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generalidades de la deshidratacion de crudos

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  • 1. DESHIDRATACIÓN Y DESALADODefiniciones fundamentales. Estudio y tratamiento deemulsiones agua/crudo (W/O). Elaborado por: Lourdes de la Cabada. Gabriela Rubera.
  • 2. Reducir Agua libre, contenido de fácilmente agua a 1% decantada (especificacione s) y contenido de sales a 100mg/l Proceso de Formación de DESHIDRATACIextracción de mezclas ÓN Y petróleo bifásicas de DESALADO crudo y agua Agua Evitar corrosión, emulsionada daños en equipos, dispersa en el envenenamiento crudo, formando de catalizadores, macro-emulsiones costos por W/O transporte de agua sin valor
  • 3.  EMULSIONES  Definición.  Condiciones para su formación.  Tipos.  Estabilidad o tenacidad.  Cómo prevenir su formación.  Ruptura o resolución. DESHIDRATACIÓN  Definiciones.  Finalidad.  Métodos de tratamiento.  Esquemas de proceso.  Equipos empleados DESALADO  Definiciones.  Etapas del proceso.  Esquemas del proceso.  Consideraciones de diseño.  Factores de selección del proceso.
  • 4. EMULSIONES Definiciones. Condiciones para formación deemulsiones. Tipos. Estabilidad. Ruptura o resolución.Desemulsionantes.
  • 5. Mezcla de dos líquidos inmiscibles bajo condiciones normales. Dispersión de Sistema uno de los heterogéneo líquidos en forma(una fase, dos de pequeñascomponentes). gotitas en el otro. EMULSIÓN
  • 6. Dos líquidos Agitación y Agentes inmiscibles turbulencia emulsificantesEn este caso, Suficiente para lograr la Componente dispersión de uno de los orgánico presente en agua y líquidos en el otro, el crudo que petróleo generando macro- estabiliza la fase (crudo). emulsiones W/O. dispersa, al formar Mayor turbulencia se una película elástica origina en el equipo en y dura sobre la superficie o en el punto de superficie de los inyección del gas (Gas- glóbulos.
  • 7. • Macromoléculas, con actividad interfacial, que tienen alto contenido de aromáticos.SURFACTANTES • Formadas de fracciones ácidas de asfaltenos, resinas, ácidos nafténicos. NATURALES • Se adsorben en la interfase agua-crudo, formando una película que otorga estabilidad a la emulsión. • Partículas sólidas no solubles muy finas, más SÓLIDOS pequeñas que las gotas suspendidas. • Se colectan sobre la superficie de la gota formando FINAMENTE una barrera física. DIVIDIDOS • Sulfuro de hierro, arcilla, zinc, sílica, negro de humo. • Inhibidores de corrosión.QUÍMICOS DE • Biocidas.PRODUCCIÓN • Limpiadores. • Agentes humectantes.
  • 8.  AGUA EN PETRÓLEO O DIRECTAS (W/O).  Contenido de agua emulsionada puede variar entre 0-80%. Encontrándose entre 10-35% para crudos pesados y extra-pesados, y entre 5-20% para crudos livianos y medianos.  La fase acuosa dispersa se refiere como agua y sedimento (A&S) o agua y sedimento básico (A&SB).  Pueden ser duras o suaves, respecto a su tenacidad. PETRÓLEO EN AGUA O INVERSAS (O/W).  Petróleo muy diluido, menos del 1% PETRÓLEO EN AGUA, ESTO EN PETRÓLEO (o/W/O).  Presente cuando el crudo altamente viscoso o cuando el agua es muy blanda y dulce. AGUA EN PETRÓLEO, ESTO EN AGUA (w/O/W).  Aún no se han encontrado.  Preparadas a nivel de laboratorio.
  • 9.  Tensión interfacial. Viscosidad de la fase externa. Tamaño de la gota. Relación de volumen de fases. Temperatura. pH. Envejecimiento de la interfase. Salinidad de la salmuera. Tipo de crudo. Diferencia de densidad. Presencia de cationes. Propiedades reológicas interfaciales.
