IMPUREZAS EN EL CRUDO TRATAMIENTO Oleofílicas (solubles): Oleofílicas (solubles): • Hidrocarburos (S, O, N, V) • Asfaltenos, gomas, resinas • Compuestos Nafténicos. Hidrofílicas (insolubles Hidrofílicas (insolubles en el crudo) cloruros de Na, Ca Ca y Mg) • Salmuera ( cloruros • Otras sales inorgánicas (SO (SO4, CO3) • Sedimentos (arcilla, (arcilla, arena, lodo de perforación) perforación) • Sólidos filtrables (sulfuros (sulfuros metálicos y óxidos) pesados (V, (V, Ni, As) • Metales pesados
PROBLEMAS QUE CAUSAN LAS IMPUREZAS TRATAMIENTO
Corrosión (sales, ácidos nafténicos, gases disueltos H2S, CO2). Incrustaciones (CO3, SO4 de de Ca, Mg y Ba principalmente) Ensuciamiento (sedimentos, gomas, resinas, sólidos filtrables) Taponamiento (parafinas) Taponamiento (parafinas) Desactivación de catalizadores (As, catalizadores (As, Ni, V) Erosión (arenas, Erosión (arenas, sólidos) Mayor consumo de energía en calentamiento (H calentamiento (H2O)
LAS IMPUREZAS TRATAMIENTO
Son materiales provenientes de la formación o del proceso de producción o perforación. Están comp co mpu uest stos os ge gene nera ralm lmen entte po porr ar aren ena, a, ar arci cilllla as, lodos de perforación, etc., se separan por centrifugación.
TRATAMIENTO DEL PETRÓLEO CRUDO TRATAMIENTO Frec Frecue uent ntem emen ente te,, el proc proce eso de separ eparar ar agua agua del del acei aceitte requiere de un tratamiento adicional a la separación gravitacional. Este fenómeno fenómeno se presenta en crudos donde hay pres presenc encia ia de emul emulsi sión ón.. La cual cual es neces necesar ario io tratar tratarla la para para lograr la separación de las dos fases presentes. presente s.
SISTEMAS DE TRATAMIENTO
Tratamiento Químico Tratamiento Térmico Tratamiento Combinado (químico – térmico). Tratamiento Eléctrico Tratamiento Mecánico
Tratamiento de Crudo
Las emulsiones se clasifican en fuertes y débiles, en funcion de su estabilidad y la dificultad para romperlas.
El agua que se separa rapidamente de la mezcla crudo-agua es considerada agua libre y puede ser retirada con tiempos de residencias menores de 15 minutos.
El agua emulsionada requiere de un tratamiento adecuado para retirarla y obtener las especificaciones de venta del crudo. 4
SELECCIÓN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO TRATAMIENTO Pruebas de botella La det determin minación ión del del trata atamie miento a seguir se establec lece inicia inicialmen lmente te en prueba pruebass de laborato laboratorio rio,, llamad llamadas as pruebas pruebas de “botella”, do donde se selec lecciona el tipo de rompedor más más eficiente, así como su correspondiente correspondiente dosificación.
Pru rue eba de Ca Camp mpo o Las pruebas de botella debe ser confirmados mediante pruebas de campo, con una duración mínima de 8 días, donde los resultados sean representativos representativos y estables.
FACTORES PARA LA SELECCIÓN DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO DE CRUDO TRATAMIENTO Los siguientes factores forman parte de la selección definitiva del tratamiento a seguir: 1.
Durez Dur eza a o apr apreta etado do de la emul emulsió sión n
2.
Gravedad especí Gravedad específica fica del del aceite aceite (crud (crudo o pesado, pesado, liviano o intermedi intermedio) o) y del agua de producidos.
3.
Cantid Can tidad ad del flui fluido do a ser tra tratad tado. o.
4.
Porcentaje Porce ntaje de agua prese presente nte en la produc producción ción
5.
Salinidad Salini dad del agua pres presente ente en la produ producción cción
6.
Efecto Efect o corro corrosivo sivo del aceit aceite, e, agua o gas.
7.
Tendenc endencia ia del agua a formar incru incrustac staciones. iones.
8.
Tendenc endencia ia del crudo a formar parafi parafinas nas
9.
