deshidratación y desalado del crudo2

5/28/2018 Deshidratacin y Desalado del Crudo2

1/84

Deshidratacin y Desalado delCrudo

Mara Camila lvarez Herrera

Yuly Alexandra Mojica


2/84

Objetivo

Separar del Petrleo la mayor cantidad deimpurezas insolubles presentes en l, tales

como:

Salmuera (agua y sales orgnicas) presentes

como agua libre o emulsionada.

Sedimentos (Arena, arcillas, productos decorrosin, de incrustacin, etc.)


3/84

Teora de las Emulsiones

Qu son?

Una Emulsin es una mezclade dos lquidos inmiscibles,

uno de los cuales estadisperso como gotas en el

otro.


4/84

Fase Externa o Continua

Fase Interna o Dispersa


5/84

Tipos de Emulsiones

O/W W/O


6/84

W/O (Water/Oil)

Agua en emulsin Emulsin Directa o Regular.

Agua en fase dispersa.

Crudo en fase continua.

Estas emulsiones pueden tener un contenido de agua desde trazas hasta 90%.El tratamiento de este tipo de emulsiones se denomina Deshidratacin


7/84

O/W (Ol/Water)

Agua en fase continua.

Crudo en fase dispersa.

Crudo en emulsin. Emulsin Inversa o Reversa.

Son las emulsiones ms frecuentes en el agua que ha sidoseparada del petrleo en el proceso de deshidratacin.


8/84

Mixtas o Complejas

W/O/W O/W/O


9/84

Mixtas o Complejas

No es comn encontrarlas.

Frecuentes enO en

Donde se han mezclado varios tipos deemulsiones por periodos de tiempo largos.


10/84

Pelcula Interfacial

Capa que recubre la gota .

Las gotas quedan aisladas entres tanto fsica comoelctricamente.

De la naturaleza de esta pelculargida o elstica, depende laestabilidad de la emulsin.

Se da por la absorcin de los AGENTES EMULSIFICANTES.


11/84

Agentes Emulsificantes

Asfaltnos Resinas

cidos Naftnicos

Slidos finos (FeS, arena deformacin, microcristales de

incrustacin)

Partculas parafnicas


12/84

Agentes Emulsificantes


13/84

Formacin de Emulsiones

Para la formacin de emulsiones estables senecesitan tres factores bsicos:

Los dos lquidos deben ser inmiscibles:Petrleo y Agua

Debe existir un agente emulsificante

Agitacin


14/84

Estabilidad de una Emulsin

El rompimiento de una emulsin depende deciertas propiedades.

El principal objetivo es deshacer la pelculainterfacial que existe entre las gotas de agua.

Los factores que favorecen la estabilizacin de una solucin son:


15/84

Tensin Interfacial

Cuando el agua y el crudo entran en contactose forma una tensin en la interfase quesepara los fluidos.

A menor IFT mas

inestable es la solucin.


16/84

Viscosidad de la Fase Continua

Un petrleo con alta viscosidad requiere mstiempo para que las gotas decanten o colaescan.

A menor viscosidadmas inestable es la

emulsin.

Calentar la emulsin disminuyela viscosidad.


17/84

Tamao de la Gota

Entre mas pequeas sean las gotas, masestable es la emulsin.

Generalmente los tamaosde gota van desde 0.10mhasta 100m.


18/84

Relacin de Volmenes de las Fases

Al aumentar el volumen de la fase dispersa, elnmero y el tamao de las gotas aumenta.

Se reduce la estabilidad de la emulsin.

+Porcentaje de Agua = -Estabilidad


19/84

Temperatura

Disminuye

Adsorcin de surfactantes naturales.

Viscosidad de la fase continua.

Rigidez de la pelcula interfacial

Tensin Superficial.

Disminuye la estabilidad de la emulsin.


20/84

pH

Ajustando el pH se puede minimizar larigidez de la pelcula interfacial y aumentarla tensin superficial

Esto se logra adicionando cidos o bases inorgnicos.


21/84

Edad de las emulsiones.

Con el tiempo la pelcula interfacial va aaumentar su rigidez, se har mas fuerte y masgruesa.

+Edad. = +Estabilidad.

Tendrn que agregarsealtas ratas de qumicospara tratarlas.


22/84

Salinidad de la Salmuera

Los slidos disueltos totales (TDS) o salinidaddel agua, tambin influyen en la rata deasentamiento.

Aguas ms pesadas, mayor velocidad deasentamiento.

