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FACULTAD DE INGENIERIA DE PETROLEO, FACULTAD DE INGENIERIA DE PETROLEO, MAESTRIA DE INGENIERIA DE PETRÓLEO MAESTRIA DE INGENIERIA DE PETRÓLEO

Y GAS NATURALY GAS NATURAL

Curso: Tratamientos y Procesos de Separación y Conversión del Petróleo y del Gas Natural

HI-904

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Objetivo del Curso

• Entrenar al participante para que aplique técnicas necesarias para

la separación y acondicionamiento del Petróleo y del Gas Natural

extraído del pozo.

• Brindar los conocimientos sobre principios físico-químicos para la

separación del petróleo o condensados, gas natural y agua de los

fluidos producidos en un campo de explotación.

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Introducción

El tratamiento del gas natural es el conjunto de operaciones que se

realizan para dejar el fluido en condiciones de entrar a las plantas de

fraccionamiento, en las cuales se realiza la partición de la mezcla.

De hecho implica eliminar todas las impurezas dejándolas en el nivel

requerido o dentro de las especificaciones del proceso que se va a

realizar con el gas.

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SUMILLA DEL CURSO

• Separadores de Hidrocarburos: Bifásicos, Trifásicos.

• Deshidratación: Absorción, deshidratación.

• Tratamiento Hidrocarburo: retiro de H2S, N2, H2O, CO2 y

compuestos azufrados.

• Recuperación de azufre: Proceso Clauss, consideraciones

mecánicas, almacenamiento de azufre y manipulación.

• Proceso de conversión: Destilación, absorción craqueo

catalítico, alquilación, visbreaking, hidrogenación.

• Procesos LNG y GTL.

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INTRODUCCIÓN

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Videos

1. Video\FORMACION DEL PETROLEO.flv

2. Video\COMO LOCALIZAR Y EXTRAER PETRLEO Y_O GAS.flv

3. Video\Petrleo Villa_ EL Petrleo (Parte I).flv

4. Video\Gas Natural.flv

5. Video\Destilacion y Productos Del Petroleo.flv

6. Video\CHEMCAD.wmv

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Reservas de Gas Natural

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Reservas de Gas Natural

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Reservas de Gas Natural

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Distribución de las Reservas de Gas Natural

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Producción de Gas Natural

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Producción de Gas Natural

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Consumo de Gas Natural

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Consumo de Gas Natural

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Producción y Consumo por Regiones

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Precios del Gas Natural

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Precios del Gas Natural

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Comercio del Gas Natural

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Natural Gas Consumption by Sector (Billion Cubic Feet)

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EL GAS NATURAL

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El Gas Natural

Se denomina gas natural al formado por los miembros más volátiles de la serie parafinica de hidrocarburos, principalmente metano, cantidades menores de etano, propano y butano y, finalmente, puede contener porcentajes muy pequeños de compuestos más pesados.

Además, es posible conseguir en el gas natural cantidades variables de otros gases no hidrocarburos, como dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno (ácido sulfidrico), nitrógeno, helio, vapor de agua, etc.

El gas natural puede obtenerse como tal en yacimientos de gas libre o asociado en yacimientos de petróleo y de condensado (porciones volátiles de petróleo).

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Clasificación del Gas Natural

En general, el gas natural puede clasificase como:

Gas dulce:Es aquel que contiene cantidades de sulfuro de hidrógeno (H2S), menores

a 4 ppm,v. La GPSA define un gas apto para ser transportado por tuberías como aquel que contiene menos de 4 ppm,v de H2S; menos del

3,0% de CO, y 6 a 7 libras de agua por millón de pies cúbicos en condiciones normales (pcn).

Gas agrio o ácido:Es aquel que contiene cantidades apreciables de sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono (CO2) y otras componentes ácidos (COS, CS2,

mercaptanos, etc,) razón por la cual se vuelve corrosivo en presencia de agua libre.

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Clasificación del Gas Natural

Gas rico (húmedo):Es aquel del cual se puede obtener cantidades apreciables de hidrocarburos líquidos, C3

+ de, aproximadamente, 3,0 GPM (galones por

1.000 pies cúbicos en condiciones normales). No tiene ninguna relación con el contenido de vapor de agua que pueda contener el gas.

Gas pobre (seco):Es un gas que prácticamente está formado por metano (C1,)y etano (C2).

