FACILIDADES DE SUPERFICIE

FACILIDADES DE SUPERFICIEESTRACCIONREcoleccionseparacionCompresion gasProceso del gasTratamiento crudoAlmacenajemedicionbombeointroduccionUna instalacin de tratamiento de crudo comienza con la separacin de los fluidos provenientes del pozo en tres fases (petrleo, gas y agua) y sigue con el procesamiento de cada una de ellas para ponerlas en especificacin de venta (gas y petrleo) o de reciclaje para uso (agua).INTRODUCCIONLa emulsin se caracteriza por su alto contenido de agua, el cual le confiere un volumen importante que dificulta el uso y disposicin final del crudo. La utilizacin de tratadores, especialmente trmicos, en estaciones de descarga es una de las alternativas tecnolgicas para mejorar la gestin y tratamiento de crudo. Estos tienen como funcin producir crudo limpio y agua de proceso en las estacionesFormas de agua salina producida con petrleo crudoRepresentacin esquemtica de:(A) Un sistema sin dispersin(B) Una emulsin OilWater(C) Una emulsin WaterOil

FORMAS DE AGUA SALIDA PRODUCIDA CON EL PETROLEO CRUDO

TRATAMIENTO DE LA EMULCION

Diagrama de flujo de equipos de produccin en superficie

PROCESO DE DESHIDRATACION y TRATAMIENTO

El mtodo de tratamiento del petrleo crudo hmedo para la separacin del agua asociada vara acorde a la forma en la cual el agua es encontrada con el crudo. La remocin del agualibre es lo primero que sucede en el proceso de tratamiento, seguido por la separacin de combinados o agua emulsionada con arena y otros sedimentos. Un sistema de deshidratacin compromete varios tipos de equipos: Freewater knockout vessel Wash tank Gun barrel Flow treater (heater/treater) Chemical/Injector Electrostatic dehydratorTANQUES

Un tanque es un recipiente para almacenar fluidos. En las bateras se usan para almacenar crudo, agua o una mezcla de estos.

De acuerdo a su uso se clasifican en:

De almacenamiento (Stock tank)De prueba (Test tanks)De lavado (wash tanks)

Los tanques de lavado reciben una mezcla de agua y aceite para ser dejada en reposo y lograr una separacin. Estos pueden ser los FWKO y los Gun Barrels.

FwkoEsta diseado para retirar el agua libre q se ha decantado mientras los fluidos del pozos qudan quietos dentor del despacio de decantacion del tanke(algunos minutos) la remocion del agua libre evita la sobrecargar de las lineas de flujo q anteceden ala planta de tratamientoMtodo TERMICODesde el comienzo de la Industria Petrolera, la adicin de calor se considera beneficiosa para la deshidratacin de crudos.Consiste en disminuir la tensin interfacial para propiciar la coalescencia de las micro gotas de agua, disminuye la viscosidad y ladensidad de un crudo. Los tratadorescalentadores pueden ser de tipodirecto e indirecto en funcin de la forma en que se aplica el calor.

Dependiendo del tipo de crudo y la temperatura requerida para la deshidratacin se tiene: tratadores de tipo directo y tratadores de tipoindirecto.Desventajas Reduccion del volumen del crudocuando el calentamiento es alto al evaporarse esteVariacion de las propiedades fisicas del crudo aumento de la densidad y viscocidad desminuyendo su valor comercialCostos mucho mayores por equipo y combustibleIncremento de costos por poblemas de corrocion y mantenimiento Riesgo potencial de accidentes graves , mayores q el quimicoEl objetivo de este tipo de tratamiento es la reduccin de la viscosidad del crudo, para favorecer el movimiento de las gotas de agua. En crudos livianos se requiere una gran cantidad de calor para conseguir el efecto deseado Mtodos TERMICOSTratadores de tipo directoEn los tratadorescalentadores de tipo directo el calor es transferido por contacto directo de la corriente alimentada con el calentador. Se aplica bsicamente en crudos pesados que requieran temperaturas de calentamiento igual o mayores a 180 F la cual se logra haciendo pasar el crudo directamente a travs de calentadores.Tratamiento indirectoSe aplica bsicamente en crudos medianos o pesados que requieran temperaturas de calentamiento en elorden de 160 F se alcanza inyectando agua caliente a la lnea de crudo. Se utilizan calentadores similares a los anteriores llamados hornos, para el calentamiento del agua.Tratadores TrmicosSon equipos estticos de produccin de petrleo crudoempleados para separar emulsiones de fluidos compuestos por petrleo y agua en sus componentes. Este tratamiento trmico se realiza al fluido emulsionado con la finalidad de producir petrleo limpio y agua de proceso. Un tratador trmico es un dispositivo que combinadistintos equipos utilizados para procesar una emulsin en un recipiente utilizando qumicos, calor, velocidad deasentamiento, electricidad, etc.Los tratadores trmicos pueden ser diseados verticales como horizontales, estos equipos se fabrican segn las necesidades y especificaciones del cliente.La funcin de los tratadores trmicos es evitar sobrecargas en las lneas de tuberas de transporte hasta las plantas de tratamiento, ahorrar energa deprocesamiento en su refinacin y cumplir con los requisitos de contenido mximo de agua en el crudoCalentadores