Presencia Prese ncia de agente agentes s emulsifi emulsificante cantes s en la formac formación ión produ productor ctora., a.,
Tratamiento de Crudo
Estimación del agua emulsionada contenida en crudo (Natco, 1981)
5
DESHIDRAT DESHIDRATACION DE CRUDOS
Definición: el proceso mediante el cual se separa el agua presente en el crudo hasta los niveles de cont co nten enid ido o de agua agua y sed sedimen imento to est estable ablec cidos idos en las especificaciones de mercado y/o refinación. GAS
Emulsi Emulsione oness A/P A/P Emulsiones P/A
PETROLEO PETROLEO + AGUA AGUA
GAS PETROLEO AGUA
6
DESHIDRAT DESHIDRATACION DE CRUDOS CRUDOS PARA DESESTABILIZAR DESESTABILIZAR LA EMULSION SE REQUIERE: -
Un agent agente e dese desest stabi abililiza zador dor que debil debilit ita a la pelí pelícu cula la exter externa: na: surfactante, temperatura, campo magnético, sales
-
Energía Energía de Mezclado: Mezclado: promover promover choques choques efectivos efectivos
-
Coalescencia: Coalescencia: unión de gotas pequeñas pequeñas a formar gotas grandes grandes -
Agua
-
+
+
+-+-
- +
+-+-
+
- +
+ +-+-
Agua
+ - + -
+
+-++- +-
-
+ + + -
+ -
+
7
DESHIDRAT DESHIDRATACION DE CRUDOS Floculación Agua Agua Crud Cr udo o Crud Crudo o Temp., Desem. Agua Mezc.
Agua
Agua Crudo Agua Agu gua a Agua
Crudo
Crudo Crudo Agua
Agua
Agua
Separación
Coalescencia 8
DESHIDR DESHIDRATAC ATACION ION POR ASENTAMI ASENTAMIENTO ENTO
1. Inyección de Química
2.
Llenado del tanque y Tiempo de Asentamiento
3. Separación de Agua y Drenaje
Agua al Sistema de Tratamiento Tratamiento 4. Crudo en Especificación
Petróleo a Refinería o Tanquero 15
DESHIDRAT DESHIDRATACION DE CRUDOS
TANQUES DE LAVADO Gas
Emulsión + Gas
Agua Agua
Agua
Crudo 17
DESHIDRAT DESHIDRATACION DE CRUDOS
DESHIDRATACION ELECTROSTATICA ELECTROSTATICA
(+) ++ + + + + + + + +
d1
_ _ _ _ _ _ _
PETROLEO ++ + + + + + + + +
d1
(+) PETROLEO
++ + ++++
d2 __ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _
(-)
(-) 18
SURFACTANTES
Son Son mo molé lécu cula lass co cons nsttitui ituida dass por por un una a part parte e no polar, sin carga, un hidrocarburo y una parte polar, c on carga de heteroátomos carbonatos, sulfatos y tienen actividad superficial, o sea se sitúa en la interfase crudo/agua. Agua CH3-CH2-CH2-(CH2)n-C
O O Na
NO POLAR POLAR
3
ASPECTOS TEÓRICOS DEL TRATAMIENTO DEL CRUDO. TRATAMIENTO
EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN EL TRATAMIENTO DE CRUDO El agregar a un caudal de aceite/agua es uno de los métodos tradicionales para separar estas dos fases. Los efectos más importantes de la temperatura en un sistema de tratamiento de crudo son los siguientes: 1.
Reduce la vis Reduce viscos cosida idad d y se alcan alcanza za una una mayor mayor velocidad de asentamiento, de acuerdo con la ley de Stokes (ecuación 5 – 1).
ASPECTOS TEÓRICOS DEL TRATAMIENTO DEL CRUDO. TRATAMIENTO 2.
Disuel Disu elve ve lo los s pe pequ queñ eños os cr cris ista tale les s de pa para rafi fina na y as asfa falt lten enos os,, neutralizando neutralizan do el efecto del agente emulsificante.
3.
Al agreg agregar ar calor se puede puede cau causar sar pérdida pérdida de hidr hidroca ocarbu rburos ros livianos, y como consecuencia, reducción en el volumen de aceite (Shrinkage) aceite (Shrinkage)..
4.
Como co Como cons nsec ecue uenc ncia ia de lo an ante teri rior or queda quedará rá un crudo crudo más más pesado por la pérdida de componentes livianos.
5.
Aumen mentan tando la tempera eratura tura se afect fecta an específicas, tanto del agua como del aceite.
6.
Se re requ quie iere re de co comb mbus usti tibl ble e pa para ra ge gene nera ra el co corr rres espo pond ndie ient nte e calor,, lo cual incrementa los costos operacionales. calor
7.