  • 10. Inyección dedesemulsionantes a fondo de pozo Eliminación de turbulencia en pozosfluyentes por aplicaciónde un estrangulador de fondo Añadir agua en fondo de pozo para crudos de bajo contenido de agua
  • 11. *Mayor contenido de FLOCULACIÓN agua. *Mayor temperatura. *Menor viscosidad.RESOLVER una ETAPA emulsión = Ssepararla en sus *Mayor velocidad de componentes floculación. COALESCENCIA *Mayor debilidad del film interfacial. *Desactivación térmica de la película interfacial.
  • 12. DESHIDRATACIÓN DECRUDOS Definiciones básicas. Tratamiento de emulsionesagua/crudo. Condiciones de operación. Esquemas deproceso.
  • 13. QUÉ ES LA DESHIDRATACIÓN?Proceso mediante el cual SE SEPARA EL AGUA ASOCIADA CON EL CRUDO, ya sea en forma emulsionada o libre, hasta lograr reducir el contenido de la misma a un porcentaje previamente especificado (usualmente ≤ 1%) CUÁL ES LA FINALIDAD DEL PROCESO? DISMINUIR COSTOS asociados a los procesos de separación y refinación que deben llevarse a cabo cuando se manipula crudo emulsionado con agua.
  • 14. MÉTODOS DE TRATAMIENTO PARA LA DESHIDRATACIÓNDependiendo del tipo de crudo y de la disponibilidad de recursos se combinan cualquiera de los siguientes métodos: •Químicos En general se usa una combinación •Térmicos de los métodos térmicos y químicos con uno mecánico o eléctrico para •Mecánicos lograr la deshidratación efectiva de la •Eléctricos emulsión.
  • 15. TRATAMIENTO QUÍMICO Consiste en APLICAR UN PRODUCTO DESEMULSIONANTE sintético llamado “QUÍMICA DESHIDRATANTE” el cual debe ser inyectado tan pronto como sea posible a nivel de la superficie o en el fondo del pozo con la finalidad de aumentar el tiempo de contacto y prevenir la formación de una emulsión aguas abajo. Mecanismo físico-químico de Formulación óptima acción agentes deshidratantes del sistema (SAD = 0) o desemulsionantes Estado de equilibrio entre las Equilibrio lipofílico/hidrofílico propiedades del surfactante para laLIPOFÍLICO HIDROFÍLICO fase acuosa y para la fase oleica
  • 16. TRATAMIENTO QUÍMICOPor lo general, los agentes desemulsionantes comerciales son mezclas de varioscomponentes de diferentes estructuras químicas y materiales poliméricos de una amplia distribución de pesos moleculares. Están formados por un 30-50% DE SURFACTANTES y un 70-50% DE SOLVENTES ADECUADOS como nafta aromática y alcoholes.Deben tener 3 efectos fundamentales: Inhibir la formación de una película rígida. Debilitar la película volviéndola compresible. Cambiar la formulación del sistema para alcanzar la condición de SAD = 0.