+TDS =- Estabilidad.


23/84

Tipo de Aceite

Crudos Parafnicos

Crudos Naftnicos

y de base mixta

No forman emulsiones estables

Forman emulsiones estables.

Determina el tipo y la cantidad de emulsiones


24/84

Presencia de Cationes

Compactan lapelcula interfacial.


25/84

Diferencia de Densidades

Al aumentar la diferencia de densidades lavelocidad de sedimentacin aumenta.

La emulsin pierdeestabilidad.

Se aumenta la fuerzaneta de gravedad que

acta sobre las gotas.

A mayor gravedad APImenos es la estabilidad de

la emulsin.


26/84


27/84

Cmo se rompen?

Hay 3 etapas principales pararomper una emulsin W/O.


28/84

Acercamiento Macroscpico de lasGotas

Donde:Vs = velocidad de sedimentacin de Stokes (cm/s).VH = velocidad de sedimentacin de Hadamard (cm/s).

1 = densidad del agua (g/cm3).2 = densidad del crudo (g/cm3).g = aceleracin de gravedad (cm/s2).r = radio de las gotas de agua dispersas en el crudo (cm).e= viscosidad de la fase externa (cp).i= viscosidad de la fase interna (cp).

fs = factor de Stokes (1/cm.s)


29/84


30/84

Velocidad de Decantacin

La velocidad de decantacin del agua aumentacon:

El cuadrado del dimetro de la gota depetrleo

Disminucin en la viscosidad del petrleo

Mayor diferencia de densidad entre elpetrleo y el agua.


31/84

Drenaje de la Pelcula


32/84

Drenaje de la Pelcula


33/84

Coalescencia

Se define como un fenmeno irreversible en el cual las gotas pierden suidentidad, el rea interfacial se reduce y tambin la energa libre del sistema.

Se lleva a cabo en 5 etapas:

1. Aproximacin de las gotas en la interfase y contacto con deformacin de lasgotas en las misma.

2. Oscilacin de las gotas en la interfase.

3. Formacin de una pelcula de la fase contnua entre la gota y la interfase.

4. Ruptura y desaparicin de la pelcula seguida por la coalescencia real de lasgotas.

5. Transporte parcial o completo del contenido de la gota a la fasediscontinua.


34/84

Coalescencia


35/84

SEDIMENTACIN YDESHIDRATACIN ESTTICA

Comprende el mtodo de tratamiento gravitacional o de asentamiento,acompaado en muchos casos de tratamiento qumico y calentamiento.

Es conocido como el mtodo de LlenadoSedimentacin Drenaje yBombeo.

El petrleo despus de que se ha llenado el tanque es dejado estticopara que sedimente el agua contenida en l.

Es el mtodo ms simple y el menos estudiado.

Involucra el uso de deflectores arreglados e instalados dentro de lostanques de tratamiento tal que permitan la desgasificacin del fluidoentrante, control de la direccin del flujo de fluido, control y lmite de lascorrientes trmicas y mejor promocin de la coalescencia de las gotas dela emulsin


36/84


37/84

Mtodos de Tratamiento

Sedimentacin Natural

Trmico Elctrico

Qumico

Mecnico


38/84

Tratamiento Trmico

Incrementa el movimiento y frecuencia de colisin ochoque de las gotas

Incrementa la diferencia de densidades Reduce la viscosidad del petrleo Incrementa la velocidad de asentamiento de las gotas de

agua Promueve la coalescencia Tratamiento costoso, disminuye valor del petrleo (por

prdidas de livianos)


39/84

Tratamiento Trmico


40/84

Tratamiento Elctrico

Polariza las gotas con cargas inducidas de superficie

Deforma las formas esfricas de las gotas a forma

elptica

Incrementa la distorsin en el rea superficialinterrumpiendo la pelcula interfacial

Resulta en mejor coalescencia


41/84

TratamientoElctrico


42/84


43/84

Tratamiento Qumico

Principio de Accin

Aplicacin de agentesdemulsificantes que

atacan a las sustanciasemulsificantes para

romper la emulsin

Ventajas

Bajo costo deinstalacin de

equipos,procesos sencillos y

deshidratacin sencilla


44/84

Adecuada cantidad del qumico ms eficiente Suficiente agitacin para permitir una buena mezcla del

qumico con la emulsin Cuando fuere necesario, la adicin de calentamiento para

facilitar el rompimiento de la emulsin Suficiente tiempo para permitir el asentamiento del agua

liberada Adecuado manejo y separacin y separacin de gas antes del

asentamiento


45/84

Tratamiento Mecnico

Bsicamente existen 4 aparatos mecnicos usados para elasentamiento del agua:

1. Tanques de asentamiento

2. Piscinas o fosas de asentamiento

3. Gunbarrel o wash Tank (Tanques de

lavado)

4. Free- Water Knockout (FWKO)


46/84


47/84

Equipos de Superficie

Separadores Free water Knockouts Tanques de asentamiento (Settling Tanks) Gun Barrels (Tanques de lavado) Heater Treaters (Tratadores trmicos) Chemelectrics (tratadores electrostticos) Desalting Units ( Unidades de desalado)


48/84

SELECCIN DEL PROCESO YEQUIPO

El tratamiento de las emulsiones se realiza en

dos etapas bsicas: la deshidratacin, donde elcontenido de agua a 1 o 2%; el desalado,donde se inyecta agua dulce o poco salada quedisminuye la concentracin de sal del agua

remanente.


49/84


50/84


51/84


52/84

Separador Gas- Lquido


53/84

SEAPARADORES(BIFASICOS/TRIFASICOS)

o Separacin del gas natural de los lquidos producidoso Combina: Gravedad, tiempo, procesos mecnicos y

ocasionalmente qumicoso El tamao depende del flujo del gas natural o lquidos

dentro del separadoro Tienen varios diseos: vertical, horizontal y esfricos

o La mayora son bifsicos: separar gas y lquidoso Trifsicos: separan el gas natural, hidrocarburos lquidos

y agua libreo Presiones de operacin de los separadores dependen de

la presin de flujo de los pozos, presin de operacindeseada por el operador


54/84

Separadores (Bifsicos/ Trifsicos)

Separador trifsico horizontal

SEPARADOR VENTAJAS DESVENTAJAS


55/84

HORIZONTALES Tienen mayor capacidad para manejar gas quelos verticales.

No son adecuados para manejar flujosde pozos que contienen materialesslidos como arena o lodo, pues esdifcil limpiar este tipo de separadores.Son ms econmicos que los verticales.

Son ms fciles de instalar que los verticales.

El control de nivel de lquido es mscrtico que en los se paradoresverticales.

Son muy adecuados para manejar aceite conalto contenido de espuma. Para esto, dondequeda la interfase gas-lquido, se instalan placasrompedoras de espuma.

ESFERICOS Ms baratos que los horizontales o verticales.

Tienen un espacio de separacin muylimitado.

Ms compactos que los horizontales o losverticales, por lo que se usan en plataformascosta afuera.

Son ms fciles de limpiar que los separadoresverticales.

Los diferentes tamaos disponibles los hacen eltipo ms econmico para instalaciones

individuales de pozos de alta presin.


56/84

SEPARADOR VENTAJAS DESVENTAJAS

VERTICALESEs fcil mantenerlos limpios, por lo que serecomiendan para manejar flujos de pozos conalto contenido de lodo, arena o cualquiermaterial slido.

Son ms costosos que los horizontales.

El control de nivel de lquido no es crtico,

puesto que se puede emplear un flotadorvertical, logrando que el control de nivel seams sensible a los cambios.

Son ms difciles de instalar que loshorizontales.

Debido a que el nivel de lquido se puedemover en forma moderada, son muy

recomendables para flujos de pozos queproducen por bombeo neumtico, con el fin demanejar baches imprevistos de lquido queentren al separador.

Se necesita un dimetro mayor que elde los horizontales para manejar lamisma cantidad de gas.

Hay menor tendencia de revaporizacin de

lquidos.


57/84

Separacin del gas natural de los lquidosproducidos.

Combina: Gravedad, tiempo, procesosmecnicos y ocasionalmente qumicos.

El tamao depende del flujo del gas natural olquidos dentro del separador.

Tienen varios diseos: vertical, horizontal yesfricos.

Trifsicos:separan el gas natural,hidrocarburos lquidosy agua libre

Presiones de operacin de los separadoresdependen de la presin de flujo de los pozos,

presin de operacin deseada por el operador.