Requiere Requie re de una una inversi inversión ón adicion adicional al para para la adquisi adquisició ción n de los equipos tratadores además además de los costos de mantenimien mantenimiento. to.
las grave avedades
Tratamiento de Crudo Tratamiento Químico
Consiste en la inyección de un producto químico dese desemu muls lsifific ican ante te,, en disi disififica caci cion ones es tale taless que que perm permititas as el rompimiento de la emulsión y acelerar la separación del agua.
Normalmente los crudos pesados requieren mayores concentraciones concentraciones que los crudos livianos.
Los desemulsificantes deben ser inyectados lo mas temprano posible, para tener mayor tiempo de contacto y prevenir la formación de emulsiones. 10
Tratamiento de Crudo Tratamiento Químico
La sele selecc cció iónn y pr prep epar arac ació iónn del del tipo tipo de dese desemu muls lsifi ifica cant nte, e, depende del tiempo de retención requerido por el proceso de tratamiento.
El exceso de dosificación de desemulsificantes incrementa los costos, pueden estabilizar las emulsiones o crear emulsiones emulsiones inversa
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Tratamiento de Crudo Tratamiento Químico Puntos Puntos de Atenci Atención ón
- Evita ita la for formac mación ión de emuls mulsio ionnes si se inye inyect ctaa en etap tapa temprana. - Se puede ro romp mper er la emu emulsió lsiónn en frí frío, evit evitaando cost costos os de calentamiento. - La sobredos sobredosifica ificación ción puede puede crear emulsion emulsiones es mas fuertes fuertes que la original. - La sele selecc cció iónn del del trat tratam amie iennto quím químic icoo depe depend ndee del del bala balanc ncee económico con calentamiento y/o electricidad. 12
ASPECTOS TEÓRICOS DEL TRATAMIENTO DEL CRUDO. TRATAMIENTO SEPARACIÓN GRAVITACIONAL EN EN EL TRATAMIENTO DEL CRUDO Cuando la fuerza debido al peso de la l a gota de agua se iguala a la fuerza de arrastre generada por el movimiento de la gota de agua hacia el fondo, la velocidad es constante, constante, y entonces entonces se puede aplicar la ley l ey de Stokes, como sigue (V g = VD = cte):
Tratamiento de Crudo Tratamiento Gravitacional Ley de Stokes
VA =
gD p 2 ( ρ w − ρ o) 18µ o
La velocidad de asentamiento perrmite realizar el dimensionamiento de los equipos de procesos requeridos para el tratamiento gravitacional del crudo.
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ASPECTOS TEÓRICOS DEL TRATAMIENTO DEL CRUDO. TRATAMIENTO -6 ( ΔSG) ΔSG) W/0 (dm)²w Vt = 1.78 X 10 u 0 0
Vt = Velocidad de de as asentamiento de de la la go gota de de agua relacionada con la fase continua aceite, pies/seg. (dm)w = u 0 =
Diáme mettro de la gota de agua, mic micrones
Viscoci Viscocida dad d dinámi dinámica ca de la fase fase contin continua ua aceite aceite,, cp cp.. = Diferencia de grav gravedades edades específicas entre las las fases agua y aceite
(ΔSG)
W/0
Tratamiento de Crudo Tratamiento Gravitacional En función de las caracteristicas del crudo se pueden utilizar tanques de lavado, despojadores de agua libre yo tanques de almacenamiento. almacenamiento.
Los despojadores de agua libre permiten retirar el agua en un tiempo menor de 15 minutos y permiten ahorros en los casos de requerirse calentamiento del crudo para completar su deshidratación.
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Tratamiento de Crudo Tratamiento Gravitacional Los tanques de lavado permiten la separación del agua emulsionada, emulsionada, con tiempos de retención mayores de 4 horas. Su diseño considera el“lavado” del crudo“sucio”, manteniendo un nivel de agua en el fondo, y el desborde del crudo “limpio” (deshidratado) por la parte superior. superior. El agua retirada es drenada por el fondo del tanque. En algunos tipos de crudo se puede realizar la separación del agua directamente en el tanque de almacenamiento.
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Tratamiento de Crudo Tratamiento Térmico
El cal calenta entam mien iento del del cru crudo incr increementa enta la vel velocid cidad de asentamiento del agua, al disminuir la viscosidad del crudo; un incremento en la temperatura de 10 °F baja la viscosidad de la emulsión por un factor de 2.
El cal calenta ntamien iento de crud crudoo incr ncremen menta la dife ifere renncia de densidad entre los dos fluidos y por ende la velocidad de asentamiento del agua.