En el calentador la corriente entra fra y sale caliente hacia un recipiente donde entra en reposo para una mejor separacin; por lo tanto en el calentador ocurre rompimiento de la emulsin mas no separacin de fases.Pueden ser directos o indirectos.

Tratadores trmicos

Son unidades a presin para tratar cualquier tipo de emulsin. Estn diseados para separar el agua del aceite y remover el agua libre.

Pueden ser verticales u horizontales, usar uno u otro depende deCondiciones de operacinDisponibilidad del equipoDisponibilidad de espacioExperiencia y preferencia del equipo de trabajo

Mtodo QUIMICOEl tratamiento qumico consiste en aplicar un producto demulsificante sinttico denominado en las reas operacionales de la industriapetrolera como qumica deshidratante, el cual debe ser inyectado tan temprano como sea posible a nivel de superficie o en el fondo delpozo. Esto permite ms tiempo de contacto y puedeprevenir la formacin de emulsin corriente abajo. La inyeccin de demulsificante antes de una bomba, asegura un adecuado contacto con el crudo y minimiza la formacin de emulsin por la accin de la bombaTRATAMIENTO QUMICOSe agregan determinadas sustancias qumicas llamadas DEMULSIFICANTES, los cuales se concentranen la interfase de la emulsin y atacan la sustancia causante de la emulsin ya sea por alteracin de latensin interfacial, por variacin de la MOJABILIDAD, debilitacin de la pelcula emulsificante oneutralizando las cargas de los glbulos de la emulsin.Los agentes DEMULSIFICANTES ms comunes para emulsiones normales son: Slice finamente pulverizada. Oxido de hierro Arcilla Sales solubles en agua (NaCl).cido sulfrico Cloruro frrico Fenol cido creslico cido esterico cido oleico Oleato de sodio cidos sulfnicos aromticos Compuestos sulfonados orgnicos Silicato de sodio Otros.quimicoPara la determinacin del demulsificante apropiado, se realizan pruebas de laboratorio, variandoproductos y dosificaciones.Su aplicacin debe incluir una buena agitacin y tiempo prudencial de mezcla, por esta razn esimportante escoger el mejor sitio de inyeccin. Estos sitios pueden ser la lnea de flujo (cerca de cabezade pozo), en el fondo del pozo a travs del anular entre casing y tubing, en tanques, etc.Las emulsiones en caliente se rompen con mayor facilidad que en fro.Dentro de las ventajas de este tratamiento tenemos: Bajo costo de instalacin y operacin Equipo y proceso sencillo Adaptable fcilmente para altas y bajas presiones Demulsificacin rpida y efectiva No alteracin de calidad del crudo.El sitio de aplicacin del qumico es muyimportante y se debe estudiar con cuidado aldisear una planta de tratamiento.Se debe tener suficiente agitacin despusde inyectar el desemulsificante con el fin deque se mezcle ntimamente con la emulsin yestablezca contacto con todas y cada una delas gotas de agua suspendidas.

Lugar desocificaion:En la linea de produccion por medio de bombas dosificadorasEn el fondo de poso agregandolo por el espacio anularLa proporsion usada depende del tipo de desemulionante y de las caracteristicas de la emulcion pero se puede inicial con una docificaion de 20ppm y variandola en funcion de los resultadosEl punto donde se agrega el desemulsificante es muy importante y debe en lo posible reunir los siguientes parmetros en forma ptima para que cumpla su funcin de la mejor manera.

AgitacinTiempo de agitacinTemperatura

Existen qumicos que se inyectan para diversas tareas (bactericidas, inhibidores de corrosin, inhibidores de incrustaciones, secuestrantes de oxgeno, antiespumantes, etc.). El problema que acarrea su uso radica en que los principios activos de estos productos incluyen tensoactivos. Los qumicos usados en el rompimiento de emulsiones tienen un efecto coagulante. Es importante seleccionar el tipo de qumico en funcin del tipo de fluido presente.