  • 17. TRATAMIENTO QUÍMICOLos desemulsionantes deben ser dosificados en forma continua en la relacióndeterminada por pruebas de botella. Los rangos de dosificación pueden variar de 10a1.000 ppm o de1 0 a 100 ppm.GENERALMENTE LOS CRUDOS PESADOS REQUIEREN MAYORDOSIFICACIÓN QUE LOS CRUDOS LIGEROS.El exceso de dosificación de desemulsificante incrementa los costos detratamiento, puede estabilizar aun más la emulsión directa W/O ó produciremulsiones inversas O/W. LAS PRUEBAS DE BOTELLA AYUDAN A DETERMINAR CUAL QUÍMICA PUEDE SER MÁS EFECTIVA PARA ROMPER LA EMULSIÓN
  • 18. TRATAMIENTO QUÍMICOLa adsorción de un surfactante en una superficie gas-líquido o una interfaselíquido-líquido produce una reducción de la tensión interfacial, que favorecetanto la deformación y la ruptura de la interfase, como la formación desistemas dispersos.Los efectos cinéticos más importantes en la ruptura de emulsiones son: 1. El producto más eficaz para SAD = 0 es aquél que se adsorbe más rápido en lainterfase para bajar la tensión interfacial.2. La transferencia de masa del deshidratante hidrofílico desde el aceite hacia lainterfase depende de: (a) Su PM; (b) Su hidrofilicidad; (c)Su tensión interfacial; (d)La presencia de aditivos aceleradores de la transferencia. La eficiencia de una variedad de surfactantes puede ser comparada en función del tiempo característico τd = h2/D
  • 19. TRATAMIENTO ELÉCTRICO CONSISTE EN APLICAR UN CAMPO ELÉCTRICO PARA ACELERAR EL PROCESO DE ACERCAMIENTO DE LAS GOTAS DE FASE DISPERSA.La fuerza resultante entre dos gotas cargadas está dada por la Ley de Coulomb:Esta fuerza hace que la gota cargada migre hacia el electrodode carga opuesta y se inicie entonces el contacto con otrasgotas, PERMITIENDO LA COALESCENCIA. Las gotas polarizadas tenderán a colisionar entre sí, por lo cual la coalescencia ocurrirá más rápido. Este fenómeno también hace que gotas en medios más viscosos colisionen, y es necesario altas temperaturas.
  • 20. TRATAMIENTO ELÉCTRICOESQUEMA DEL PROCESO DE ELECTROCOALESCENCIA
  • 21. TRATAMIENTO TÉRMICO Consiste en el CALENTAMIENTO DEL CRUDO MEDIANTE EQUIPOS DE INTERCAMBIO DE CALOR, tales como calentadores de crudo y hornos a fin de promover una mejor distribución del desemulsionante e incrementar la colisión de las gotas de agua para su coalescencia. VENTAJAS DESVENTAJASReduce la viscosidad de la fase Provoca la migración de los compuestoscontinua: un incremento en la temperatura más volátiles del crudo hacia la fase gas lode 10 °F baja la viscosidad de la emulsión. cual ocasiona una disminución de volumenIncrementa la diferencia de densidad del crudo calentado y una disminución enentre la salmuera y el crudo. su gravedad API.Disuelve las parafinas cristalizadas que Incrementa los costos de combustiblele dan estabilidad a las emulsiones. Requieren mayor instrumentación yDebilita la película de emulsionante que control.rodea a las gotas de agua. CAUSA DEPÓSITOS DE COKE.
  • 22. TRATAMIENTO MECÁNICO Se caracteriza por utilizar equipos de separación dinámica que permiten la dispersión de las fases de la emulsión y aceleran el proceso de separación gravitacionalCENTRIFUGACIÓN FILTRACIÓN SEDIMENTACIÓN SEPARACIÓN GRAVITACIONAL ESTOS DISEÑOS MECÁNICOS SON PRINCIPALMENTE USADOS COMO ADJUNTOS DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS Y QUÍMICOS.
