a_calidad de gasnatural y neesiddes de tratamiento

INTRODUCCIN A LA INDUSTRIA DE LOS HIDROCARBUROS

PRESENTADO POR: MGR. ING. MAURICIO ALVARADO F.

ABRIL, 2015

Actividades de la Industria de Hidrocarburos

Consumidor Final

UPSTREAM DOWNSTREAM

Planta de Separacin y Fraccionamiento

Actividades de la Industria de Hidrocarburos

GravimetraMagnotelrica SsmicaPetrofsica

Etapas laExploracindeHidrocarburos:

Controldeprofundidaddelpozo. Verificacindevelocidaddereflexindelosestratos. Determinacindeltopeybase(espesor)deunestrato. Medicindelpotencialespontaneoyresistividaddelasrocasyfluidos. Deduccindevaloresdeporosidad,saturacinypermeabilidaddelasrocas. Deduccindelapresenciadefluidosenlasrocas:gas,petrleo,agua. Perfildelacircularidaddelhoyo(dimetro). Registrosdetemperaturas. Registrosdeefectividaddelacementacinderevestidores (temperatura). Registrosdebuzamiento. Registrosdepresiones. Tomademuestrasdeformacin(rocas).Tomademuestrasdefondos(fluidos). Registrosdedensidad(roca). Deteccindefallas. Deteccindediscordancias. Deteccindefracturas. Correlacionespozoapozo,localyregiones(litologa). Controldedireccinyprofundidaddesviadayverticaldelpozo(perforacin

direccionaluhorizontal

Mtodos de Exploracin de Hidrocarburos

Cadena de la Industria de Hidrocarburos en Bolivia

GasolinaNatural

Condensado

Gas Licuado dePetrleo (GLP)

Gas Natural

OLEODUCTO

Gasolina NaturalCondensadoGLP

PE

TRO

LEO

PE

TRO

LEO

GA

S N

ATU

RA

LG

AS

NA

TUR

AL

Tea

Con

dens

ado

Gas

olin

a N

atur

al

GLP

Exportacin

Condensado

Gasolina Natural

GLP

Condensado

Exportacin

Mercado Interno DistribucinIndustrializacinTermoelctricas

Comercializacion

Gasolina

Jet Fuel / Kerosene

Diesel Oil

Fuel Oil oCrudo Reducido

CrudoReconst.

GLP

GLP

Exportacin

Exportacin

Ref

iner

a

GASODUCTO

Condensado GLP Mercado Interno

Mercado Interno

Cromatografa del Gas Natural Tratado en Bolivia

Elemento yi(%)Metano 84.979Etano 6.082Propano 3.339I-Butano 0.436N-Butano 1.081I-Pentano 0.257N-Pentano 0.302Hexano 0.22Heptano+ 0.254Nitrgeno 2.431Dioxido de Carbono 0.619

LNG (Liquified Natural Gas)Amoniaco, Syngas, GTLEtileno, propileno

NGLs (Natural gas liquids)(GLP, Gasolina natural)

Consideraciones de Calidad de Gas Natural Para Comercializacin y Transporte

GAS NATURAL

Presin mnima, mxima y nominal de envio.

Contenido de gua mxima ( expresada como temperatura del puntode roco a una determinada presin como concentracin)

Cantidad mxima de hidrocarburos condensables (expresada comopunto de roco del hidrocarburo, anlisis cromatogrfico, etc)

Temperatura mxima de despacho.

Concentraciones permisibles de contaminantes como el H2S, CO2,mercaptanos, nitrgeno, mercurio, etc.

Poder calorfico mnimo.

Grado de limpieza (concentracin de slidos permisibles)

LQUIDOS

Calidad de los productos expresado en trminos de presin devapor, densidad absoluta o relativa, o por designacionesnormalizadas (como el del propano comercial).

Especificaciones de color, concentracin de contaminantes.Como los determinados por ensayos normalizados.

Contenido mximo de gua

Satisfacer relaciones de equilibrio termodinmico en lascondiciones de presin y temperatura de los tanques dealmacenamiento.


