tratamiento del crudo emulsiones
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7/25/2019 Tratamiento Del Crudo Emulsiones
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Ing. Nelson Cabrera Marz, Msc
UPSA
N@Plus 2016
Tratamiento de crudosTratamiento de crudos
(Emulsiones)(Emulsiones)
Produccin de Hidrocarburos II
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Introduccin
Una
EMULSION,
es
un
sistema
heterogneoformadopordoslquidosinmiscibles,unodelos
cuales
se
encuentra
dispersoenotroenformade
pequeas
gotas,
cuyos
dimetros
excedende0.1m,estabilizadasporcargaselctricasyagentes
emulsificantes como
productostensoactivos,slidosfinamente
divididos,etc.
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Emulsiones
El
agua
salada
se
encuentra
asociada
al
petrleo
en
la
fm.
geolgica
de
donde
es
extrado.
El
agua
producida
varaenlacantidaddesalesquecontienenensolucin,algunas tienen densidades mayoresde1,20 gr/cm3 ylosionesqueusualmenteposeenensucomposicinson:
Na+,Ca++,Mg ++,Cl,HCO3
,SO4
Lacoproduccindeaguaypetrleoporalgnprocesoderecuperacinpuedeformarmezclasoemulsioneslascualessondifcilesdeseparar.Senecesitandosrequerimientosprincipalesparaquelas
mezclas
de
crudo
agua
puedan
formarse
con
algn
tipo
de
estabilidad:u Energaparaelmezcladou Agentesemulsificantes osurfactantes para
prevenirlacoalescenciadelasgotas
dispersadas.Elpetrleotieneagentesemulsionantesnaturalescomo:
Asfltenos,Resinas,Parafinas,compuestosnaftnicos,porfirinasyslidosfinamentedispersadoscomoarcillas,sedimentos,incrustaciones,productosde
corrosin,
etc.
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CLASIFICACION DE LAS EMULSIONES
Se
clasifican
en
base
a:
SEGNLANATURALEZADELAFASEEXTERNA
EMULSIONES
DEAGUA
EN
PETRLEO
(W
O)
EMULSIONESDEPETRLEOENAGUA(OW) EMULSIONESMLTIPLES(O WO)
SEGN
EL
TAMAO
DE
LAS
PARTICULAS
DISPERSAS MACROEMULSIONES
0,2
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TIPOS DE EMULSIONESNormal ( agua en petrleo )
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TIPOS DE EMULSIONESInversa (Petrleo en agua )
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TIPOS DE EMULSIONESComplejas
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TIPOS DE EMULSIONES
Complejas
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PROPIEDADES DE LAS EMULSIONES
Tamaodelagota
Conductividad
elctrica Inversin
Viscosidad Estabilidad
Tensininterfacial
Tensin
superficial
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AGENTESEMULSIONANTES
Sedividenentresclasesprincipales:
ProductosTensoactivos o
Surfactantes Materialesquesepresentanen
lanaturaleza
Slidosfinamentedivididos
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SURFACTANTES DEFINICIN:
Agentes
tensoactivos con
capacidad
paraabsorbersesobrelainterfasedelsistemamuybajasconcentraciones,enformadeunacapamonomolecularorientadaomonocapamodificando
as las
tensiones
superficiales
e
interfaciales.
CLASIFICACIN: SegneltipoHidroflico seclasificanen:
Tensoactivos inicos: puedenserAninicosoCatinicos.
Tensoactivos noinicos: Surfactantes
covalentes
que
no
se
ionizan
en
agua. Anfotricos: elgrupohidrfilopuede
cargarse+/oestardescargado.
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MATERIALES QUE SE PRESENTAN EN LA NATURALEZA
Estetipodecompuestoesobtenidocasisinalteracindelasfuentesnaturales.
Sedenominanagentesemulsionantesauxiliares. Aumentanlaviscosidaddeformacindenata,son
costosos,
sujetos
a
hidrlisis
y
sensibles
a
variacin
dePH.
Lecitina,lanolina,gomaarbiga,gomadeguar,derivadosdealgas,derivadosdecelulosa,etc.
