Síntesis de la poliacrilamida, vía radical libre y estudio de su aplicación como agente de inversión en emulsiones de agua en crudo, provenientes de fosas petroleras

Abstract

En el siguiente trabajo se procedió a realizar la síntesis de la poliacrilamida vía radical libre, partiendo del monómero acrilamida y el iniciador persulfato de sodio, a fin de probar su aplicación como agente de inversión en emulsiones de agua en crudo (W/O) proveniente de fosas petroleras. Para ello se sintetizó tres poliacrilamidas, variando la relación de masa iniciador/monómero (PAA 0,2%, PAA 0,5% y PAA 1%), con el fin de obtener polímeros con diferentes pesos moleculares, los cuales fueron determinados por viscosimetría, comprobando que un aumento en la relación de masa iniciador/monómero causa una disminución en el peso molecular del polímero. Los tres polímeros sintetizados fueron caracterizados por espectroscopia de IR, DCS y TGA, observando que los resultados obtenidos por estas técnicas no arrojaron diferencias significativas para cada polímero. En los espectros de IR se observó la ausencia de las bandas características de las olefinas (C=C), así como la presencia de las bandas características de los alcanos (Csp3) y de los enlaces NH2, C=O y C-N. También se pudo determinar que las poliacrilamidas sintetizadas son polímeros con gran estabilidad a temperatura ambiente y altamente amorfos, según los resultados obtenidos por TGA y DSC respectivamente. Una vez caracterizados las poliacrilamidas sintetizadas, se procedió a realizar los ensayos de inversión de fase de la emulsión W/O proveniente de las fosas petroleras, variando algunas condiciones de formación como: relación de volumen entre las fases, tipo de surfactante, concentración de surfactante, peso molecular del polímero, pH y temperatura; observando que al emplear dicho polímero como surfactante si se logró invertir la emulsión de W/O a O/W, alcanzando la mayor estabilidad según las condiciones trabajadas, cuando se utiliza una concentración de 1,5%m/V de poliacrilamida en solución acuosa, a pH neutro y temperatura ambiente. También se pudo evidenciar que el peso del molecular de las poliacrilamidas sintetizadas no es un factor que genere una variación importante en la estabilidad de la emulsión formada. A fines comparativos y utilizando las mismas condiciones experimentales establecidas para los ensayos de inversión con la poliacrilamida, se empleo otro surfactante formado por una mezcla de polímeros (PAA-PVA), observando que dicha mezcla también logra mantener la emulsión O/W, alcanzando la mayor estabilidad (según las condiciones trabajadas) cuando se utiliza una mezcla del 10%m/m de PVA/PAA, a una concentración de 1,5%m/V en solución acuosa, a pH neutro y temperatura ambiente. También, pudo observar que la emulsión estabilizada con la mezcla es más estable que la estabilizada con poliacrilamida, lo cual se pudo comprobar por el tamaño de las gotas de la fase dispersa y el tiempo que transcurre para que ocurra la coalescencia de las mismas. Por lo que se puede asegurar que la mezcla PAA-PVA actúa como mejor surfactante que la PAA para estabilizar emulsiones de crudo en agua, en las condiciones trabajadas.