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Tratamiento de Crudo Tratamiento Térmico La selección de la temperatura óptima de tratamiento depende del balance economico entre la reducción del consumo de química y las perdidas por evaporación. Los tratadores calentadores permiten combinar el tratamiento gravitacional y el tratamiento térmico en un solo equipo.
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ASPECTOS TEÓRICOS DEL TRATAMIENTO DEL CRUDO. TRATAMIENTO
TAMAÑO DE LA GOTA DE AGUA, (dm) w EN EL TRATAMIENTO TÉRMICO El tamaño de la gota de agua es uno de los parámetros más importantes para el control y ayuda en el asentamiento del agua, ya que este término es cuadrático en la ecuación de Stokes, o sea la ecuación de asentamiento. asentamiento. Un pequeño pequeño aumento en el el tamaño de la gota de agua, se refleja en un aumento significativo en la tasa o velocidad de asentamiento. -0.675
(dm) dm)w = 500 ( o)
Donde: (dm)w = Diámetro de la gota de agua coalescida, a la temperatura de tratamiento u o = Viscosidad de la fase continua, o sea del aceite, cp (centipoises)
ASPECTOS TEÓRICOS DEL TRATAMIENTO DEL CRUDO. TRATAMIENTO
TIEMPO DE RESIDENCIA REQUERIDO PARA EL TRATAMIENTO DE CRUDO Para propósitos de diseño de los trat tratad ador ores es térmic érmicos os,, el tiempo de residencia (TR) se puede estimar en el rango de 20 a 30 minutos o más, depe depen ndien diendo do de la calida lida (°AP °API) del del crudo, o de la dureza de la emulsión a tratar.
Tratamiento de Crudo Tratamiento Eléctrico Aprovecha la polaridad de las moleculas de agua mediante la creación de un campo eléctrico que incrementa la coa coalesc escencia cia de las las gotas tas de agua, gua, incre cremen mentan tando su tamaño y favoreciendo su asentamiento.
Trabajan a alto voltaje y tienen mayor capacidad que tratadores calentadores de dimensiones dimensiones similares.
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DESHIDRAT DESHIDRATACION DE CRUDOS CRUDOS
DESHIDRATADOR ELECTROSTATICO ELECTROSTATICO
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TRATADORES TÉRMICOS TRATAMIENTO
DESCRIPCIÓN
Los calentadores se clasifican en dos tipos:
Directos: El fluido que se va a calentar fluye a través de tubos en una cabina y la combustión ocurre fuera de los tubos. Indirectos: El líquido que se va a calentar está fuera del tubo y el fuego dentro del tubo, es llamado algunas veces un calentador de tubo.
TRATADORES TÉRMICOS TRATAMIENTO
COMPONENTES
Tubo en forma de “U” Quemador o mechero Chimenea Quemador piloto Sistema de control de combustible combustible Accesorios: ➢
Depurador
➢
Serpentín para el calentamiento del gas combustible
➢
Sistemas de ignición (o encendido)
➢
Detenedor Detenedor de llama
TRATADORES TÉRMICOS TRATAMIENTO
OPERACIÓN
A. Procedimiento Procedimiento de puesta puesta en marcha: 1.
Llene Llene el recipie recipiente nte en el cual cual está está instala instalado do el calen calentado tadorr para que el el nivel nivel de líquido esté por encima del tubo de calentamiento calentamiento o chequee el nivel de líquido en calentadores que tienen líquido
2.
Cierr Cierre e la válvul válvula a de la línea líneas s de combu combusti stibl ble e a los los quemad quemador ores es princ principa ipall y piloto.
3.
Abra la válvula de la línea de combustible antes del regulador regulador de presión
4.
Ajuste Ajuste el regula regulador dor de pres presión ión de acuer acuerdo do con las las instru instruccio cciones nes del del fabrican fabricante te del tratador. tratador. La presión es normalmente de 15 – 30 psi.
5.
Abra la válvula válvula en el quemador quemador piloto piloto y encién enciéndalo dalo..
TRATADORES TÉRMICOS TRATAMIENTO
OPERACIÓN
A. Procedimiento Procedimiento de puesta puesta en marcha:
6.
Colo Coloqu que e el cont contro roll de temp temper erat atur ura, a, u otro otro disp dispos osit itiv ivo o que que regu regule le el funcionamiento, en servicio. Este dispositivo controla la válvula de control. Al colocar el dispositivo dispositivo la válvula válvula debe debe estar abierta.
7.
