1. Introducción

Desde hace ya varias décadas toda la industria relacionada a la extracción de

hidrocarburos, sus derivados y en especial el petróleo, han tenido un auge muy grande,
sobre todo en los tiempos actuales de industrialización, urbanización excesiva de
ciudades, todo la maquinaria del mundo, se mueve bajo el funcionamiento del petróleo,
combustible para carros y maquinaria en general, y por ahora se va a seguir requiriendo
mucho; De forma general el petróleo es un aceite mineral de color muy , menos denso
que el agua, formado por una combinación de hidrocarburos con partes de azufre,
oxígeno y nitrógeno.

El petróleo se origina a partir de una materia prima formada fundamentalmente por restos
de organismos vivos acuáticos, vegetales y animales que vivían en los mares (fósiles), y
en las cercanías del mar. Estos restos fueron atacados por bacterias anaerobias que
consumieron su oxígeno dejando únicamente moléculas de carbono e hidrógeno
llamadas hidrocarburos. Como procesamiento el petróleo sin refinación tiene pocas
aplicaciones. Para obtener los diversos derivados es necesario someterlo a un proceso
de refino, cuya operación principal es la destilación fraccionada obteniéndose una gama
de productos comerciales a partir del petróleo bruto. Entre sus principales usos esta:
combustibles, carburante y lubricante, materia prima en la industria petroquímica.
Sabiendo más acerca del petróleo y los usos importantes que tiene hoy en día, es muy
demandando y muchas empresas y países se empeñan en su extracción hasta el punto
crear confrontaciones bélicas; Igualmente ha sido motivo de debate y polémica la forma
en que es extraído y sus métodos como es el “fracking”, ya que se argumentan deterioro
al ambiente y contaminación, aunque se han implementado políticas a nivel mundial para
disminuir efectos, igualmente dejar la dependencia del petróleo que sea reemplazado
otras fuentes, la realidad es que en este mismo momento sigue siendo muy demandado
y principal fuente de economía de países que no renunciaran a esto. Por tal motivo se
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crean políticas y tecnologías para la extracción y usos de este que
intenten ser más amigables con el ambiente, recientemente se desarrolla en Colombia
una patente de extracción a partir de nanofluidos que podrá permitir un mejor proceso a
la hora de extraer el crudo.

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2. Descripción de la empresa

Para la implementación de este método se realizara en la petrolera Caño limón, en el

departamento de Arauca, ubicada entre los municipios de Arauca-Arauquita, de la
empresa ECOPEPTROL, que hace red del sistema Cañolimón-Coveñas. Ecopetrol es
una empresa de carácter comercial, organizada bajo la no forma de sociedad anónima,
del orden nacional, vinculada al Ministerio de Minas y Energía. Esta empresa empezó
actividades en la cadena del petróleo como una Empresa Industrial y Comercial del
Estado, encargada de administrar el recurso hidrocarburífero de la nación, creciendo a
medida en que otras concesiones incorporaron su operación. La empresa está dedicada
a las actividades propias de la industria y el comercio del petróleo y sus afines.

Ecopetrol S.A."es el desarrollo, en Colombia o en el exterior, de actividades comerciales

o industriales correspondientes o relacionadas con la exploración, explotación, refinación,
transporte, almacenamiento, distribución y comercialización de hidrocarburos, sus
derivados y productos.”

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3. Objetivos

3.1. Objetivo general.

Desarrollar propuesta o alternativa de un proceso de implementación de nanofluidos en

la petrolera Cañolimon, y así lograr mejorar la productividad de la empresa.

3.2 Objetivos específicos:

-Identificar producción de petróleo en la empresa para así medir cuanto contenido de

nanofluidos podría ser requerido.

-Comprobar bajos costos de operación mediante este método, procurando lograr mayor
productividad

-Desarrollar propuestas de implementación de nuevas tecnologías para procesos de

extracción de petróleo.

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4. Justificación.

La industria petrolera se encuentra en un momento de auge en el mundo, al representar

el 40% del consumo energético global . Para el año 2030, la Agencia Internacional de la
Energía (IEA por sus siglas en inglés) predice un incremento importante en el consumo
de energía primaria, incluyendo el petróleo, el carbón y el gas natural.