58/84

Separadores Gravitacionales

Free Watter Knockouts


59/84

Free Watter Knockouts(FWKO)

Usado para separar el gas y agua libre del petrleoemulsionado El diseo puede ser horizontal o vertical El tamao depende del tiempo de retencindeseado y del volumen del fluido a tratar Los mtodos usados para la separacin son:tiempo, gravedad, mecnicos y algunas vecesqumico Cuando el calentamiento tiene que ser usado pararomper la emulsin, se ahorra mucho combustiblecon el uso de los FWKO


60/84


61/84

Usado para separar el gas y agua libre del petrleo emulsionadoEl diseo puede ser horizontal o vertical

El tamao depende del tiempo de retencin deseado y del volumendel fluido a tratar.

Los mtodos usados para la separacin son: tiempo, gravedad,mecnicos y algunas veces qumicos.

Cuando el calentamiento tiene que ser usado para romper la emulsin,

se ahorra mucho combustible con el uso de los FWKO

Desventajas

TANQUES DE ASENTAMIENTO


62/84

Usado en muchos campos viejos de petrleo.

La emulsin entra al tanque y es distribuida hacia el fondo deltanque a travs de un distribuidor.

El petrleo limpio fluye hacia la parte superior.

Las fracciones livianas del petrleo producido tienden a escapardisminuyendo la gravedad y el volumen del petrleo.

Nunca se selecciona un tanque de asentamiento cuando prime elfactor econmico.

TANQUES DE ASENTAMIENTO(SETTLING TANK)


63/84

agua

aceite

salida deaceite

sifon de

agua

tuberia dedistribucion

o El petrleo limpio fluye hacia la parte superioro Las fracciones livianas del petrleo producido

tienden a escapar disminuyendo la gravedad yel volumen del petrleo.


64/84

Nunca se selecciona un tanque de asentamientocuando prime el factor econmico

Usado en muchos campos viejos de petrleo

La emulsin entra al tanque y es distribuida

hacia el fondo del tanque a travs de undistribuidor.

El petrleo limpio fluye hacia la parte superior

Las fracciones livianas del petrleo producido

tienden a escapar disminuyendo la gravedad yel volumen del petrleo.


65/84

VENTAJAS

Ahorros en el uso decombustible.

Requiere de pocomantenimiento.

De diseo y operacinsencilla.

DESVENTAJAS

Se ve afectado por altasvelocidades de flujo.

Exceso de gas. Descensos en la

temperatura del fluido.

Recuperacin de

emulsiones envejecidas


66/84

GUN BARREL(WASH TANKS)

TANQUES DE LAVADO

Usualmente combinan mtodos trmicos, qumicos, tiempo,gravedad, mecnico.

El tanque de lavado es bsicamente un tanque de asentamiento que

tiene adaptado un tubo separador de gas en la parte interna oexterna del tanque.

Opera bajo el principio de diferencia de densidades

La emulsin entra por la parte superior del tanque, pasa por el tubo

conductor y se riega en el fondo por medio del distribuidor(spreader)


67/84

La emulsin asciende a travs de la zona de aguaque ayuda a la coalescencia de las gotas y permitesuficiente tiempo de retencin para que las fases se

separen.

El tanque de lavado es bsicamente un tanque


68/84

La emulsin entra porla parte superior deltanque, pasa por eltubo conductor y se

riega en el fondo pormedio del distribuidor(spreader).

El tanque de lavado es bsicamente un tanquede asentamiento que tiene adaptado un tuboseparador de gas en la parte interna o externadel tanque.

El petrleo limpio, el gas yel agua salen por susrespectivas tuberas.

La emulsin asciende a travs de la zonade agua que ayuda a la coalescencia delas gotas y permite suficiente tiempo deretencin para que las fases se separen

TANQUES DE LAVADO


69/84

El petrleo por ser ms liviano que la emulsin asciende pasando aformar parte de la zona correspondiente al petrleo deshidratado.

TANQUES DE LAVADO


70/84

DESVENTAJAS

Se ve afectado por altas velocidades de flujo, exceso de gas, descensos en latemperatura del fluido y recuperacin de emulsiones envejecida

La eficiencia del mismo depende del control total de las variables

Tienen un tiempo de residencia entre 3 a 36 horas


71/84

HEATER TREATERS(TRATADORES)

Usualmente combinan mtodos trmicos, gravitacionales, mecnicos y

qumicos para romper la emulsin.

El diseo puede ser horizontal o vertical.