SLIDOS
FINAMENTE
DIVIDIDOS
Sonestabilizantes efectivosdeemulsionesenvarias
aplicaciones. Salesbsicasdelosmetales,negrohumo,sliceenpolvo
ydiferentesarcillas(bentonita). Losbarrosutilizadosenlastareasdeexplotacinde
pozossuministrancantidadesdeestosslidosalospozos
petrolferos.
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DESHIDRATACIN DEL PETROLEO
DEFINICIN
Procesomedianteelcualseseparaelaguaemulsionadapresenteenelpetrleo,convirtindoloasteenunproductocomercial,esdecir,connivelesdeaguainferioresal1%.
VENTAJAS
Elaguacausacorrosindedeposicindecoque enlarefinera,as comoaumentosanormalesdelatemperaturadeoperacinalserevaporada.
Aumentoenelcostodetransportedepetrleoycorrosinde
tanques
y
oleoductos. Mayorgastodelequipodebidoalamayorviscosidaddelos
crudosemulsionadosyalosmayoresvolmenesmanejados,tantoenoleoductoscomoentanques.
SEPARADOREMULSION -- -- PETROLEO LIMPIO
(CRUDO +AGUA) (AGUA) (1% DE AGUA)
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TEORA BSICA DE LA SEPARACIN DE EMULSIONES
LaseparacindelasemulsionesWO OWsedebeafenmenosde:
Coalescenciadelasgotasenlainterfase
(Coalescencia:
proceso
a
travs
del
cual
dos
dominiosdefasedecomposicinidnticaentablanuncontactoyformanundominiode
fasemayor)
Sedimentacin
de
las
mismas
desde
la
fasecontnua.
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COALESCENCIA
Este
proceso
se
lleva
a
cabo
en
cinco
etapas:
1.Aproximacindelasgotitasenlainterfaseycontactocondeformacindelasgotitasenlas
misma.2.Oscilacindelasgotitasenlainterfase.3.Formacindeunapelculadelafasecontnua
entrelagotaylainterfase.
4.Ruptura
y
desaparicin
de
la
pelcula
seguidaporlacoalescenciarealdelasgotas.
5.Transporteparcialocompletodelcontenidodelagotaalafasediscontinua.
Eltiemponecesarioparaqueestosucedaeseltiempodecoalescencia.Tiemponecesarioparadestruiryremoverlapelculainterfacialalrededordelasgotas.
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SEDIMENTACION
La
sedimentacin
de
las
gotas
desde
la
fasecontnua obedecealasleyesdeNewtonyde
Stokes.
LEY
DE
NEWTON:
est basada
en
la
suposicin
de
que
las
partculas
son
completamente
esfricas
y
dedimetrosuniformes,nosiendoelcasodelasgotasdeaguaenemulsionesWO.
LEY
DE
STOKES:
sobre
una
partcula
que
se
mueve
enelsenodeunfluidoactantresfuerzas:
FuerzaExterna(gravedad centrfuga)FE Fuerza
de
Flotacin
opuesta
a
la
Fuerza
Externa
(Arqumedes)FB FuerzadeArrastreopuestaalmovimiento
(Movimiento entrelapartculayfluido)FD
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TRATAMIENTO DE LAS EMULSIONES
Sonlosprocesospararomperemulsionesyseparaelpetrleo
limpio
del
agua,
la
arena,
los
slidos
y
otros
sedimentosproducidosconeste:
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FUNCIONES QUE DEBEN DESEMPEAR LOS PROCESOS DE SEPARACION
Desestabilizacin
y
rompimiento
de
lasemulsionesdepetrleotanprontocomo
seaposibledespusdequehasidoformadayproducida
Separacin
del
gas
presente
en
la
emulsinproducida Promocindelacoalescenciadelas
gotas
de
agua
para
formar
gotas
masgrandes,lascualesprecipitaranmas
rpidamente Disminucindelaviscosidaddelafase
petrleo
para
acelerar
la
separacin
delaguadesdelafasepetrleo
Permitirsuficientetiempoparaqueocurraunacompletaseparacindelagua
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METODOS DE TRATAMIENTO
Ladeshidratacindepetrleocrudopuedellevarseacabomediantedistintosmtodos:
Sedimentacin:Natural,respondealasleyesdeNewtonydeStoke
Mtodo
Trmico
MtodoElctrico
MtodoQumico
Centrifugacin
Filtracin
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SEDIMENTACION
Consisteenlautilizacindelafuerzadegravedadparahacersu
papel
de
sedimentacin
de
las
gotas
Estaenfuncindeltiempoyes
dependiente
del
grado
de
estabilidad
delaemulsin
Seutilizaprincipalmentepara
separar
el
agua
libre
producida
en
elpetrleo
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SEDIMENTACION Y DESHIDRATACIN ESTTICA
Comprende
el
mtodo
de
tratamiento
gravitacional
o
de
asentamiento,acompaadoenmuchoscasosdetratamientoqumicoycalentamiento.