Para determinar la dosis ptima del producto qumico que se desea emplear, se realiza una prueba de jarras

Ventajas del Tratamiento Qumico

Bajo costo de instalacin

Proceso y equipo sencillo

Verstil en cuanto a capacidad de desplazamiento para grande y pequea escala

La calidad del crudo no se altera

Separacin rpida y efectiva

Mtodo ELECTRICOEste mtodo se utiliza en combinacin con los Mtodos Qumico, Mecnico y Trmico en la deshidratacin de crudos. Consiste en utilizar un campo elctrico, relativamente fuerte, que induce una orientacin polarizada de cargas sobre las molculas en las superficies de las gotas de agua. Los cambios de polaridad del campo elctrico aplicado ocasionan una alta frecuencia de choques entre las gotas de agua, con lo que se acelera la coalescencia y se reduce significativamente el tiempo de reposo requerido por el crudo tratado. Los equipos utilizados en este mtodo son los Deshidratadores Electrostticos

electricoLos procesos de deshidratacin electrosttica consisten en someter la emulsin a un campoelctrico intenso, generado por la aplicacin de un alto voltaje entre dos electrodosLa aplicacin del campo elctrico sobre la emulsin induce a la formacin de dipolos elctricosen las gotas de agua, lo que origina una atraccin entre ellas, incrementando su contacto y suposterior coalescencia. Como efecto final se obtiene un aumento del tamao de las gotas, lo quepermite la sedimentacin por gravedad.Ventajas

Menor tiempo de mantenimientoMenor uso de desemulsificanteMenores prdidas de evaporacinMayores volmenes de crudo tratadoMenor costo por uso de combustibleLos productos de salida presentan salinidades bajasEl agua sale mucho ms limpia

, Un deshidratador electrosttico est dividido en 3 secciones. La primera seccin ocupaEscuela de Petrleo Mdulo O.T.A. (Obtencin y Tratamiento de Agua)Hoja 18Realizado por MARTIN A. PEJCICH JUAN FACUNDO NIZIEWIZaproximadamente el 50% de su longitud y es llamada Seccin de calentamiento. La segundaseccin es llamada Seccin central o control de nivel y esta ocupa por alrededor del 10% de sulongitud ubicada adyacente a la seccin de calentamiento. La tercera seccin ocupa el 40% de lalongitud del deshidratador y es denominada Seccin de asentamiento del agua suspendida paraproducir crudo limpio. Las parrillas de electrodos de alto voltaje estn localizadas en la parte superiordel recipiente, arriba de la interfase agua-aceiteEntre las ventajas que posee los deshidratadores electrostticos en comparacin con los sistemasde tanques de lavado es que son menos afectados en su operacin por las caractersticasde los crudos (densidad, viscosidad), agua o agentes emulsionantes, ofrecen mayor flexibilidad, eltiempo de residencia asociado es relativamente corto y por otra parte, son de menor dimensin.Adems, con el tratamiento electrosttico se obtiene una mejor calidad del agua separada y unamayor flexibilidad en cuanto a las fluctuaciones o variaciones en los volmenes de produccin (Guzmnet al., 1996).Entre las desventajas que presentan los equipos de deshidratacin electrosttica estn:1) Requerimiento de supervisin constante en su operacin.2) Instalacin de sistemas de control ms sofisticados, lo que incide tanto en los costos deoperacin como de inversin.3) Instalacin de sistemas de carga para un mayor control de flujo al equipo, ya quenecesitan para su operacin condiciones de flujo estables y controladas.Escuela de Petrleo Mdulo O.T.A. (Obtencin y Tratamiento de Agua)Hoja 19Realizado por MARTIN A. PEJCICH JUAN FACUNDO NIZIEWIZ4) 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 y5) la presencia de slidos.6) El nivel de agua libre es controlado por dos medidores de nivel en paralelo y condiferentes principios de operacin. Esta es la variable ms difcil de manejar, ya que un valoralto podra hacer que el agua tenga contacto con las parrillas energizadas y halla un cortocircuito en el equipo y sus correspondientes daos al sistema elctrico.Estos equipos se utilizan cuando la velocidad de asentamiento por gravedad es muy lenta, dada porla Ley de StokesLos tratadores electrostticos son usados generalmente cuando existen las siguientescircunstancias: Cuando el gas combustible para calentar la emulsin no est disponible o es muy costoso. Cuando la prdida de gravedad API es econmicamente importante. Cuando grandes volmenes de crudo deben ser tratados en una planta a travs de un nmeromnimo de recipientes.Las ventajas del tratamiento electrostticos son:Escuela de Petrleo Mdulo O.T.A. (Obtencin y Tratamiento de Agua)Hoja 20Realizado por MARTIN A. PEJCICH JUAN FACUNDO NIZIEWIZ La emulsin puede ser rota a temperaturas muy por abajo que la que requieren los tratadorescalentadores. Debido a que sus recipientes son mucho ms pequeos que los calentadores, eliminadores de agualibre y gun-barrels, son ideales para plataformas petroleras marinas. Pueden remover mayor cantidad de agua que otros tratadores. Las bajas temperaturas de tratamiento provocan menores problemas de corrosin eincrustacin.Tratador Trmico