Sin embargo, en sistemas de compresión de gas, se habla de gas húmedo, en inglés "wet gas", al que contiene vapor de agua y "gas seco" (inglés "dry gas"), al que no contiene vapor de agua. El ingeniero debe tener presente los problemas de semántica que, por lo general, se observan en estos casos.

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Propiedades y comportamiento del gas natural

En la forma más simple; un gas puede considerarse que está formado por partículas sin volumen y entre las cuales no existen fuerzas de atracción o repulsión. Es un fluido homogéneo, generalmente de baja densidad y viscosidad, sin volumen definido y ocupa cualquier espacio en el cual se coloca.Los gases que se ajustan a esta definición, se denominan gases perfectos o ideales.El concepto anterior de gas, generalmente se cumple en condiciones de baja presión y temperatura, pero gradualmente el gas se aparta de esta definición y el comportamiento teórico se aleja del observado. A medida que aumenta la presión y/o la temperatura, debe incluirse el volumen de las moléculas y las fuerzas de atracción o repulsión entre ellas. A los que cumplen con esta definición se les denominan gases reales.

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CONSTITUYENTES QUIMICOS DEL GAS NATURAL

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

•MEZCLA DE HIDROCARBUROS GASEOSOS Y ALGUNAS IMPUREZAS QUE RESULTAN DE LA DESCOMPOSICIÓN DE LA MATERIA ORGANICA

(C2, C3, C4, GASOLINA NATURAL)(C3 Y C4 SEPARADOS O EN MEZCLA)

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CLASIFICACION DEL GAS NATURAL

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

•GAS NATURAL NO ASOCIADO:

SE ENCUENTRA EN SOLUCION CON HIDROCARBUROS LIQUIDOS NO MAS PESADOS QUE LAS GASOLINAS NATURALES (HASTA C10 ) (11 % DE PRODUCCION)

•GAS NATURAL ASOCIADO:

FORMA SOLUCIONES VERDADERAS CON EL CRUDO A LAS CONDICIONES DEL YACIMIENTO. AL EXTRAER EL CRUDO EL GAS SE SEPARA DE LA FASE LIQUIDA (89 % DE PRODUCCION)

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COMPOSICION TIPICA DEL GAS NATURAL

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

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COMPOSICION TIPICA DEL GAS NATURALEN VENEZUELA

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

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COMPOSICION TIPICA DE GAS NATURAL ASOCIADOEN EL MEDIO ORIENTE Y EL MAR DEL NORTE

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

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COMPOSICION TIPICA DEL GAS NATURALEN EL MUNDO

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

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COMPOSICION TIPICA DEL GAS NATURALEN EL MUNDO

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

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BAJO IMPACTO AMBIENTAL

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

•EMISIONES CONTAMINANTES SON RELATIVAMENTE BAJAS

•POR SU COMPOSICIÓN, PRINCIPALMENTE METANO, CUANDO SE QUEMA, LOS PRODUCTOS SON CO2 Y VAPOR DE AGUA. OTROS MÁS CARBONO, VARIOS SULFUROS Y COMPUESTOS DE NITRÓGENO

•EL GAS NATURAL HA SIDO PROCLAMADO COMO COMBUSTIBLE "LIMPIO" POR EL BANCO MUNDIAL

COMBUSTIBLESO2 NOX CO2 PARTÍCULAS

SÓLIDOS 45% 9% 16% 39%

LÍQUIDOS 55% 87% 68% 61%

GAS NATURAL 0.06% 4% 16% 0%

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BAJO IMPACTO AMBIENTAL

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

•MENOS IMPACTO EN LA DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO, EL EFECTO INVERNADERO, LA POLUCIÓN FOTOQUÍMICA Y LA LLUVIA ÁCIDA PUESTO QUE SU COMBUSTIÓN PRODUCE CASI NINGUNA EMISIÓN DE SO2 Y MUY POCA DE NOX.

• UNA CALDERA QUE OPERA CON GAS NATURAL EMITE EN PROMEDIO SÓLO 0.0006 LIBRAS DE SO2 POR MILLÓN DE BTU DE COMBUSTIBLE QUEMADO. OTROS COMBUSTIBLES, EN CONTRASTE, EMITEN HASTA 6 LIBRAS DE SO2 POR MILLÓN DE BTU.