EsconocidocomoelmtododeLlenado SedimentacinDrenaje yBombeo.
Elpetrleodespusdequesehallenadoeltanqueesdejadoestticoparaquesedimenteelaguacontenidaenl.
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SEDIMENTACION Y DESHIDRATACION ESTATICA
Es
el
mtodo
ms
simple
y
el
menos
estudiado. Involucraelusodedeflectoresarregladose
instaladosdentrodelostanquesdetratamientotalquepermitanladesgasificacin delfluidoentrante,controldeladireccindelflujodefluido,
control
y
lmite
de
las
corrientes
trmicasymejorpromocindelacoalescenciadelasgotasdelaemulsin.
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METODO TERMICO
El
proceso
involucra
la
aplicacin
de
calor
pararomperlasemulsionesWOporefectodeuna
reduccindelatensinsuperficialdelapartculainterfacialdebidoaque:
Aumentalasolubilidaddelpetrleoenelagente
emulsionante
y
aumenta
la
dispersin
del
agente
enlafasepetrleo.
Reducelaviscosidaddeloilloquepromuevelaseparacinporgravedad.
Aceleralavelocidadconqueuncompuestoqumicodemulsificador se
deposita
en
la
interfase
de
lasgotasdeaguaaumentandoas lavelocidaddeaccin
deldemulsificante. LaadicindeCalorsobreelcrudoaumentala
cantidaddeenergaenelsistemacausando
corrientes
trmicas
las
cuales
promueven
el
choqueentrelasgotasdeagua,loquepermitequerompan
lapelculaycoalescan. Expansindelasgotasdeaguadebidoalgradiente
deTemperaturayrupturadelagenteemulsionante.
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TRATAMIENTO ELCTRICO
Involucra
el
uso
de
un
Campo
Elctrico
Electroestticosconelpropsitodecausarquelaspequeasgotasdispersadassemuevanhacialoselectrodos,coalescan ycaiganporgravedad.
Elfenmenoesproducidodebidoquelaspartculas
suspendidas
en
un
medio
con
una
constantedielctricamsbaja(WO)sonatradasentres,
cuandoseformaunCampoElctricodealtovoltajeenelsistema.
Mientrasmayorresistividadtengaeloilesmayorelesfuerzoelctricoquepuedesostenersinromperseypor
lo
tanto,
las
fuerzas
que
producen
la
coalescenciasonmayores. Elsegundomtodoessometeralaemulsinaun
campoelctricoalterno,vibrandolasgotasalafrecuenciadelacorriente,chocando,coalesciendo
y
cayendo Ladeshidratacinelctricarequieremayor
Temperaturaquelosprocesosqumicosymayorpresin.
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Tratamiento Qumico
Consisteenelagregadodeproductosqumicosdeshidratantesqueactan
rompiendo
las
emulsiones Estosproductosllamados
desenmulsionantes actan
favoreciendolacoalescenciadelafasedispersaypermitiendosu
decantacin
por
gravedad.
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Lugar de Dosificacin
El
lugar
de
dosificacin
puede
ser:
1. Enlalneadeproduccin,pormediodebombasdosificadoras;
2. Enelfondodelpozo,agregndoloporelespacioanular
La
proporcin
usada
depende
del
tipo
de
desenmulsionante ydelascaractersticasdelaemulsin,perosepuedeempezarconunadosificacin20ppm yvarindolaen
funcin
de
los
resultados
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Deshidratacin Dinmica con Tanque Cortador-Sistemas combinados
Es un mtodo continuo de tratamiento de petrleo. Tambin conocido como mtodo Trmico qumico. Constantemente entra al tanque Cortador el petrleo emulsionado
por el fondo y sale por el tope petrleo limpio con 1% de agua. Elagua separada se purga por el fondo
VENTAJAS
Mejor separacin. Menor capacidad de almacenamiento. Menos fuerza hombre y supervisin. Promueve la coalescencia de pequeas gotas de agua Mejor
separacin y menos consumo de qumica. Agua drenada menos contaminada con emulsin. Menos equipo asociado para el tratamiento de la emulsin y el
efluente de agua. El petrleo es desgasificado entrando a los tanques de
almacenamiento lo que contribuye a operaciones mas seguras en la
playa de los tanques.