Abra lentame lentamente nte la válvula válvula del quemado quemadorr prin principa cipal. l. Cheque Chequee e la forma forma de la llama y ajuste los controles primarios y secundarios de aire hasta obtener un modelo estable de llama. llama.
8.
Cuando Cuando la temper temperatur atura a del líqu líquido ido que que rodea rodea el el tubo tubo de calen calentamie tamiento nto se se aproxima al punto de control, chequee si el control de temperatura cierra la válvula de control de combustible
TRATADORES TÉRMICOS TRATAMIENTO B. Puesta fuera de operación:
1. Cier Cierrre la válv álvula ula en la lín línea de combu ombus stibl tible e antes ntes del del regulador de presión y deje que el combustible en la línea después del control de presión se consuma completamente.
2.
Cuando se apague apague el el fuego, fuego, cierre cierre las válvulas válvulas en en las líneas líneas al quemador principal.
TRATADORES TÉRMICOS TRATAMIENTO C. Operaciones de rutina: 1.
Cheque Chequee e si el contr control ol de tempera temperatura tura u otro está está oper operand ando o la válvu válvula la de control dentro de los rangos permisibles (± 5°F o ± 5%).
2.
Observe Observe que que el tubo tubo de de calent calentamie amiento nto esté esté totalm totalment ente e sumergid sumergido o en el el líquido.
3. Observar la llama (forma y color) y ajustes la cantidad cantidad de aire si es necesario. 4.
Accione Accione cada dispositi dispositivo vo de “puesta afuera”, a intervalos de cada tres meses para ver si funcionan adecuadamente.
5. Si tiene detenedor detenedor de llama inspeccióne inspecciónelo lo visualmente visualmente para ver si está obstruido o no.
TRATADORES TÉRMICOS TRATAMIENTO
C. Operaciones de rutina:
6.
Chequee Chequee que que no haya escapes escapes en el sistema sistema de combust combustible. ible.
7.
Chequee Chequee que el gas gas que que sale por la la chimenea chimenea no tenga tenga aspect aspecto o de humo pues esto indicaría escapes en el tubo de calentamiento o presencia de hidrocarburos líquidos en el gas combustible.
8.
Inspeccion Inspeccione e el interi interior or del tubo calent calentador ador a través través del orific orificio io de inspección; si hay sitios caliente es indicio de que ha habido depositación de escamas en la parte exterior. exterior.
9.
Chequee Chequee la temperatu temperatura ra de la chimenea chimenea para detect detectar ar cualquier cualquier cambio con respecto a la lectura anterior; un incremento puede ser ser causa ausado do por: por: El cal calenta entado dorr que que está está trab trabaj ajan ando do a una una temperatura mayor, se ha formado coque dentro del tubo, un escape en el tubo, un cambio en la mezcla aire-combustible.
TRATADORES TÉRMICOS TRATAMIENTO
DIAGNÓSTICO
A. El c al alen entt ad ado o r no n o su s u m i n i s t r a la can c antt i d ad de d e cal c alo or diseñada:
1. Baja presión del combustible 2. Control de aire impropio en el quemadero 3. Rata baja del gas combustible 4. El detenedor de llama está taponado 5. El tubo calentador está cubierto de carbón por dentro o hay acumulación de escama en su parte exterior. exterior. 6. Cambios en el valor calorífico del gas. 7. El mechero está taponado o dañado.
TRATADORES TÉRMICOS TRATAMIENTO B. Diagnósti Diagnósti co para extin extin ció ción n frecuente de llama 1.
Exceso Exceso o deficiencia deficiencia de aire primario primario
2.
Fluctuaciones Fluctuaciones de la presión presión del combustible combustible a. La presión del combustible después del regulador de presión varía. b. El funcionamiento de la válvula de control del combustible
3. El fluido contiene líquido. 4. Las corrientes de tiempo apagan la llama 5. Falla de los dispositivos de seguridad 6. El mechero está taponado o dañado.
TRATADORES TÉRMICOS TRATAMIENTO C. Fa Fall llas as en el tub o calentado calentador r
1. 2.
El calentad calentador or trabaja trabaja por por encima de la tasa de diseño diseño La llama llama está tocando las paredes paredes del tubo de combustión 3. La corrosión o depositación de escamas en la parte exterior de la tubería 4. El tubo de combustión está tocando el lodo o la base del calentador
D. Control 1. Rata Rata del combus combustib tible le del quemado quemador r 2. Flujo de aire al quemadero quemadero (mechero) (mechero)
TRATADORES TÉRMICOS TRATAMIENTO
DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD DEL TRABAJADOR 1.
Temperatura emperatura alta del líquido líquido
2.