Los hidrocarburos, el petróleo y todos sus derivados son una industria de mucho auge y
demanda a nivel mundial por tal motivo es una de las actividades de mayor impacto y
dinamismo que existe, moviendo mucho dinero, en todo lo relacionado en estas
actividades y procesamiento; El proceso de extracción del petróleo tiende a tener ciertos
daños en el ambiente, e incluso de manera ilícita es una actividad que daña a
ecosistemas, inspirados en nuevas tecnologías nacionales, por esta problemática
planteada se proponen propuestas tecnológicas nacionales como es el caso de la
implementación de nanofluidos de sílice para el proceso de extracción de petróleo en la
petrolera cañolimon, ubicada en el departamento de Arauca; Ya que esta iniciativa fue
patentada , y a partir de los resultados obtenidos que garantizaran solución a los
problemas mencionados de ambiente y reducir costos de operación, se define el planteo
de ejecución en el desarrollo de implementar dicha técnica de extracción. Este método
consiste en que los nanofluidos actúan sobre los compuestos químicos asfaltenos, que
bloquean los poros de las rocas en los yacimientos que contienen el crudo y restringen
la producción de petróleo; El nanofluido se inyecta en el medio poroso y se deja un tiempo
en remojo, durante el cual las nanopartículas capturan los asfaltenos, permitiendo de
forma eficaz la extracción del crudo.

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5. Marco referencial.

Marco Legal

Ecopetrol S.A. es una Sociedad de Economía Mixta, de carácter comercial, organizada

bajo la forma de sociedad anónima, del orden nacional, vinculada al Ministerio de Minas
y Energía, de conformidad con lo establecido en la Ley 1118 de 2006, regida por
los Estatutos Sociales que se encuentran contenidos en la Escritura Pública No. 5314 del
14 de diciembre de 2007, otorgada en la Notaría Segunda del Círculo Notarial de Bogotá
D.C., modificados por la Escritura Pública No. 560 del 23 de mayo de 2011, otorgada en
la Notaría Cuarenta y Seis del Círculo Notarial de Bogotá D.C., la Escritura Pública No.
666 del 7 de mayo de 2013, otorgada en la Notaría Sesenta y Cinco del Círculo Notarial
de Bogotá D.C. y la Escritura Pública No. 1049 del 19 de mayo de 2015, otorgada en la
Notaría Segunda del Círculo Notarial de Bogotá D.C.

Enfoque

La sostenibilidad corporativa es un enfoque de negocios orientado a generar valor a los

accionistas y a los demás grupos de interés, al aprovechar las oportunidades y gestionar
adecuadamente los riesgos derivados de los cambios económicos, ambientales y
sociales.

Ser sostenible implica incorporar en la gestión empresarial un conjunto de criterios

económicos, sociales y ambientales que determinan la capacidad de una empresa para
generar valor a largo plazo y responder efectivamente a los desafíos mundiales.

Marco de Actuación

Desde hace algunos años, Ecopetrol S.A., redefinió su marco estratégico ambiental en
coherencia con las áreas donde explora, explota, refina y transporta hidrocarburos. La
dimensión ambiental se hizo visible dentro del marco estratégico empresarial,

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subrayando que se trata de una responsabilidad corporativa para
también hacer explícitos su reconocimiento al valor de los ecosistemas de Colombia y su
responsabilidad para con la riqueza de nuestros recursos naturales.

Así mismo dentro del marco estratégico la gestión ambiental se ve reflejada en la

excelencia operacional que debe tener cada una de nuestras operaciones y proyectos.

Nuestra Estrategia Ambiental busca desarrollar una operación en armonía y equilibrio

con nuestros grupos de interés y con el medio ambiente, reduciendo progresivamente
nuestros impactos y contribuyendo al desarrollo sostenible de las regiones.

FIGURA1. ESTRATEGIA GESTION AMBIENTAL EMPLEADA POR LA EMPRESA.