CONTENIDO DE SULFUROS:

La limitacin de la cantidad de componentes sulfurosos tienen comoobjetivo prevenir corrosin, toxicidad y olor cuando el gas natural esquemado.

Una especificacin tpica de H2S es 4 ppm ( 0,25 gr/100 scf).

El gas natural con reducida cantidad de sulfuros es conocida comogas endulzado, esto debe significar que los compuestos sulfurosos noson detectables, no genera olor en la quema y no es corrosiva si lacorriente de fluido en la lnea est libre de lquidos.

Si la lnea contiene lquidos como gua, glycol, amina, etc, el tener unacorriente de gas endulzado no garantiza que la corrosin no ocurrir.


TEMPERATURA MAXIMA DE DESPACHO:

Es la temperatura mxima de despacho hacia las lneas de transportey tiene como objetivo el de controlar la formacin de hidratos y cuidarlas caractersticas de resistencia mecnica de las lneas y los distintostipos de uniones.

Una temperatura lmite comn de despacho es 120 oF (49 oC).


CONTENIDO DE AGUA (PUNTO DE ROCIO) :

Puede especificarse como la cantidad de masa de agua por unidadde volumen de gas natural, la temperatura de roci del gua mximaa una presin especificada.

Esta especificacin varia de pendiendo del lugar. En USA laespecificacin tpica es 7 lb H2O / MMscf ( 110 mg/m3). Su equivalenteen temperatura de roco del gua es de 32 oF a 1000 psia. En Europa yCanad una especificacin de 3 a 4 lb H2O / MMscf (50 a 60 mg/m3) esmuy comn.


OTRAS ESPECIFICACIONES:

La cantidad de gases inertes (N2, He, Ar) usualmente es limitadocantidades inferiores a 1-2 %. Siendo el Nitrgeno el msimportante y que afecta negativamente al poder calorfico.

La cantidad de CO2 es frecuentemente especificado de formaseparada debido a su naturaleza corrosiva con la presencia delgua. Un valor mximo de 2% es tpico, el mismo que esnegociable entre los trminos del contrato.


PUNTO DE ROCIO DEL HIDROCARBURO

La mayoria de los contratos especifican que el gas debe estar librede lquidos, solidos, suciedad, gums y elementos de formacin degums . Para esto se establece una especificacin que fija latemperatura de roco mxima permisible para los hidrocarburos auna determinada presin.

La temperatura del punto de roco depende del lugar y delcomprador. En USA y Europa los valores tpicos oscilan entre 15 a 32oF (-10 a 0 oC) a cualquier presin.


ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS

Control del punto de roco por hidrocarburo

Especificaciones de venta respecto alpunto de roco por hidrocarburo.

Dado que el punto de roco porhidrocarburo vara con lacomposicin, la presin y latemperatura, la definicin de puntode roco por hidrocarburo incluye losparmetros presin y temperatura.

Normalmente el punto de roco seespecifica como una temperaturamxima a una presinseleccionada.

Punto de roco por hidrocarburo del gas en Bolivia es de 0 C a 640 psi,

Entre los procesos disponibles para realizar dicho tratamiento seencuentran:

Ciclo corto de adsorcin. Refrigeracin. Absorcin con aceite pobre. Turboexpansin.

La seleccin de uno de estos procesos para una aplicacin especficadepende de:

Composicin del gas. Tasa de flujo de gas. Economa de la extraccin de GLP. Economa de la recuperacin de Etano.

PlantasDew Point



Ciclo corto de adsorcin:

Utiliza ciclos mas cortos que el de deshidratacin.

Altos contenidos de C5 y ms pesado

Bajos contenidos de C3 y C4.

Menos de 1 GPM (galones depropano y ms pesados por1000 scf de gas).

Slica gel.

Recupera entre el 60-70 % delos pentanos y ms pesados

Ciclo de adsorcin:20 a 30 minutos



Economa de recuperacin delGLP, costo de inversin yoperacin de las facilidades.

La recuperacin adicional deGLP se consigue enfriando elgas a temperaturas tan bajascomo 20 a 40 F.

