TRATAMIENTO DE CRUDO

MANEJO, SEPARACIÓN Y TRATAMIENTO DE FLUIDOS DE PRODUCCIÓN 5. TRATAMIENTO DE CRUDO

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TRATAMIENTO DE CRUDO

Frecuentemente, el proceso de separar agua del aceite requiere de un tratamiento adicional a la separación gravitacional. Este fenómeno se presenta en crudos donde hay presencia de emulsión. La cual es necesario tratarla para lograr la separación de las dos fases presentes. SISTEMAS DE TRATAMIENTO





Tratamiento Químico Tratamiento Térmico Tratamiento Eléctrico Tratamiento Combinado

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SELECCIÓN DEL TRATAMIENTO Los siguientes factores forman parte de la selección definitiva del tratamiento a seguir: 1. Dureza o apretado de la emulsión 2. Gravedad específica del aceite (crudo pesado, liviano o intermedio) y del agua de producción. 3. Cantidad del fluido a ser tratado. 4. Porcentaje de agua presente. 5. Salinidad del agua. 6. Efecto corrosivo del aceite, agua y/o gas. 7. Tendencia del agua a formar incrustaciones. 8. Tendencia del crudo a formar parafinas y/o asfaltenos. 9. Presencia de agentes emulsificantes en el fluido o yacimiento.

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TRATAMIENTO QUÍMICO

PRODUCTOS DESEMULSIFICANTES O ROMPEDORES DE EMULSIONES Son productos químicos con comportamiento de superficie activa que se utilizan para neutralizar la acción del agente emulsificante y así romper la emulsión.

INYECCIÓN DEL DESEMULSIFICANTE El punto de inyección más adecuado para el desemulsificante corresponde al múltiple de producción, donde la entrada de las líneas de flujo forman mezcladores naturales, lo que facilita el contacto del rompedor con la interfase agua/aceite de las gotas de agua dispersas en la fase aceite.

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TRATAMIENTO QUÍMICO Pruebas de botella La determinación del tratamiento a seguir se establece inicialmente en pruebas de laboratorio, llamadas pruebas de “botella botella”, donde se selecciona el tipo de rompedor más eficiente, así como su correspondiente dosificación.

Prueba de Campo Las pruebas de botella deben ser confirmados mediante pruebas de campo, con una duración mínima de 8 días, donde los resultados sean representativos y estables.

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TRATAMIENTO TÉRMICO EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN EL TRATAMIENTO DE CRUDO 1. Reduce la viscosidad y se alcanza una mayor velocidad de asentamiento, de acuerdo con la ley de Stokes. 2. Disuelve los pequeños cristales de parafina y asfaltenos, neutralizando el efecto del agente emulsificante. 3. Al agregar calor se puede causar pérdida de hidrocarburos livianos, y como consecuencia, reducción en el volumen de aceite (Shrinkage). 4. Como consecuencia de lo anterior quedará un crudo más pesado por la pérdida de componentes livianos. Asociación Centro de Estudios de Ingeniería de Petróleos

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TRATAMIENTO TÉRMICO EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN EL TRATAMIENTO DE CRUDO 5. Aumentando

la

temperatura

se

afectan

las

gravedades específicas, tanto del agua como del aceite. 6. Se requiere de combustible para generar el correspondiente calor, lo cual incrementa los costos operacionales. 7. Requiere de una inversión adicional para la adquisición de los equipos tratadores además de los costos de mantenimiento.

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COMPONENTES DEL TRATADOR TÉRMICO

Tubo en forma de “U” Quemador o mechero Chimenea Quemador piloto Sistema de control de combustible Accesorios:  Depurador  Serpentín para el calentamiento del gas combustible  Sistemas de ignición (o encendido)  Detector de llama

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VELOCIDAD DE ASENTAMIENTO Vt = ft / seg 1,78 x 10-6 (∆S.G.) dm2 Vt =

µ = cP dm = micrones

µ

∆S.G. = adimensional

Tamaño de la gota de agua en aceite Esta información se obtiene del análisis y pruebas de laboratorio. Cuando no se dispone de esta información, se puede asumir el diámetro mínimo que se desea precipitar de la gota de agua presente en el colchón de aceite, este valor debe estar entre 200 y 1.000 micrones, dependiendo del tipo de crudo que se esté tratando.

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DIÁMETRO DE GOTA Otra forma de establecer el diámetro de la gota de agua que se desea sedimentar en el tratador es mediante correlaciones existentes con respecto a la viscosidad y el contenido de agua a la salida del tratador.

dm dm1%

= Wc0,33

dm1% = 200 µ0,25

para

µ > 80 cP

dm1% = 170 µ0,4

para 3 < µ > 80 cP

Wc = % µ = cP dm = micrones

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CALOR REQUERIDO q = qo + qw + qlost q = 14,58 0,5 (S.G.)o Qo + (S.G.)w Qw

∆T + Xq

q

= BTU/hr

X corresponde a un % del calor total

Q

= BPD

T

requerido y puede oscilar entre 1 y

=

oF

X

= %

S.G. = adimensional

10% según el aislamiento térmico que posea el tratador.

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DIMENSIONAMIENTO DE TRATADORES

1. CRITERIOS DE DISEÑO




Temperatura de proceso Viscosidad del aceite a la temperatura Calidad del aceite a la salida del tratador 2. DETERMINAR dm

3. CALCULAR CALOR REQUERIDO

q Qg =

L

q

= BTU / hr

Qg

= ft3 / hr

L

= BTU / ft3

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DIMENSIONAMIENTO DE TRATADORES

4. DEFINIR GEOMETRÍA

d

Leff

Qo µ

=

438

HORIZONTALES

(∆S.G.) dm2

d

Qo µ =

1/2

81,8

VERTICALES

d = pulgadas Leff = ft µ = cP Qo = BPD dm = micrones ∆S.G.= adimensional

(∆S.G.) dm2

Estas formulas satisfacen el criterio de asentamiento gravitacional.

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DIMENSIONAMIENTO DE TRATADORES

5. VERIFICAR GEOMETRÍA

d2

Qo (tr)o

HORIZONTALES

Leff

=

1,05

d2 h =

Qo (tr)o

VERTICALES

d = pulgadas Leff = ft h = pulgadas Qo = BPD tr = minutos

0,12 Estas formulas satisfacen el criterio de tiempo de residencia. Los tiempos de residencia deben estar entre 20 y 30 minutos

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TRATAMIENTO ELECTROSTÁTICO Las gotas de agua (conductivas) dispersas en la fase continua aceite (no conductivo) sometidas a un campo eléctrico, son forzadas a unirse por uno de los tres fenómenos siguientes: 1. Las gotas de agua se polarizan y tienden a alinearse entre sí, por lo opuesto de sus cargas. 2. Debido a una carga inducida, las gotas de agua son atraídas a uno de los electrodos, donde se reúnen y coalescen como sigue:





En un campo de corriente alterna (CA) las gotas vibran, se juntan y coalescen. En un campo de corriente directa (CD), las pequeñas gotas de agua tienden a reunirse en los electrodos, formando gotas cada vez más grandes hasta que precipitan por gravedad.

3. El campo eléctrico tiende a distorsionar y debilitar la película envolvente de la gota de agua hasta que se rompe, quedando el agua libre y lista para precipitarse. Asociación Centro de Estudios de Ingeniería de Petróleos

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