  • 23. ESQUEMAS UTILIZADOS EN LA DESHIDRATACIÓN DE CRUDOS Gas DisueltoCrudo producido a Transporte por tuberías Separación del Separaciónnivel del fondo del de 6” de diámetro por gas disuelto en el gravitacional para pozo donde circula la mezcla líquido remover el agua GAS-CRUDO-AGUA libre y el crudo no emulsionado Crudo Sistema de Tanque de tratamiento Almacenamiento seleccionado Agua + Crudo NO emulsionado Agua
  • 24. EQUIPOS UTILIZADOS EN LA DESHIDRATACIÓN DE CRUDOS SEPARADORES GAS-LÍQUIDO Sirven para separar el gas asociado al crudo que proviene desde los pozos deproducción. La mezcla de fluidos entrante choca con sus placas desviadoras a fin de promover la separación gas-líquido mediante la reducción de velocidad y diferencia de densidad. SE IDENTIFICAN 4SECCIONES DE SEPARACIÓN: •Separación primaria: Entrada de la mezcla crudo- agua-gas. •Separación secundaria: Etapa de separación máxima de líquido por efecto de gravedad. •Extracción de neblina: Separación de las gotas de líquido que aún contiene el gas. •Acumulación de líquido: La parte inferior del separador que actúa como colector de líquidos obtenidos durante la operación. Tren de separación
  • 25. EQUIPOS UTILIZADOS EN LA DESHIDRATACIÓN DE CRUDOS SEPARADORES GRAVITACIONALES El agua es removida por la fuerza de gravedad y esta remoción provoca ahorros en el uso de combustible de los calentadores. El asentamiento gravitacional se lleva a cabo en los siguientes equipos: Eliminadores de Agua Libre (EAL ó Free Water Knock-out FWK)Son utilizados solamente para remover grandescantidades de agua que es producida en la corriente,pero que no está emulsionada y se asienta fácilmenteen menos de 5-20 minutos.El crudo de salida de un EAL todavía contienedesde 1 hasta 30 % de agua emulsionada.En el interior de estos recipientes que son de simpleconstrucción y operación, se encuentran bafles paradireccionar el flujo y platos de coalescencia.
  • 26. EQUIPOS UTILIZADOS EN LA DESHIDRATACIÓN DE CRUDOS GUN BARRELSLa emulsión entra al área de desgasificación, donde se produce la liberación del gas remanente a través delsistema de venteo. Luego la fase líquida desciende por el tubo desgasificador y entra a la zona del agua delavado a través de un distribuidor, que se encarga de esparcir la emulsión lo más finamente posible a fin deaumentar el área de contacto entre el agua de lavado y la emulsión, favoreciendo así la coalescencia de laspartículas de agua. La emulsión fluye a través del agua en el interior del tanque de lavado siguiendo latrayectoria forzada por bafles internos quepermiten incrementar el tiempo de residencia.EL PETRÓLEO POR SER MÁS LIVIANO QUE LA EMULSIÓN ASCIENDE PASANDO A FORMAR PARTE DE LA ZONA CORRESPONDIENTE AL PETRÓLEO DESHIDRATADO.
  • 27. EQUIPOS UTILIZADOS EN LA DESHIDRATACIÓN DE CRUDOS CALENTADORES Los tratadores-calentadores pueden ser de tipo directo e indirecto. CALENTADORES CALENTADORES DIRECTOS INDIRECTOSEl diseño cumple las El proceso de transferencia desiguientes funciones: calor se efectúa mediante un1) Desgasificado de la baño de agua caliente, en elemulsión de entrada; cual se encuentra sumergida la2) Remoción de arenas, tubería que transporta lasedimentos y agua libre emulsión.previo al calentamiento; Este tipo de calentadores3) Lavado con agua y disminuye el riesgo decalentamiento de la explosión y son utilizados enemulsión; instalaciones donde es posible4) Coalescencia y recuperar calor, tales como elasentamiento de las gotas gas caliente de salida de lasde agua. turbinas.
  • 28. EQUIPOS UTILIZADOS EN LA DESHIDRATACIÓN DE CRUDOS COALESCEDORES ELECTROSTÁTICOS UN DESHIDRATADOR ELECTROSTÁTICO ESTÁ DIVIDIDO EN 3 SECCIONES:• La primera ocupa aproximadamente el 50% de su longitud y es llamada “SECCIÓNDE CALENTAMIENTO”.•La segunda es llamada “SECCIÓN CENTRAL O CONTROL DE NIVEL” y el 10% desu longitud ubicada adyacente a la sección de calentamiento.•La tercera ocupa el 40% de la longitud del deshidratador y es denominada “SECCIÓNDE ASENTAMIENTO” del agua suspendida para producir crudo limpio.
