2. Contenido de Agua y Sedimentos

GUIA PRÀCTICA LABORATORIO DE FLUIDOS

CONTENIDO DE AG UA Y SEDIMENTOS

Profesor:

PROFESOR: JHON ALEXANDER LEÓN PABON

AUXILIAR DE LABORATORIO: MARIO TORRES LÓPEZ

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS FISICO-QUÍMICAS ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS BUCARAMANGA 2013

G U IA D E L A B O R A T O R IO D E F L U I D O S CONTENIDO DE AGUA Y SEDIMENTOS

CONTENIDO DE AGUA Y SEDIMENTOS NORMA ASTM D 96-88 / API 2542 MÉTODO DE LA CENTRIFUGA Objetivo de la práctica. Determinar el contenido de agua y sedimentos en el fluido por medio del método de la centrifuga.

Marco Teórico. El agua es un fluido que se considera está asociado a la totalidad de los crudos producidos de un yacimiento y los sedimentos provienen de la misma roca en donde éste se encuentra almacenado originalmente. La determinación del contenido de agua y sedimento se requiere para conocer con precisión los volúmenes netos de crudo involucrados en ventas, aportes, intercambios, inventarios y transferencias. Un volumen excesivo de agua y sedimentos puede originar problemas en los equipos como corrosión, daño de bombas, taponamiento de tuberías y problemas en el procesamiento del crudo, entre otros. Dentro de las exigencias definidas por la reglamentación establecida, se dice que el petróleo no debe contener un porcentaje de agua e impurezas mayor al 0.5%.

Sedimento: Contaminante sólido que acompaña al combustible que puede estar en suspensión o separado. Son procedentes de la roca almacén.

Agua: Es encontrada en su mayoría relacionada con el crudo de un yacimiento. Un alto contenido de agua puede originar precipitación de carbonatos de Ca y ocasionar taponamiento en las tuberías. La mayor parte de producción del crudo requiere tratamiento para quite el agua, sales y otros contaminantes (BS&W) antes de la transmisión a la refinería. Hay varios tipos


de contaminantes que pueden existir en el petróleo crudo incluso: los contaminantes suspendidos libres como el agua y arena que existen en el crudo en una forma libre los contaminantes son llevados y sostenidos en la suspensión por la turbulencia del corriente. La reducción de la velocidad de flujo permite a estos contaminantes ser fácilmente separada. Los contaminantes emulsionados describen el agua y BS&W que son fuertemente atrapados en el crudo en una forma emulsionada. El retiro de estos contaminantes puede requerir una variedad de tratamientos incluso sustancias químicas, calefacción, coalescencia y colocar. Los contaminantes disueltos pueden ser la cera o el betún que son disueltos en el crudo. El retiro de estos contaminantes también puede requerir una variedad de tratamientos incluso sustancias químicas, calefacción, coalescencia y colocar. La determinación del contenido de sedimentos y agua es importante porque con él se pueden establecer con precisión los volúmenes netos de petróleo crudo que se negocia en transacciones de venta, intercambio, transferencia de custodia, liquidación de regalías e impuestos sobre petróleo crudo a más alto porcentaje BS&W el api del crudo es menor y por ende su precio va a ser bajo y el tratamiento va a ser más costoso. El conocimiento del contenido de agua es extremadamente importante a la hora de refinar, transferir, comprar o vender el petróleo crudo, ya que de acuerdo a este parámetro el precio varía, de igual forma, su determinación es esencial para determinar qué procedimientos son necesarios en el campo para lograr retirar dicha agua, ya que la industria petrolera ha estandarizado una cantidad.

Volumen de agua: El volumen de agua obtenido se reporta como fracción o porcentaje del volumen inicial de muestra de pet róleo crudo según la siguiente fórmula:

Dónde:   

   ( ) 

% agua = Porcentaje de Agua en la muestra de crudo A = Volumen total de agua en la trampa Vo = Volumen inicial de muestra de petróleo crudo.

El método que se plantea, cubre la determinación de la cantidad de agua en el crudo mediante el proceso de destilación, utilizando el equipo Dean & Stark. Para tal efecto la muestra es calentada bajo condiciones de reflujo con un solvente insoluble al agua, el cual se co-destilará con el agua en la muestra. El solvente condensado y el agua son separados continuamente en la trampa dispuesta para tal fin. El agua se localiza en la sección graduada de la trampa y el solvente retorna al sistema de destilación. El volumen de agua obtenido, es reportado como fracción o porcentaje del volumen inicial de muestra de petróleo crudo. Se debe tener muy presente que el único método de campo que sirve para determinar la cantidad de agua y sólidos con mayor aproximación posible, es el método de la centrifuga, los otros métodos solo determinan la cantidad de agua presente en diferentes rangos de exactitud.


Métodos Para Determinar Contenido De Agua.

