Para atender la problemática de la producción y transporte de crudo pesado, el Instituto de Ingeniería tuvo la iniciativa junto con la empresa Geoestratos, de crear el Centro de Investigación de Crudo Extrapesado y Recuperación Mejorada (CICERM), en el marco del proyecto financiado por el fondo sectorial CONACYT-SENER-Hidrocarburos para investigar en cinco años (en dos etapas) la factibilidad técnica y económica de un aditivo (BRV) que reduce el arrastre (fricción) en ductos, tanto en flujo monofásico como bifásico. Dicho centro se ubica en la carretera Mérida-Progreso como se muestra en la figura 1.

Se aprecia la construcción de la primera nave del Centro que alberga el primer circuito de 8” de diámetro y 100 m de longitud para el desarrollo de la primera etapa del proyecto con flujo monofásico. Cabe enfatizar que en el CICERM se pue­de implementar el protocolo de pruebas con crudo pesado, lo cual no es factible en el laboratorio del Instituto de Ingenie­ría. Sin embargo, en un laboratorio de Ciudad Universitaria se construyó un circuito de 3” y 50 m de longitud para analizar el fenómeno (mono y bifásico) con glicerina/glucosa como flui­dos representativos de alta viscosidad.

El Centro se equipó con instrumentación de vanguardia para determinar las propiedades del crudo y disponer de datos para compararlos con los resultados de los modelos matemáti­cos desarrollados. Esta instrumentación consiste de un reóme­tro, un densímetro y un equipo PVT, así como cromatógrafos para el análisis de los fluidos. También se implementó un cir­cuito de media y una pulgada para determinar de manera auto­matizada el efecto de un reductor de arrastre considerando un rango de temperaturas de 5 a 60 grados Celsius.

Se llevaron a cabo pruebas de reducción de viscosidad del crudo de alta viscosidad para diferentes dosificaciones del BRV en el circuito de 8”. Previamente se determinó con el reómetro la variación de viscosidad tanto con el incremento de tempe­ratura como con la concentración volumétrica de BRV que se agrega a la muestra de crudo. Por ejemplo, una dosificación de 5% reduce la viscosidad de 90 a 30 Pa-s para una temperatura de 30 ºC {nota: 1 mPa-s = 1 cP (centi-Poise)}

Se desarrolló un modelo numérico para comparar cálculos de concentración de BRV en el espacio tridimensional del duc­to como se ilustra en la figura 4.

Con base en las mediciones, se obtuvo una buena correla­ción con las predicciones del modelo numérico como se obser­va en la siguiente Tabla:

Los resultados en el laboratorio con la reducción de pre­sión del orden de 20% al dosificar el BRV, permitieron el dise­ño de un protocolo de prueba de campo en un ducto de 10” y 30 km de PEMEX para dosificar con 1.5% del bioreductor.

Los registros de campo tuvieron una variación notable se­gún la hora y día; sin embargo, se han agrupado los promedios en tres períodos para las etapas antes, durante y después de la prueba. En la figura 5 se ilustra con círculos de un diámetro mayor, el promedio de los datos puntuales (diámetro peque­ño). Se observa que el gasto promedio aumenta 9% con básica­mente la misma presión de descarga de la bomba (59 bar). El beneficio económico neto derivado de la dosificación de BRV resultó evidente durante la prueba.

Como parte de la transferencia de tecnología, se generó un modelo simplificado para que el personal de PEMEX pudiese predeterminar la dosificación de BRV adecuada de acuerdo con las condiciones de operación prescritas y el gasto requeri­do para el transporte por ducto.

La segunda etapa del proyecto que concluye en Julio de 2018, considera el efecto de flujo bifásico en la determinación de la reducción de arrastre en un ducto. Para ello se realizó la construcción de dos circuitos de 3”, en el laboratorio del Instituto de Ingeniería y en el CICERM. En ambos circuitos se implementó la instrumentación de mayor complejidad para cuantificar la variación de presión, el esfuerzo cortante en la pared, el patrón de flujo que se establece, la fracción volumé­trica de las dos fases (aire-líquido), las temperaturas y los gas­tos másicos correspondientes.

Para atender la demanda creciente de energía, es previsi­ble que en los siguientes lustros la producción de los hidro­carburos tendrá una importancia significativa en las fuentes económicamente viables. Como el crudo pesado es ahora más de 50% de la producción mexicana de petróleo, se realizó la in­vestigación para optimizar el consumo energético y mejorar la seguridad operativa para el transporte por ducto de este acei­te. De tal suerte, se podrá reducir la emisión de CO₂ al requerir menor potencia para el transporte.

El proyecto presentado está liderado por Arturo Palacio, y participan Enrique Guzmán, Edgardo J. Suárez, Jonathan Her­nández, Diego Galaviz, Andrés Palacio, Juan C. Montiel y Ale­jandro Rodríguez.