  • 29. DESALADO DE CRUDOS Definiciones básicas. Esquemas de eliminación desales de emulsiones agua/crudo. Consideraciones dediseño, selección de tratamiento y condiciones deoperación.
  • 30. Las sales presentes en el crudo Remoción de sales generan problemas operativos: inorgánicas disminución de flujo, disueltas en el agua taponamiento, reducción de remanente. transferencia de calor, envenenamiento de catalizadores Las sales minerales están presentes como cristales DESALA solubilizados en el agua emulsionada, compuestos DO organometálicos, productos de corrosión o incrustaciones insolubles. La salinidad de la fase acuosaEl contenido de sal en el crudo varía de 100ppm ase mide en PTB. En refinerías 300.000ppm (30% en peso). se desala entre 15-20PTB, Lo común es de 20.000 a hasta 1PTB 150.000 ppm (2-15%).
  • 31. Mezclado del Crudo Adición de agua de deshidratado agua dulce dilución con el con sales como crudodisueltas en el diluyente de deshidratado agua las “sales (eficiencia de remanente emulsionadas” mezclado) Separación del crudo Deshidratación deshidratado y de la “nueva” desalado de la emulsión salmuera diluida
  • 32. SISTEMA DE DESALACIÓN EN UNA ETAPA. La corriente de agua dedilución es inyectada a la corriente de crudo antes de la etapa dedeshidratación. De 5 a 7% respecto a la corriente de crudo
  • 33. SISTEMA DE DESALACIÓN EN DOS ETAPAS. La corriente de aguade dilución es inyectada entre etapas, reduciendo la cantidad de aguarequerida. DESEMULSIONA NTE De 1 a 2% respecto a la corriente de crudo
  • 34. SISTEMA DE DESALACIÓN EN DOS ETAPAS CON RECICLO YCON RECICLO INTERNO.
  • 35. MÉTODO DE INTRODUCCIÓN DEL AGUA DE DILUCIÓN, A LACORRIENTE DE CRUDO, EN FORMA DE PEQUEÑAS GOTAS.
  • 36. Los DESALADORES tienen la misma filosofía de operación que un tratadortermoelectrostático salvo que, a su vez, reducen el contenido de sólidos disueltos.Esto lo logran mediante el agregado en forma controlada de agua dulce.
  • 37. La cantidad de agua requerida en el proceso esfunción de:  Salinidad del agua emulsionada y del agua fresca.  Cantidad de agua emulsionada.  Especificación del contenido de sal en el crudo.  Nivel de deshidratación.  Eficiencia de mezclado (relación entre la cantidad del agua de dilución inyectada y la que realmente coalesce con las gotas de agua salina remanente).
  • 38. Entre los factores para la selección del sistema detratamiento óptimo de un crudo específico cuentan:  Características de la emulsión.  Gravedad específica del crudo.  Características corrosivas.  Tendencias a la deposición de sólidos y generación de incrustaciones del agua de producción.  Tendencias a la deposición de parafinas y asfaltenos.  Volúmenes de los fluidos a tratar y contenido de agua en el crudo.
  • 39.  McKetta, J., “Petroleum Processing Handbook”, editorial Marcel Dekker,Nueva York, 1992. Becker, J.R., “Crude Oil. Waxes, Emulsions and Asphaltenes”, editorialPennWellBooks, Oklahoma (USA), 1997. “Emulsiones, Introducción y Conceptos de Formulación Fisicoquímica”,cuaderno FIRPS747-A, Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela,1999.“Propiedades de las emulsiones y su medición”, cuaderno FIRPS747-B,Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela, 1999.“Emulsiones, Introducción y Conceptos de Formulación Fisicoquímica”,cuaderno FIRPS747-A, Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela,1999.“Deshidratación de crudos, principios y tecnología”, cuaderno FIRPS853-PP, Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela, 1999. www.google.com. [Disponible:http://www.scribd.com/doc/19938421/Emulsiones-en-la-Industria-del-Petroleo]. Día de consulta: 22 de Enero de 2010. www.google.com. [Disponible:

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