El tratador trmico incluye en una unidad:Un separador de aceite y gasFree water knockoutUn calentadorUna seccin de filtroUna seccin estabilizadoraUn intercambiador de calorLa emulsin que entra conjuntamente con el qumico agregado cae a travs de los quemadores. El agua libre cabe hacia el fondo. La emulsin luego continua a una segunda seccin del tanque donde el agua que se separa de la emulsin cae al fondo y el aceite limpio es evacuado por la salida.Un tratador consiste en un tanque vertical u horizontal, a presin, caja de fuego, filtros, vlvulas de control de nivel, termostato y vlvulas de contrapresin.TRATADORES TRMICOS: Los tratadores trmicos son equipos que cuentan con dos secciones: una seccin inicial de calentamiento (la cual cuenta con un tubo de fuego) y otra de coalescencia (donde se produce la separacin. A pesar de que su costo es ms elevado que el de un calentador, se est usando masivamente, pues reduce la necesidad de instalar otros equipos aguas abajo

TRATADORES TRMICOSEn muchos de los casos para poder separar las diferentes fases de la mezcla proveniente del fondo delpozo, no es suficiente con la separacin fsica y/o qumica, y se hace necesario el uso de equiposllamados tratadores trmicos, que bsicamente son recipientes a Presin con dispositivos adecuados paraproporcionarle calor a la mezcla usando calderas que transfieren dicho calor a los tratadores por mediode capilares o tubos de fuego.Ese calor proporcionado sirve para eliminar la emulsin que se forma entre las fases agua-aceite yayudar a la separacin qumica que se hace con productos qumicos.En otras palabras, son recipientes calentadores a presin, los cuales usan qumicos para finalizar laseparacin del petrleo, gas y agua emulsionados. La mezcla entra al tratador e inicialmente se lepermite al agua libre que se separe del aceite y la emulsin, luego, la mezcla pasa a una zona decalentamiento y finalmente a una zona de COALESCENCIA y asentamiento, donde permanece un tratador, se le debe haber agregado un agente demulsificante.Los tratadores pueden ser verticales y horizontales. La mezcla proveniente del separador bifsico o delos pozos en los casos en que la cantidad de gas sea baja, entra al tratador por la zona de separacin deagua y gas libres; se considera agua libre la que se puede separar en cinco minutos, esta zona estseparada del resto del recipiente por medio de un bafle o placa inclinada; el agua libre se ir a la parteinferior de la zona y de all saldr a travs de una vlvula controlada por el nivel de agua. El gas se ir ala parte superior y saldr a travs de una vlvula controlada por la presin interna del mismo. Cuando elnivel de aceite mas emulsin llega al vertedero que se encuentra en la parte superior, se ir por este haciael fondo del recipiente e ir subiendo de nivel por la parte central del tratador hasta alcanzar la zona decalentamiento con el fin de romper la emulsin. Posteriormente contina subiendo hasta alcanzar lazona de filtracin (COALESCENCIA), y all la friccin y la adsorcin acabaran de romper la emulsin.El petrleo sale entonces por la parte superior y el agua que se va hacia el fondo del recipiente puede serdrenada. El agua de emulsin sale por el fondo del recipiente a travs de una vlvula que es controladapor el contacto agua aceiten la seccin de asentamiento. Al igual que todos los recipientes a presin,el tratador posee vlvula de relevo y disco de ruptura. La anterior descripcin corresponde a un tratadorvertical con calentamiento flujo arriba. Tambin existe flujo abajo. Al parecer este ltimo ayuda aevitar la depositacin de escamas en el tubo de combustin. Adems de los componentes fundamentalesmencionados, el tratador puede esta equipado con elementos adicionales para optimizar la separacin defases como son extractores de humedad y mezcladores de gas, degasificadores en la zona decalentamiento, intercambiadores externos de calor, sifones ajustables para la salida de agua