Refrigeracin Mecanica con Propano.

Temperatura de enfriamiento conforme a especificaciones de puntosde roco.



El gas que entra a la unidad derefrigeracin est saturado convapor de agua.

Temperatura a la cual se enfraest sustancialmente por debajodel punto de congelacin delagua.

Prevenir la formacin de hielo ode hidratos.

ACONDICIONAMIENTO DE HIDROCARBUROS Control del punto de roco por hidrocarburo

En el proceso de refrigeracin seencuentran tres circuitos totalmentedefinidos:

1. Circuito de gas natural, al cual sele remueve agua y lquidos paraacondicionarlo a gas de venta.

2. El circuito del Propano(refrigerante).

3. El circuito del glicol como agenteinhibidor de hidratos



Otros aspectos importantes:

Proceso mas simple y masdirecto para recuperar loslquidos del gas natural, sepuede extraer hasta un 90 %de los licuables (C3+).

Refrigeracin mecnica encascada no son usualmenteusados para extraer lquidosdel gas natural.



Proceso de refrigeracin conaceite pobre:

Proceso mas antiguo ymenos eficiente.

Extrae un 99% de losButanos y mas pesados, 65-75% el Propano, 15-25% elEtano.

Requiere mucho consumo deaceite pobre y muchomantenimiento.

Planta Rio Grande.



Proceso de refrigeracin Jhoule-Thomson sistema LTX

Aplicado a bajos volmenes degas (5-10 MMSCFD)

Extrae un 94% de los C3+.

Se usa cuando se dispone dealtas presiones de gas,simplicidad en su diseo, no usaequipos con elementosrotatorios.



El expansor baja la presinde niveles entre 600-900 psiaa 100-450 psia, presin a lacual opera a torredemetanizadora con T =-130 a -150 F.

Proceso de refrigeracin por turbo-expansin:

Entre un 10-15% de lquidos se condensan en el separador frio, elcual opera entre -30 y -60 F. Este proceso recupera todos los C3+ yentre un 50 a 90% del C2.

Planta Carrasco, Kanata, Paloma



Criterios de seleccin de tecnologa

Las principales variables que inciden en la seleccin de la tecnologa, son lasasociadas a:

Las condiciones de entrada al proceso: Presin del gas, riqueza de gas ycontenido de contaminantes.

Las condiciones de salida del proceso: Presin del gas, productos lquidosdeseados, infraestructura de fraccionamiento.

Condiciones adicionales: Costo de equipos, valor de los combustibles,estabilidad del mercado, locacin de la planta e infraestructura existente.



Si existe un caudal de gas comprendido entre 5-10 MMscfd conpresin suficiente alta, la tecnologa Joule-Thomson es la msadecuada por requerir bajas inversiones de capital.

Si se tienen altas tasas de flujo a presiones altas, la tecnologarecomendada es la de turbo expansin.

Cuando la presin de entrada del gas a planta esta por debajodel requerimiento de presin a la salida, la tecnologarecomendada es la de refrigeracin mecnica. Usualmente secombinan la tecnologa de refrigeracin mecnica con la tecnologaJ-T.

Si la presin de alimentacin a la planta es igual o un poco mas bajaque la presin requerida a la salida, la tecnologa con slica gel ocarbn activado es recomendado sobre todo si el gas poseepequeas cantidades de licuables.



Se disean conforme al requerimiento de productos finales



Principales Productos de las Plantas de Tratamiento

Los productos lquidos producidos a partir del gas natural (NGL)son resultado de un proceso de fraccionamiento que separa unamezcla en funcin de la presin de vapor y otras propiedades fsicas.