Nivel Nivel bajo bajo de fluido fluido
3. Por extinción de llama 4. Por temperatura alta en la chimenea 5. Por presiones altas o bajas en el combustible 6. El mechero está taponado o dañado.
COALESCENCIA ELECTROSTÁTICA EN EL TRATAMIENTO DE CRUDO TRATAMIENTO Las got as de agua (conduc (conduc tivas) dispersas en l a fase continu a aceite aceite (no conductivo) sometidas a un campo eléctrico, son forzadas a unirse por uno de los tr es fenómenos fenómenos sigu ientes: ientes: 1.
Las Las gotas gotas de agua agua se polariz polariza an y tiende tienden n a linea linearse entre entre sí, sí, por lo opuesto de sus cargas. cargas.
2.
Debido Debido a una carga induc ida, las gotas gotas de agua son atraída atraídas s a uno de los electrodos, donde se reúnen y coalescen como sigue:
➢
En un campo campo de corriente corriente alte alterna rna (C (CA) las las gotas gotas vibran, vibran, se juntan juntan y coalescen.
➢
En un campo campo de corriente corriente directa directa (CD (CD), las las peque pequeña ñas s gotas gotas de agua agua tiende tienden n a reunirse reunirse en los electrodos lectrodos,, formando formando gotas gotas cada cada vez vez más más grandes hasta que precipitan por gravedad.
3.
El campo campo eléctrico eléctrico tiende a distorsionar y debilitar debilitar la película película envolvente nvolvente de la gota de agua hasta que se rompe, quedando el agua libr e y lista lis ta para precipitarse.
“GUN BARREL” O TANQUE
DE LAVADO
TRATAMIENTO ➢
Tiene una cámar cámara a de gas o bota, donde donde se separa separa el gas gas y luego es descargado a una línea de baja presión o a una línea de venteo al aire.
➢
Posee osee un tubo ubo baja bajant nte e por donde onde circul rcula a haci hacia a el fond ondo la emulsión o la producción del campo proveniente del separador general.
➢
El control control de la interfase interfase agua / aceite aceite y el espesor de la sección sección de asen asenta tami mien ento to se mant mantie iene ne med mediant iante e una una pier pierna na de agua agua ext externa erna o por med medio de un co cont ntro roll de niv nivel tipo ipo int interna ernase se,, dependiendo de las características del crudo o emulsión a tratar. tratar.
DIMENSIONAMIENTO DE DIMENSIONAMIENTO TRATADORES TÉRMICOS HORIZONTALES Y VERTICALES TRATAMIENTO A. Ecuaciones de asentamiento Tratadores térmico s horizontales hor izontales
d X Leff = 438Q 438Q L X u 0
( ΔSG) W/0 (dm)²w Tratadores térmi cos vertic ales ales
d = 81.8
Q L X u 0
( ΔSG) W/0 x (dm)²w
½
DIMENSIONAMIENTO DE DIMENSIONAMIENTO TRATADORES TÉRMICOS HORIZONTALES Y VERTICALES TRATAMIENTO d= Leff Le ff =
Diáme Diámettro del del reci recipi pien entte, pulga pulgada das. s. Long Lo ngititud ud efec efectitiva va de la secc secció ión n de co coale alesc scen enci cia, a, pies pies..
(ΔSg) W/O = Diferencia de gravedades específicas entre entre el
agua y el
aceite Q L = u 0 = (dm)w =
Caudal del líquido lí quido tratado, BFPD. (BOPD + BWPD) Viscocidad de aceite, cp. Diámetro de la gota de agua, micrones
DIMENSIONAMIENTO DE TRATADORES TÉRMICOS HORIZONTALES Y VERTICALES TRATAMIENTO B. Ecuaciones de tiempo de residencia Tratadores térmico s horizontales hor izontales
d² X Leff = Q L X (Tr)o 1.05 Tratadores térmi cos vertic ales ales
d² X h = = Q L X (Tr)o 0.12
TRATAMIENTO Donde: d=
Diám Diámet etro ro del del reci recipi pien ente te,, pulga pulgada das. s.
(Tr) Tr)o =
Tiemp iempo o de resi reside denc ncia ia,, minu minuttos. os.
Q L
Caudal dal del líq líquido tratado, BFPD.
=
h= Alt Altura ura de la secc secciión de de coale coalesc scen enci cia a, en pulg pulga adas das (Trat. (T rat. Vertical) Leff Leff = pies.