METODO

RANGO DE TRABAJO

Karl Fisher

0.0 ≤ BS&W < 1%

Dean & Stark

0.1 ≤ BS&W < 10%

Centrifuga

0.1 ≤ BS&W < 50%

Agua Libre

BS&W ≥ 50%

Resumen del Método. El método de la centrífuga es un procedimiento de campo que no siempre arroja los resultados más precisos, pero es considerado el método más práctico. Volúmenes conocidos de crudo y solvente se mezclan 1:1, se colocan en un tubo de centrífuga y se calientan a 60ºC  3ºC (140ºF  5ºF), luego de la centrifugación se lee el volumen de la capa de agua y sedimentos en el fondo del tubo.

Consideraciones. Este método implica la selección de parámetros tales como el tipo de solvente, el tipo y la cantidad de desemulsificante, la temperatura durante la prueba y la duración de la centrifugación. Deben usarse los factores que resulten más convenientes para la prueba. Aceites crudos que contienen asfáltenos requieren de solventes aromáticos como el tolueno. Los crudos parafínicos (ceras) requieren que las muestras sean calentadas hasta temperaturas mayores. Los crudos que tienen viscosidades mayores o con emulsiones muy finas requieren de tiempos de centrifugación mayores que los normales.

Equipos, elementos y reactivos. 

Centrifuga: con capacidad para varios tubos. Tubos de centrífuga: capacidad de 10 a 100 mililitros, debidamente graduados. Las dimensiones están detalladas en la norma. Baño de temperatura. Termómetros: con graduación de 1ºC (2ºF) con precisión de  1ºC. Solventes: los más comunes son: tolueno, xileno, kerosene y gasolina blanca. Desemulsificantes: usados cuando es necesario (emulsiones fuertes).


CENTRIFUGA

TUBOS DE CENTRIGUGA

TIPO PERA

Preparación Método de la Centrifuga. El crudo para la prueba debe estar detalladamente reseñado. Si la muestra trae agua libre sepárela por decantación y a su vez la porción a usar (muestra representativa) debe agitarse vigorosamente para homogenizar antes de colocarse en el tubo. Verificar que los tubos de centrífuga se encuentren limpios y secos. Coloque el baño de temperatura al valor especificado para la prueba (140ºF). Use como solvente tolueno conforme a ASTM D 362. Tenga presentes las precauciones de manejo.

Procedimiento Método de la Centrifuga. Agitar vigorosamente el recipiente que contiene el crudo. Llenar dos tubos de centrífuga con el 50% de solvente. Agregar la muestra directamente del recipiente al tubo, hasta el 100% del volumen. Agregue 2 a 4 gotas de desemulsificante. Tape los tubos y agite para que se mezclen los contenidos. Coloque los tubos en el baño de temperatura por 10 min. a 60ºC  3ºC (140  5ºF). La temperatura final en la muestra no debe estar por debajo de 135ºF. Saque e invierta los tubos para asegurar que la mezcla es uniforme. Coloque los tubos en posiciones opuestas en el plato de la centrífuga. La centrífuga debe ser precalentada para conservar la temperatura. Cierre y centrifugue por 10 min. a 1800 rpm.


Lea y registre el volumen combinado de agua y sedimentos del fondo de cada tubo de centrífuga. Caliente los tubos nuevamente a 60ºC  3ºC, sin agitar, y vuelva a centrifugar por 5 min. Lea nuevamente y repita el centrifugado hasta que las dos últimas lecturas sea iguales.

TUBO DE CENTRÍFUGA TIPO PERA

TUBO DE CENTRÍFUGA TIPO ZANAHORIA

Cálculos.  

Compare las lecturas de los dos tubos, si son diferentes en un 25%, repita el procedimiento en su totalidad Reporte la suma de las lecturas respectivas como porcentaje de agua y sedimentos.

Precisión La precisión de este método aún no ha sido determinada.


Actividades complementarias. 1. ¿Cuál es el efecto del disolvente y del desemulsificante sobre la emulsión agua – crudo?

2. ¿Por qué el proceso de calentamiento de la muestra y el volumen 100 ml utilizado?

3. ¿En un tratamiento térmico del crudo, cómo influye el porcentaje de agua?.

4. Durante el procedimiento ¿Qué consideraciones se deben tomar si el crudo tiene una mayor viscosidad (asfáltenos)?

5. ¿Si el crudo a analizar es de naturaleza parafinica que parte del procedimiento variaría?

6. Como afecta el BSW en la industria petrolera.


CONTENIDO DE AGUA Y SEDIMENTOS NORMA ASTM D 96-88 / API 2542 MÉTODO DE LA CENTRIFUGA

CAMPO: __________ SOLVENTE: __________ CANTIDAD: __________ POZO: __________ DESEMULSIFICANTE: __________ CANTIDAD: _________

MUESTRA

TEMPERATURA ºF

VOL. DE AGUA Y SEDIMENTOS

VOL. TOTAL AGUA Y SEDIMENTOS

OBSERVACIONES: __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________

TECNICO

SUPERVISOR

FECHA

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