Entre los principales productos estn:

Gasolina Natural Mezclas de propano-butano (GLP)

Etano comercial Propano comercial

Butano comercial Desmetanizado y mezclas

UBICACIN TITULAR CAMPO TECNOLOGIAUSADA

TARIJA

PETROBRASBOLIVIASANALBERTO REFRIGERACIONPORCOMPRESION

SABALO REFRIGERACIONPORCOMPRESIONBGBOLIVIA LAVERTIENTE REFRIGERACIONPORCOMPRESIONREPSOLYPF MARGARITA REFRIGERACIONPORCOMPRESION

CHACOSANROQUE REFRIGERACIONPORCOMPRESION

SUCR

E VUELTAGRANDE CRIOGENICAVINTAGE PORVENIR REFRIGERACIONPORCOMPRESION

REPSOLYPFMONTEAGUDO REFRIGERACIONPORCOMPRESION

PALOMA CRIOGENICA

CBBA

CHACOCARRASCO CRIOGENICAKANATA CRIOGENICA

SANTA

CRU

Z

ANDINA

RIOGRANDE ABSORCIONSIRARI REFRIGERACIONPORCOMPRESIONVIBORA REFRIGERACIONPORCOMPRESIONYAPACANI REFRIGERACIONPORCOMPRESION

VINTAGE NARANJILLOS REFRIGERACIONPORCOMPRESIONPETROBRASENERGIA COLPA REFRIGERACIONPORCOMPRESION

PLUSPETROL TACOBO REFRIGERACIONPORCOMPRESION


Sistema de Tratamiento y Acondicionamiento

MODULO DE PROCESAMIENTO DE GAS

SEPARACION DEL AGUA, PETROLEO CRUDO Y GAS NATURAL

TRAMIENTO DEL AGUA PRODUCIDA

TRATAMIENTO DEL PETROLEO CRUDO

SISTEMA DE ALMACENAMIENTO

Venta de Gas Natural o Reinyeccin

Venta de lquidos (NGL)CO2 y/o venta de sulfuros

QUEMA DE GAS

GAS

PETROLEO

AGUAgua disponible o para reinyeccin

Venta de Petrleo

RESERVORIO Y POZOS

GLP

Tratamiento de agua

Gasoducto TransredesSLUG

CATCHER

GAS

Sistema de Deshidratacin con glicol

Piscina API gua disponible o

para reinyeccin

PLANTA DE AMINA

AREA DE SEPARACION

Cribas Moleculares

Planta Criognica

Sistema de Compresin

Planta Dewpoint

Pozo de Reinyeccin de Agua

Camiones cisterna

Almacenamiento de GLP

Torre de estabilizacin

Almacenamiento de condensado

Reinyeccin de Gas

GASOLINA NATURAL

CONDENSADO

GLP

ColectorBulo Bulo

ColectorCarrasco

PozosBulo Bulo

PozosCarrasco

Planta de Tratamiento de Carrasco

Mdulos de ProcesamientoGas natural

ACONDICIONAMIENTO

EXTRACCION DE GNL

1) ADSORCION2) ABSORCION3) CONDENSACION (J-T, TURBOEXPANSOR,

REFRIGERACION)

1) ENDULZAMIENTO2) DESHIDRATACION3) CONTROL DE DEWPOINT

ESTABILIZACION

TRATAMIENTO DEL PRODUCTO

1) TRATAMIENTO DEL PRODUCTO2) ENDULZAMIENTO (H2S, COS,CS2,

CO2)

1) DESMETANIZACION2) DESETANIZACION3) DESPROPANIZACION4) DESBUTANIZACION

Condensado

Modulo de Extraccin de Lquidos y Tratamiento del Condensado

ACONDICIONAMIENTO EXTRACCION DE NGL

ESTABILIZACIONTRATAMIENTO

DEL PRODUCTO

NGL

COMBUSTIBLE

SUMINISTRO DE GAS

GAS NATURAL COMERCIAL

Esta seccin se encuentra en la entrada a la planta deprocesamiento de gas natural. Est destinada a remover algunos detodos los siguientes contaminantes:

H2O Componentes Sulfurosos (H2S, CS2, COS,mercaptanos, etc)

CO2 N2

O2 Hg

Slidos, hidratos, asfaltenos, suciedad, etc

Mdulo de Procesamiento del Gas NaturalSeccin de Acondicionamiento

La unidad de remocin de agua se denomina unidad de deshidratacin.Aqu pueden utilizarse los siguientes procesos:

Absorcin: Se utiliza soluciones de glycol (TEG-Trietileno de glicol) paraabsorver el gua del gas.