Long Longit itud ud efec efecti tivva de la secc secció ión n de co coal ales esce cenc ncia ia,,
PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PARA LOS TRATADORES TÉRMICOS TRATAMIENTO 1.
Determine Determine la temperatura temperatura de tratamiento tratamiento
2.
Determine Determine la viscosi viscosidad dad del crudo crudo a la temperatura temperatura de tratamient tratamiento. o.
3.
Dete Determ rmin ine e el diáme diámetr tro o de la gota gota de agua agua a la temp temper erat atur ura a de tratamiento.
4.
Determine Determine la geometría geometría (d y Leff) del tratador tratador..
5. Veri erifiq fique la geome eometr tríía (d y Leff) que aseg asegur ure e un tie tiempo mpo de residencia 6.
Seleccione Seleccione la mayor geometría geometría entre las dos anteriores. anteriores. Incluir la capacidad suficiente para las secciones de gas y de agua libre, de acuerdo con los requerimientos.
EL TRATAMIENTO DEL CRUDO CONSIST SISTE E EN EN . . . DESHIDRATACIÓN
•
(REMOCIÓ (REM OCIÓN N DEL AG AGU UA INSOL INSOLUBLE) UBLE)
DESALACION
•
(REMOCIÓN DE CONTAMINANTES MINERALES SOLUBLES EN EL AGUA, Y DE LOS SÓLIDOS)
Mecanismo de la Deshidratac Deshidratación ión de crudos Es un proceso en tres pasos…
Floculación Agrupando las gotas desestabilizadas Coagulación Interactuando las películas superficiales de las gotas Sedimentación Separación Gravitacional de las Fases
ECUACION ECUACION DE STOKES Describe Descr ibe la Velocid Velocidad ad de Sedimen Sedimentació tación n
V
2 ρ2 - ρ1 ) g D ( = 18μ1
V = Velocidad de Sedimentación g = gravedad D = Diámetro de Partícula (o gota dispersa) ρ1= Densidad de la Fase Continua ρ2= Densidad de la Fase Dispersa μ1= Viscosidad de la Fase Continua
DESHIDRA DESHIDR ATACIÓN DE CRUDOS
COMO PODEMOS DESESTABILIZAR LA EMULSION E INCREMENTAR LA VELOCIDAD DE SEDIMENTACION? Calor Tratam Tra tamien iento to Quí Químic mico o Régimen de Flujo Superficies Coalescedoras Campos Electrostáticos
La deshidratación de crudo utiliza estos principios para acelerar la coalescencia y la separac separación ión del agua agua emusion emusionada ada de la fase oleosa.
El calentamiento puede causar problemas en el caso de crudos pesados
A C I F ĺ C E P S E D A D E V A R G
RELACION GRAVEDAD ESPEC ĺ FICA F ICA VS TEMPERATURA E INTERELACION DE CRUDOS DE BAJA GRAVEDAD Y SOLUCIONES SALINAS (CLORURO DE SODIO)
TEMPERATURA, ºF ºF
Calor Tratamiento Químico Régimen de Flujo Superficies Coalescedoras
CAMPOS ELECTROSTATICOS Existen dos tipos básicos de campo electrostático:
CAMPO AC (C (Corriente Alterna) CAMP CAMPO O DC (Cor (Corrrient iente e Cont Contin inua ua)) . . . Y muchas variaciones posibles de cada uno
Tecnologías Electrostática
AC Convencional AC Campo intenso AC – múltiples múltiples electrodos Combinación AC/DC – Polaridad Polaridad Dual ® Campo Modulado Combinado AC/DC Deshidratador de Polaridad Dual ® Modulada EDD ® - modulacion por encima del voltaje crítico
Solo Desalación
Frecuencia Dual ® - modulación bimodal
Definitions of Electrostatic Forces
Atrac At racci cion on Di Dipo polar lar:: Fu Fuer erza za el elec ectr tros osta tatic tica a produc prod ucid ida a po porr lo loss ce cent ntro ross po possit itiv ivo os y negativos de los dipolos inducidos en las gota go tass de ag agua ua (C (Cam ampo poss el elec ectro trost stat atico icoss A/C y A/C-DC). Electroforesis Electroforesis:: Movim Movimiento iento electr electricamen icamente te induc ind ucido ido sob sobre re cue cuerpo rposs pol polare aress hac hacia ia el elctro elc trodo dod d ma mass ce cerc rcan ano o ba bajo jo un ca camp mpo o uniforme (Campos Electrostaticos A/C-DC) A/C-DC).. Dielectroforesis: Movimiento electricamente inducido hacia el electrodo sobre cuerpos polares por un campo electrico convergente (campos electrostaticos A/C and A/C-DC) A/C-DC)..
