Indicadores Gestin E

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Optimización de Procesos de Deshidratación
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Fundamentos Procesos Deshidratación

• Especificaciones Crudo
• Agua 0,2-0,5 vol
• Sal 15-25 pptb (43-70 gr/m3)
• Características Fluido Entrada
• No emulsionado. Agua/crudo presente en dos fases
  heterogéneas inestables
• Emulsión. Mezcla heterogénea aparentemente
  estable formada por agua y crudo, uno de ellos
  disperso en el otro en forma de gotas
  microscópicas.
• Operaciones Unitarias
• Deshidratación
• Desalación

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Emulsiones (1)

• Tipos
• Agua en crudo. El agua esta dispersa en el crudo.
  Su apariencia es una emulsión continua de crudo y
  es la el tipo habitual en la entrada de las
  plantas de tratamiento. La eliminación del agua
  en estas condiciones se llama DESHIDRATACION.
• Crudo en agua. Es crudo esta disperso en el agua.
  Este tipo de emulsión es típica encontrarla en el
  agua que ha sido separada del crudo en la
  operación de deshidratación. El tratamiento
  (separación) del crudo se suele llamar
  DESACEITADO (deoiling).

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Emulsiones (2)

• Formación
• Son necesarias tres condiciones
• Dos o más fases líquidas inmiscibles.
• Presencia de un agente emulsionante (asfaltenos,
  naftenos, sólidos).
• Suficiente agitación (Choque, entrada en pozo,
  gas lift, bombas centrifugas etc).
• Solo podemos controlar la agitación. Todo lo que
  se pueda reducir en diseño (pozos, sistema de
  colecta, control) en introducir una excesiva
  energía de mezcla facilitara la separación
  agua-crudo posterior.

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Emulsiones (3)

• Estabilidad

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Optimización en Diseño (General)

• Factores a considerar
• Establecer la temperatura de operación.
• Reducir la intensidad de mezcla en las
  instalaciones de proceso
• Prever inyección de químicos (desemulsionantes)..
• Etapas proceso deshidratación
• Desestabilización emulsión (desemuldionantes,
  calor, variación pH).
• Coalescencia de las gotas de la fase dispersa,
  formando gotas de mayor tamaño.
• Separación gravitacional de los gotas y
  separación de las dos fases.
• Métodos de deshidratación
• Separación gravitacional convencional o en
  tanques de lavado
• Calentamiento de los fluidos de entrada.
• Separadores electroestáticos.
• Tubería coalescedora.

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Optimización en Diseño Optimización Temperatura
de Operación

• El agua se separa del crudo debido a la
  diferencia de densidades de ambos fluidos. En
  régimen laminar, habitual en la separación de
  agua de la fase de hidrocarburo, la velocidad de
  decantación de las gotas de la fase dispersa se
  rige por la Ecuación de Stokes

g gravedad ( m/s2) d diámetro gota fase
dispersa (m) Vt velocidad decantación (m/s)
La temperatura óptima de operación sera la que
maximice
(Kg/m3)
(Kg/m3)
(Pa.s)
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Optimización en Diseño Reducción Intensidad de
Mezcla (1)
Cuando se mezclan las dos fases crudo-agua, las
gotas de ambas fases se rompen y coalescen
simultáneamente hasta alcanzar el equilibrio. El
grado de mezcla se cuantifica utilizando el
concepto de Energía de Mezcla, que equivale al
trabajo suministrado al fluido por unidad de
tiempo y unidad de masa.
Alta Energía de Mezcla produce una dispersión de
gotas finas, que dificultarán el proceso de
separación posterior. Una moderada Energía de
mezcla, como puede ser el transporte por tubería
(líneas de flujo, colectores de producción),
producirá en el equilibrio gotas de mayor tamaño,
lo que se puede aprovechar para coalescer la
corriente después de una pérdida de carga elevada
en válvula (choque). Este es el fundamento de la
tubería coalescedora.
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Optimización en Diseño Reducción Intensidad de
Mezcla (2)

• Medidas a tener en cuenta en la fase de diseño
  que implican una reducción de la Energía de
  Mezcla
• Reducir la presión del Separador(es) de
  Producción y/o el tamaño de las líneas de salida
  de liquido (agua y crudo), con objeto de
  disminuir la pérdida de carga de la válvula de
  control asociada.
• Controlar el nivel del Separador(es) de
  Producción con la válvula de control de presión
  del mismo, eliminando la correspondiente válvula
  en las líneas de líquidos.
• En circunstancias extremas, prever varias líneas
  de pequeño diámetro de salida de líquidos, con
  válvulas de control on-off en cada una de ellas.
• Evitar el uso de bombas centrífugas o de tornillo
  entre las cabeza de pozo y las instalaciones de
  tratamiento.

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Optimización en Diseño Inyección de
Antiemulsionantes (1)

• Entre las diferentes alternativas para
  desestabilizar una emulsión formada o potencial,
  el más comúnmente aplicado es la inyección de
  agentes químicos desemulsionantes con/sin aporte
  de calor, seguido a distancia por los separadores
  electroestáticos. El aporte de calor beneficia el
  tratamiento de las emulsiones con agentes
  químicos
• Aumenta la solubilidad del agente en la fase
  continua y facilita su llegada a la interfase de
  la fase dispersa, acelerando el efecto
  desestabilizador de la emulsión.
• Reduce la viscosidad de la fase continua dando
  como resultado una coalescencia y una velocidad
  de separación rápida.
• Añade energía al sistema lo que se traduce en un
  aumento del movimiento Browniano de las gotas de
  la fase dispersa.
• Dilata las gotas de la fase dispersa, facilitando
  la ruptura de la interfase estable.

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Optimización en Diseño Inyección de
Antiemulsionantes (2)

• Tanto el tipo de químico como la dosis se define
  con una metodología experimental, a menos que se
  disponga de experiencia en crudos similares.
• La base experimental es la Prueba de la
  Botella (Bottle Test), y la metodología de
  análisis se suele llevar a cabo en tres etapas
• Pruebas de Dosificación
• Pruebas de Eliminación
• Pruebas de Confirmación.
• Las muestras del fluido deben ser
  representativas y recién tomadas. Cualquier
  inyección de químicos (biocida, anticorrosivo)
  debe suspenderse temporalmente. Asimismo deben
  tomarse las precauciones necesarias para
  asegurarse la representatividad del BSW.

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Unidades en Operación Puntos Formación Emulsión

• Análisis de procesos de la planta de tratamiento.
  
• Determinación de los puntos de toma de muestra.
  Para disponer de muestras representativas, las
  tomas se llevaran a cabo en tramos verticales,
  siguiendo un procedimiento adecuado.
• En las muestras obtenidas se analizarán
• Contenido de agua e hidrocarburo
• Tamaño y distribución de gotas de la fase
  dispersa mediante microscopia .
• Cationes y aniones de la fase gaseosa.
• pH (ASTM D 1093)
• Tensión superficial (ASTM D 2285)
• Esta información permitirá conocer el punto de
  formación de emulsión, y proporcionará los
  elementos necesarios para tomar las medidas
  correctoras necesarias.

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Optimización Procesos Deshidratación General

• El proceso de deshidratación de un crudo se puede
  llevar a cabo mediante
• Separación gravitacional en tanques de lavado
  (Wash Tanks).
• Calor, con equipos tratadores-calentadores
  (Heater- treaters).
• Separadores electroestáticos.
• Agentes químicos (demulsionantes) y posterior
  separación gravitacional.
• Tuberías coalescedoras y posterior separación
  gravitacional.