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Marco geográfico

Las instalaciones en tierra del Terminal Coveñas comprenden sistemas de recibo, de

control de presión, de medición, de almacenamiento y de despacho de los diferentes
crudos provenientes del interior del país.
El Terminal Coveñas es alimentado por los siguientes oleoductos:

Oleoducto Caño Limón Coveñas proveniente de los campos de explotación localizados

en el departamento de Arauca, con diámetros de 18", 20" y 24" y una longitud aproximada
de 780 kms. El petróleo crudo Caño Limón, proveniente de los oleoductos, pasa a través
de una instalación conocida como Estación de Medición donde se controla presión y flujo
y se mide para luego almacenarse en 2 tanques de capacidad neta de 350.000 barriles
cada uno, de propiedad de la Asociación Cravo Norte.

FIGURA2. PETROLERA CAÑOLIMON.ARAUCA.

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FIGURA3. UBICACIÓN CAÑOLIMON.

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6. Marco metodológico.

6.1Descripción del prototipo y/o equipo que podría ser creada para mejorar,
minimizar o mitigar algún impacto ambiental o problemática actual.

El petróleo está almacenado en rocas que poseen poros de tamaño microscópico,

conocidas como rocas de yacimiento. Para que pueda darse la producción de petróleo,
este debe fluir a través de estos poros y luego a través del pozo, ayudado por diferencias
de presión entre el yacimiento y la superficie. En Colombia, los crudos pesados han
tenido una participación promedio en la producción de petróleo de alrededor de 39%, y
se posicionan como un elemento importante para el crecimiento de la extracción futura
en el país, además de los yacimientos maduros y las nuevas reservas encontradas.

Los asfáltenos pueden definirse como la fracción más pesada del petróleo, insolubles
en solventes como n-heptano y n-pentano, y solubles en otros como tolueno y benceno;
estas fracciones, que se separan del crudo, parecen rocas diminutas y son fuente de
problemas de producción, dado que al ser moléculas que se asocian entre sí, pueden
formar pequeños sólidos capaces de precipitarse y depositarse en el medio poroso y a lo
largo del sistema de producción de petróleo, fenómeno denominado daño de formación
por asfáltenos. El alto contenido de asfáltenos y el bajo porcentaje de hidrocarburos con
bajo peso molecular ocasionan que el petróleo posea alta densidad y viscosidad,
condiciones que, junto con las deposiciones de asfáltenos sobre superficies de roca y
tuberías, dificultan la producción, el transporte y la refinación de crudos pesados y extra
pesados , lo cual tiene como consecuencia la disminución de las ganancias económicas.

La posibilidad de la propuesta planteada del uso de nano materiales se basa en que

aquellos con alta capacidad de adsorción, gracias a su tamaño de grano, área superficial
y composición mineral, tienen la capacidad de capturar rápidamente los asfáltenos del
crudo mucho más que la misma roca, mejorando su movilidad en el yacimiento y evitando
su agregación y su adsorción sobre la roca. El diámetro de una nanopartícula varía entre
1 y 100 nm, lo que permite un flujo adecuado de ella a través de los poros de los
yacimientos permitiendo el tratamiento dentro del medio poroso. Las nanopartículas

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pueden adsorber asfáltenos y adsorberse en la superficie de la roca,
retrasando la precipitación de estos por cambios en la presión, la temperatura y la
composición. A los yacimientos de petróleo convencionales se les aplica tratamientos
químicos y mecánicos para remover los depósitos de asfáltenos, técnicas son costosas
y temporales, debido a que los asfáltenos pueden re depositarse fácilmente. Sin
embargo, las nanopartículas han captado la atención de los investigadores, debido a sus
propiedades particulares y su posible aplicación en la industria del petróleo ya que
inhiben los asfáltenos que se encargan de dificultar el proceso de producción del crudo;
se trata de un método innovador que utiliza nanopartículas de sílice para mejorar la
productividad en yacimientos de hidrocarburos, el proceso funciona de la siguiente
manera: el nanofluido se inyecta en el medio poroso y se deja un tiempo en remojo,
durante el cual las nanopartículas capturan selectivamente los asfaltenos. Además por la
baja concentración que pueden ser aplicados, este método no tiene implicaciones en
la refinería. El nanofluido se puede adaptar a condiciones específicas, ya que son
materiales que pueden diseñarse a la medida. De igual forma cabe aclarar que la
capacidad de captura de los asfaltenos por las nanopartículas y la restauración de
la humectabilidad al agua en el medio poroso se evalúan mediante dos pruebas
experimentales en laboratorio que son adsorción de asfaltenos y medición del ángulo de
contacto.