Comp Compar arac acio ion n de las las Magn Magnititud udes es Rel Relat ativ ivas as de las las Fuer Fuerza zass Electrostaticas Condiciones de Proceso 750 Micron Diametro de gotas 32 kV Voltaje Pico Aplicado 6” Espaciamiento entre
electrodos 0.5% BS&W Aceite de baja conductividad
⚫ Fuerza Fuerza Electrof Electroforet oretica ica = 53 dinas dinas Gravedad: Arrastre Arrastre = Peso = 0.01 0.01 ⚫ Gravedad:
dinas 0.004 dinas dinas ⚫ Fuerza Dipolar = 0.004 Fuerza Dielectr Dielectrofor oforeti etica ca = 0.002 0.002 ⚫ Fuerza dinas
ELECTRODOS TIPO AC TRANSFORMADOR SALIDA DE CRUDO
ENTRAD A DE CRUDO
SALIDA DE AGUA
BENEFICIOS DEL CAMPO AC
▪
ATRACCIÓN DIPOLAR
▪
ESTIRAMIENTO DE LA PELĺ CULA CULA INTERFACIAL
▪
TOLERANCIA AL AGUA
PERO HAY LIMITACIONES
…
▪
Mĺ NIMA NIMA MOV MOVILI ILIDAD DAD DE LA LA GOTA GOTA
▪
BAJA DENSIDAD DE CARGA
▪
Lĺ MITES MITES EN LA INTENSI INTENSIDAD DAD DE DE CAMPO CAMPO UTIL UTIL
BENEFICIOS DEL CAMPO DC LA MAYORIA MAYORIA DE LOS LOS BENEFIC BENEFICIOS IOS DEL DEL CAMPO CAMPO AC, MAS . . . • MAYOR TRANSPORTE DE GOTAS • CARGA ELECTROSTATICA NETA PERO. . . • SE DEBEN EVITAR REACCIONES ELECTROLITICAS • SE REDUCE LA TOLERANCIA AL AGUA
CAMPOS ELECTROSTÁTICOS: DUAL POLARITY ® (COMBINACION CAMPOS AC Y DC).
COALESCEDOR AC/DC (DUAL POLARITY ® )
Forma del electrodo
Rectificadores
Salida de Crudo
TRANSFORMADOR
Entrada de Emulsión
Salida de Agua
DUAL POLARITY ® Proporcion Proporciona a una una combinaci combinacion on de campos campos AC/DC Para combinar sus beneficios ▪ Alta Polarización de la gota ▪
Ruptura de la Película Interfacial
▪
Alta tolerancia al agua
▪
Mayor movilidad de la gota
▪
Mayor May or densid densidad ad de Carga Carga en la gota gota
▪
Minimiza la corrosión inducida
NIVELES DE REMOCION DE AGUA ALCANZABLES
100 ) % ( O D A T A R T O D U R C W & S B
SEPARADOR DE AGUA LIBRE
10
SEPARADOR TRI-FASICO
1
TRATADOR O DESALADOR
0.1
10
20 30 40 50 70 100
GRAVEDA GRAVEDAD D DEL CRUDO CRUDO (GRADO (GRADOSS API) API)
Deshidratadores Deshidratadores Electrostáticos de Campo AC
Deshidratadores Electrostáticos Howe-Baker
Deshidratadores Deshidratadores Electrostáticos de Campo AC
Deshidratadores Electrostáticos Petreco
Deshidratadores Deshidratadores Electrostáticos de Campo AC
Tratadores Electrostáticos Kvaerner (HRI)
DESHIDRATADOR DUAL POLARITY®
Equipos de deshidratación
NATCO Dual Polarity HV Transformer
HV Boots
Crude Outlet
Collector Hangers Bushings
HV Rails Electrodes
HiFlo Spreader
Crude Inlet
Comparacion de Tecnologias – 18.2 18.2 API Prueb Pruebas as pilot piloto o 1.00
Temperatura de Operacion – 130 ºC
0.90 TriVoltt Test TriVol Tes t
%0.80
, ) 0.70 a % ( d i l W0.60 a & s S 0.50 B e t d e l t 0.40 u W O0.30 &
Dual Polarity Tests Dual Frequency Tests
S0.20 B 0.10 0.00 50
60
70
Flujo Flujo
80
90
100
110 Load (BOPD bop d/sf)/pie deGrid diseñ diseño, o, (bop B OPD/pi e2
120
130