Adsorcin: Utiliza solidos desicantes (silica gel, alumina o maticesmoleculares de zeolitas) para absorver el gua del gas.

Condensacin: Est integrado con la unidad de refrigeracin en el mdulode NGL. Aqu el agua se condensa al efriar el gas.

Uso de membranas: Utiliza polmeros semi-permeables que retienenmoleculas de H2S, H2O, CO2 y dejan pasar a molculas de CH4, C2H6, etc.


La unidad de remocin de H2S y CO2 se denomina unidad deendulzamiento y pueden utilizarse los siguientes procesos:

Absorcin qumica: Se utiliza solventes en base a amina y sirve pararemover H2S y CO2 .

Adsorcin fsica: Utiliza solidos desicantes (silica gel, alumina o maticesmoleculares de zeolitas) para absorver el gua del gas.

Lecho slido: Tamices moleculares, esponjas de hierro, xido de zinc. Sonlimitadas a remover H2S para concentraciones maores a 2000-3000 ppm

Otros: Conversin directa es aplicable para H2S, y el uso de membranas ydestilacin extractiva para remover CO2.


La remocin del nitrgeno (N2) es alcanzada mediante un proceso defraccionamiento criognico desde el metano.

Las temperaturas de operacin varian con la presin pero pueden serinferiores a 300 oF (-185 oC).

La remocin del mercurio (Hg) desde el gas natural es necesariacuando se utilizan intercambiadores de calor de aluminio en el mdulode procesamiento de gas.

Esto se consigue haciendo atravesar el gas natural por un lechoimpregnado de azufre, as el mercurio reacciona y forma el HgS.


Tiene el objetivo de extraer hidrocarburos lquidos a partir del gasnatural producido y poder ser comercializado en su mercado respectivo.

Entre estos hidrocarburos lquidos podemos mencionar:

Etano (C2): Es el NGL ms liviano y su mercado principal es la industriapetroqumica.

Propano (C3): Tiene como mercado el uso residencial y la industriapetroqumica.

Butano (iC4 y nC4): Tienen como mercado el uso residencial y la industriapetroqumica.

Gasolina Natural (iC5+): Contiene a molculas de pentano y componentesmas pesados, represena insumo importante para las refinerias.

Mdulo de Procesamiento del Gas NaturalSeccin de Extraccin de Lquidos (NGL)

Entre los procesos comerciales de extraccion de NGL se tiene:

Absorcin: Donde los hidrocarburos de NGL son absorbidos por unacorriente destilada de hidrocarburos livianos y posteriormente recuperadasmediante procesos de destilacin.

Adsorcin: Utiliza solidos desicantes y permite recuperar C5+. Esteproceso es conocido como unidad de recuperacin de hidrocarburos(HRU).

Condensacin: Utiliza plantas de refrigeracin mecnica, turboexpansoreso vlvulas de expansin Joule-Thompson ( a propano o R-22) para enfriar lacorriente de gas y condensar los GNL.

Mdulo de Procesamiento del Gas NaturalSeccin de Extraccin de Lquidos (NGL)

Sistema de Absorcin y Fraccionamiento

Los hidrocarburos lquidos son descargados del sistema dedeshidratacin al proceso de estabilizacin de condensados ofraccionamiento.

Un estabilizador entonces es una columna de fraccionamiento,diseada para separar selectivamente las partes livianas y pesadas deproductos vendibles.

Las corrientes de productos ms comunes son el C3, C4 y C5+. Por logeneral en la etapa de produccin, el C3 y el C4 se encuentrancombinados y se los llama Gases licuados de petrleo (GLP).

La separacin de estas corrientes de productos se denominafraccionamiento y se lleva a cabo por medio de la utilizacin de torres defraccionamiento.

Estabilizacin de Condensado o Fraccionamiento

Sistema de Fraccionamiento de Condensado

Corrientes Tpicas en Plantas de Tratamientode Gas Natural

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