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7. Alcance

En el caso en que la propuesta planteada se pudiera llevar a cabo el desarrollo e

implementación y experimentarse, dado este caso podría tener un impacto muy favorable
y positivo en varios aspectos como los son tecnológicos, técnicos de producción e incluso
ambientales.

Cabe subrayar que la síntesis de nanocompuestos ha despertado gran interés en los

últimos años, debido a la gran variedad de aplicaciones y nuevos materiales que se están
generando y a la importancia que tienen en la economía global actual, lo cual se estima
será cada vez mayor en el futuro; pero también se es objetivo y se planeta que se
presentan también retos y dificultades que de igual forma se pueden sobrellevar; para
cada yacimiento de petróleo, las condiciones de presión y temperatura varían; por eso es
importante encontrar en cada caso el nanomaterial que optimice el proceso de adsorción
e inhibición de la precipitación de los asfaltenos y para determinar cuál es el nanomaterial
indicado, se debe evaluar diferentes materiales mediante pruebas experimentales que se
recomiendan realizar.

con el objetivo de aplicar la nanotecnología en la recuperación mejorada de petróleo

generando fluidos de inyección compuestos por soluciones poliméricas con adición de
nanopartículas, la fabricación de un nanosistema representa un desafío, existe una
dificultad al dispersar una sustancia inorgánica de manera homogénea y a escala
nanométrica en una solución polimérica por la que no tiene afinidad. El comportamiento
de una nanopartícula, como tamaño y estado de agregación, depende fundamentalmente
del medio en que se encuentre dispersa

Esta tecnología ha sido propuesta con el objetivo de intentar mejorar o reemplazar los
procesos utilizados actualmente para remediar y prevenir los depósitos de asfaltenos y
según la información consultada, las nanopartículas se pueden obtener a costos bajos y
son efectivas a concentraciones muy bajas, por lo que utilizar “este tipo de materiales es
más barato que hacer un nanofluido con otros”, asegura Stefanía Betancur Márquez,

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estudiante del Doctorado en Ingeniería – Sistemas Energéticos de la
UNAL Sede Medellín, otra de las inventoras.

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Conclusiones

De acuerdo a la propuesta realizada se establece el planteamiento de estrategias de

innovación y desarrollo tecnológico en áreas del conocimiento específicas como es el
caso de la extracción de hidrocarburos a partir de fluidos compuestos de nano partículas,
con la intención de dejar bases acerca de la investigación del país en la creación y
desarrollo de nuevas tecnologías que puedan dar solución a problemáticas existentes o
mejorar procesos de producción en el caso puntual de la petrolera caño limón, ubicada
en el municipio de Arauca.

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Recomendaciones

El presente trabajo es netamente académico, no con fines de comercio o cambiar

políticas ya establecidas de empresas, sin embargo se deja abierta la posibilidad de que
en un futuro el método propuesto pueda ser experimentado y si es el caso fomentar
investigación y proyectos de origen nacional que puedan ser aplicados y seguir en
desarrollo en pro del desarrollo tecnológico y de nuevas técnicas de investigación y
ciencia. Seguir ampliando el tema de nuevas tecnologías más amigables con el ambiente,
más seguras, innovadoras que dado el caso de comprobarse pueda llegar a representar
una revolución y reemplazar todas las técnicas convencionales existentes en métodos de
explotación.

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Recursos y fuentes de información.

- https://www.ecopetrol.com.co/wps/portal/es/ecopetrol-web

-https://www.elespectador.com/noticias/ciencia/la-primera-patente-para-extraer-
petroleo-con-nanofluidos-es-colombiana-articulo-865991

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