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PRINCIPIOS DEL PROCESO DE TANQUE CORTADOR
Diseados para promover la separacin de Agua y Oil. Se diferencian tres zonas:
Oil: petrleo que asciende con 1% de agua por gravedad.Interfase: Las gotas de agua una vez que coalescen, sedimentan
desprendindose de la fase petrleo que asciende.Colchn de Agua: Entra la emulsin O -W y es lavada promoviendo
la coalescencia de las gotas, separndose Agua libre.
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CONSIDERACIONES A TENER EN CUENTA
La tasa de llenado del tanque (velocidad de ascenso delfludo) < velocidad de sedimentacin, para un ciertotamao de gota a fin de reducir el tiempo desedimentacin.( velc. asc. Oil < 1 mt.lineal/h )
Durante el llenado se forma una capa interfacial cuyoespesor est en funcin de la tasa de llenado del tanque(Generalmente de 1 a 3 m.).-
La capa interfacial puede separarse completamentediferencindose una interfase entre el agua y el oil, la
cual puede ser drenada fuera del tanque con el agua,produciendo una emulsin severa del fludo drenado. El lquido de entrada al tanque deber ser una emulsin
desestabilizada para evitar re - tratamientos costosos de
la carga recibida. El agua producida es corrosiva, lo que aumentar loscostos de mantenimiento.
La capa interfacial se lleva a separador API o seconserva dentro del tanque para tratarla nuevamente.
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INCONVENIENTES EN LA SEPARACION EN TANQUES
Presencia de gas. Altas velocidades del flujo a travs de calentadores, lneas de
sistema de playa de tanques y entrada a los tanques. Re emulsificacin debido a las cadas de presin inesperadas en
las instalaciones del proceso. Perturbaciones en el proceso de sedimentacin debido a lascorrientes por conveccin como resultado de los cambios de
Temperatura Ambiente. Diferencia por gravedad causados por cambios de Temperatura del
Fludo de entrada creada po la canalizacin en los tanques de
lavado. Recirculacin de emulsin drenada recuperada desde otras
instalaciones. Flujos mas altos que los que fueron asumidos para el diseo de la
instalacin.-
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PRINCIPIOS BASICOS PARA LOGRAR UNA MEJOR EFICIENCIA
EMULSINDESESTABILIZADAWO
La
corriente
de
entrada
debe
estardesestabilizadaporlocuales
convenientemuestreardichacorrienteaintervalosfrecuentesyconseguirestasituacinenelcampo.
Bombasdosificadoras debenserinstaladascercadeltanquedelavadoparainyectardesemulsificanteadicional.
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FACILIDADES PARA DESGASIFICACIN
Elflujodeentradadecrudofrecuentementeest cargado
de
gas
libre
debido
al
bombeo
desdelosseparadores(6 0)enlasestacionesdeproduccin.Estegassaldrfueradesolucincuandolapresindelsistemacae.Silacorrientedeoilescalentada
en
el
tanque,
derivados
livianos
sonvaporizadosymsgassaledesolucin.
Delaeficienciadeseparacindelgasyel
oil
depende
la
quietud
del
fluido
en
laseccindelasedimentacin(Nodebehaber
escapedegasenestazonaparaevitarturbulenciaymovimientos).
Se
adiciona
un
separador
vertical
fuera
odentrodeltanquecuyaentradaseencuentra
porencimadelniveldelquidoeneltanque.(Fuster =sep.Presinatmosfrica)
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CONCLUSION
Paralograrelobjetivodeuntratamientode
deshidratacin
ydesalacinexitoso,es
importanteseleccionarel
mtodo
adecuado
avaladoporunabuenaexperiencia
decampo.
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