•SE OBTIENE EL MAYOR BENEFICIO EN OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS EQUIPOS INVOLUCRADOS EN LOS PROCESOS DE GENERACIÓN Y TRANSFORMACIÓN,

•MAYOR FLEXIBILIDAD Y RAPIDEZ EN LA INSTALACIÓN DE LA INFRAESTRUCTURA REQUERIDA

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COMPORTAMENTO DE FASES

DEL GAS NATURAL

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COMPOSICION DEL RESERVORIO

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

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SISTEMAS MULTICOMPONENTES

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

•EN ESTOS SISTEMAS SE ADICIONA LA COMPOSICION AL DIAGRAMA DE FASES

•PARA UNA SUSTANCIA PURA LA ENVOLVENTE DE FASES (HCI) ES UNA SUPERFICIE PLANA PARALELA AL EJE DE LA TEMPERATURA EN EL DIAGRAMA P-T

•PARA SISTEMAS MULTICOMPONENTES ESTA ENVOLVENTE DE FASES NO ES PLANA Y TIENE ESPESOR EL CUAL SE REFLEJA COMO UNA FUNCION DE LA COMPOSICION

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OBTENCION DEL GAS

NATURAL

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•Se obtiene del subsuelo mediante perforaciones.

• Se encuentra en cavidades formadas por rocas impermeables.

OBTENCION DEL GAS NATURAL

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

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ESQUEMA TIPICO DE PRODUCCION DEL GAS NATURAL

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

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ESQUEMA TIPICO DE PRODUCCION DEL GAS NATURAL

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

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ESQUEMA TIPICO DE UNA PLANTA DE PROCESAMIENTO DE GAS

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

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RAZONES PARA TRATAR EL GAS NATURAL

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

•ELIMINAR LOS PROBLEMAS CAUSADOS POR LAS IMPUREZAS EN LOS EQUIPOS DE TRANSPORTE Y PROCESAMIENTO DEL GAS

FORMACION DE HIDRATOS DEBIDO A LA PRESENCIA DE AGUACORROSION DEBIDO A LA PRESENCIA DE AGUA, H2S Y CO2

• ALCANZAR LAS ESPECIFICACIONES COMERCIALES DEL GAS

PUNTO DE ROCIOCONTENIDO DE HUMEDADPODER CALORIFICOREGULACIONES AMBIENTALES

• RECUPERACION DE LIQUIDOS DEL GAS NATURAL (LGN)

RECUPERAR LPG, PROPANO Y BUTANOSRECUPERAR ETANORECUPERAR HIDROCARBUROS PESADOS

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ESPECIFICACIONES COMERCIALES DEL GAS NATURAL

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

PODER CALORIFICOPODER CALORIFICO(KCAL/Nm(KCAL/Nm33))

9350 a 94509350 a 9450

PODER CALORIFICOPODER CALORIFICO(BTU/scf)(BTU/scf)

998 a 1008998 a 1008

PUNTO DE ROCIO PUNTO DE ROCIO A 83.1 bar abs (ºC)A 83.1 bar abs (ºC)

< -6< -6

CONTENIDO DE AGUACONTENIDO DE AGUA(ppm vol)(ppm vol)

<< 50 50

CONTENIDO DE CCONTENIDO DE C55++

(% mol)(% mol)< 0.5< 0.5

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ESQUEMAS DE TRATAMIENTO DEL GAS NATURAL

FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL

•SEPARACION DEL GAS DEL LIQUIDO

AGUAS ABAJO DEL CABEZAL DE LOS POZOS

• REMOCION DE AGUA

EL AGUA SIEMPRE ESTA ASOCIADA A LA PRODUCCION DE GAS

• REMOCION DE H2S/CO2

REQUERIDO PARA GASES ACIDOS

• RECUPERACION DE LGN

PARA SATISFACER EL PUNTO DE ROCIO Y PODER CALORIFICO DEL GAS COMERCIALCUANDO SE REQUIERE RECUPERAR ETANO, LPG O MAS PESADOS

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Mapa de las principales cuencas de hidrocarburos no convencionales en EE.UU.

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Evolución del número de torres de perforación activas de petróleo.

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Evolución de la producción y del nº de torres de perforación activas de petróleo por tipo de torre en EEUU.

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Evolución de la producción y del nº de torres de perforación activas de gas natural, por tipo de torre en EEUU.

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FinFin