El tamao depende de la cantidad de fluido a tratar

La emulsin entra a travs de un intercambiador de calor y pasa a un tuboconductor

El agua libre cae al fondo, la emulsin fluye hacia arriba y horizontalmentedentro de una segunda seccin de la vasija donde el agua se separa de laemulsin y cae al fondo

El aceite limpio se remueve a travs de su salida

T d T i


72/84

Tratador Trmico

VENTAJAS DESVENTAJAS


73/84

VENTAJAS

Reduce la viscosidad de la fasecontnua.

Incrementa el movimiento y lacolisin de las gotas de aguapara su coalescensia.

Incrementa la diferencia dedensidades.

Promueve una mejordistribucin deldesemulsionante.

Disuelve las parafinascristalizadas que le danestabilidad a las emulsiones.

Debilita la pelcula deemulsionante que rodea a lasgotas de agua.

DESVENTAJAS

Provoca la migracin de los

compuestos ms voltileshacia la fase de gas.

Incrementa los costos decombustible.

Incrementa riesgos en lasinstalaciones.

Requieren mayorinstrumentacin y control.

Tratador Electrostticos


74/84

Tratador Electrostticos(Chemelectric)


75/84

TRATADOR ELECTROSTTICO(Electrostatic treater or chemelectric)

Similar a un tratador trmico horizontal, excepto que adiciona alto voltaje,corriente alterna y mallas elctricas

La emulsin entra por la parte superior, pasa a travs de un intercambiadorde calor y sube a un campo elctrico donde las gotas reciben una cargaelctrica, haciendo que se muevan rpidamente y choquen unas conotras con bastante fuerza para unirse, formar grandesgotas y luego caer al fondos.


76/84


77/84

VENTAJAS DESVENTAJAS

En comparacin con los sistemas de tanques

de lavado es que son menos afectados en suoperacin por las caractersticas de los crudos(densidad, viscosidad), agua o agentesemulsionantes

Los dispositivos del equipo podran ser

afectados por los cambios en las propiedadesconductoras de los fluidos de alimentacin,cuando se incrementa el agua, la salinidad y lapresencia de slidos.

Son de menor dimensin

El tiempo de residencia asociado esrelativamente corto

Requerimiento de supervisin constante en suoperacin.

Se obtiene una mejorcalidad del agua separada

Instalacin de sistemas de control mssofisticados, lo que incide tanto en los costosde operacin como de inversin.

Mayor flexibilidad en cuanto a lasfluctuaciones o variaciones en los volmenesde produccin

Instalacin de sistemas de carga para unmayor control de flujo al equipo, ya quenecesitan para su operacin condiciones deflujo estables y controladas.


78/84

CIRCUNSTANCIAS DE USO VENTAJAS DE USO

Cuando el gas combustible para calentar la

emulsin no est disponible o es muy costoso.

La emulsin puede ser rota a temperaturas

muy por abajo que la que requieren lostratadores calentadores

Cuando la prdida de gravedad API eseconmicamente importante.

Debido a que sus recipientes son mucho mspequeos que los calentadores, eliminadores

de agua libre y gun-barrels, son ideales paraplataformas petroleras marinas.

Cuando grandes volmenes de crudo deben

ser tratados en una planta a travs de unnmero mnimo de recipientes

Pueden remover mayor cantidad de agua que

otros tratadores.

Las bajas temperaturas de tratamientoprovocan menores problemas de corrosin eincrustacin

l d ( l )


79/84

Desalado (Desalters)

Caracteristicas

Son usados dondesalmueras fuertes(alta

salinidad) son producidas

conjuntamente con elpetrleo.

Funcionan usando agua de

lavado (agua fresca), paraque el agua que pase con elcrudo tenga una bajaconcentracin de sal.

El porcentaje de agua debeser suficiente para asegurarcontacto con impurezasinsolubles en petrleo,

principalmente sal y obteneruna densidad ptima degotas (gotas por unidad devolumen) en el campoelctrico.

El rango ms satisfactorio esentre 5% y 7% con respecto a

la carga del crudo


80/84

Sistema de Desalado (Dos estaciones)

Representacin esquemtica de una estacin de


81/84

p qflujo para deshidratar crudo.


82/84

DEMULSIFICANTES

Modifican la tensin superficial

Actan sobre los agentes emulsionantes

Dispersan los slidos que estabilizan la emulsin

En este proceso se neutralizan las cargas repulsivas entre gotas con laaplicacin de demulsificantes y se disminuye el nmero de slidos filtrablesque recubren las gotas con agentes humectantes; permitiendo laformacin de gotas ms grandes que precipitan ms fcilmente.


83/84


84/84

deshidratación y desalado del crudo2

Documents