FACULTAD DE INGENIERIA EN GEOLOGIA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL
INGENIERIA PETRÓLEOS
TEMA: DESHIDRATACIÓN DE CRUDOS
ASIGNATURA: CRUDOS PESADOS
INTEGRANTES: Jácome Jhordan Guerrero William Sanchez Carlos Sanguil Sebastian
SEMESTRE: Octavo
PROFESOR: ING. ATAHUALPA MANTILLA
PERIODO: Abril 2017 – Julio 2017
OBJETIVOS
Investigar las causas por la que el crudo se tenga que someter a un proceso de deshidratación de los crudos
Conocer los métodos existentes para la deshidratación de crudos pesados.
Consultar los avances tecnológicos que existen para la deshidratación del crudo
INTRODUCCIÓN
La deshidratación de crudos es el proceso mediante el cual se separa el agua asociada con el crudo, ya sea en forma emulsionada o libre, hasta lograr reducir su contenido a un porcentaje previamente especificado. Generalmente, este porcentaje es igual o inferior al 1 % de agua. Una parte del agua producida por el pozo petrolero, llamada agua libre, se separa fácilmente del crudo por acción de la gravedad, tan pronto como la velocidad de los fluidos es suficientemente baja. La otra parte del agua está íntimamente combinada con el crudo en forma de una emulsión de gotas de agua dispersadas en el aceite, la cual se llama emulsión agua/aceite (W/O), como se muestra en la figura 1.
¿Dónde y cómo se producen las emulsiones agua en petróleo? El agua y el aceite son esencialmente inmiscibles, por lo tanto, estos dos líquidos coexisten como dos líquidos distintos. La frase “aceite y agua no se mezclan”
expresa la mutua insolubilidad de muchos hidrocarburos líquidos con el agua. Las solubilidades de hidrocarburos son bajas, pero varían desde 0,0022 ppm para el tetradecano hasta 1.760 ppm para el benceno en agua. La presencia de dobles enlace carbono-carbono (por ejemplo alquenos y aromáticos) incrementan la solubilidad del agua. El agua está lejos de ser soluble en hidrocarburos saturados (por ejemplo: parafinas o alcanos) y su solubilidad disminuye con el incremento del peso molecular de los hidrocarburos. Durante las operaciones de extracción del petróleo, la mezcla bifásica de petróleo crudo y agua de formación se desplazan en el medio poroso a una velocidad del orden de 1 pie/día, lo que es insuficiente para que se forme una emulsión. Sin embargo, al pasar por todo el aparataje de producción durante el levantamiento y el transporte en superficie (bombas, válvulas, codos, restricciones, etc.) se produce la agitación suficiente para que el agua se disperse en el petróleo en forma de emulsión W/O estabilizada por las especies de actividad interfacial presentes en el crudo. Las emulsiones formadas son macro-emulsiones W/O con diámetro de gota entre 0,1 a 100 μm.
REQUISITOS PARA FORMAR EMULSIONES
Existen tres requisitos esenciales para formar una emulsión: • Dos líquidos inmiscibles, como el agua y el aceite. • Suficiente agitación para dispersar uno de los líquidos en pequeñas gotas en el
otro. • Un agente emu lsionante para estabilizar las gotas dispersas en la fase continúa.
Proceso de deshidratación de crudos pesados y extra pesados mediante un esquema de dilución Resumen del proceso En este proceso de deshidratación un diluyente de baja viscosidad, que comprende hidrocarburos de bajo peso molecular y/o fracciones livianas de petróleo y combinaciones de los mismos, es adicionado a crudos pesados y extra pesados con el propósito de reducir el porcentaje de agua emulsificada. Este diluyente, en el cual el crudo es soluble, forma una fase aceitosa dentro de la emulsión con una densidad específica menor que la del agua lo que facilita la posterior separación por gravedad de las fases, oleosa y acuosa. Descripción del proceso
En esta invención un diluyente de baja viscosidad, que comprende hidrocarburos de bajo peso molecular y/o fracciones livianas de petróleo y combinaciones de los mismos, es adicionado a crudos pesados y extra pesados con el propósito de reducir el porcentaje de agua emulsificada. Este diluyente, en el cual el crudo es soluble, forma una fase aceitosa dentro de la emulsión con una densidad específica menor que la del agua lo que facilita la posterior separación por gravedad de las fases, oleosa y acuosa. La corriente de emulsión que proviene de l os tanques de surgencia (donde se separa el agua libre del crudo proveniente de la formación) contiene principalmente agua emulsionada y pasa a través de dos medidores en línea. El primero mide del flujo total de emulsión y el segundo los sedimentos y agua (BSW, por su sigla en inglés), lo que permite determinar en tiempo real el porcentaje de agua emulsionada que se encuentra presente en la corriente a tratar. La cantidad de diluyente inyectado a la emulsión está determinada por el caudal de la corriente de emulsión (W/O), el contenido de agua y sedimentos (BSW) de la misma, la densidad API del diluyente y la temperatura del crudo en el tanque de lavado (Gun barrel
o separadores horizontales). Posteriormente, la mezcla emulsión/diluyente es homogenizada en un sistema de mezcladores estáticos para su posterior transferencia hacia el equipo de separación de agua en emulsión en sistemas tipo gun barrel o separadores horizontales de donde sale el crudo deshidratado a almacenamiento. Esquema del proceso 1
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El agua libre y crudo en emulsión se separan por gravedad
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La corriente de emulsión pasa por un medidor de Coriolis
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Se determina el porcentaje de agua emulsionada
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Se regula la cantidad de diluyente a inyectar
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Se conectan los flujos de emulsión y de diluyente
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El flujo entra a un mezclador estático para homogeneizar la mezcla
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El flujo pasa por equipos donde se separa de la emulsión el agua por gravedad
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El crudo deshidratado se pasa a los tanques de almacenamiento
Equipos de deshidratación de crudos pesados
FWKO CALCULO DE UN FWKO Las especificaciones de proceso de un FWKO corresponden a los datos de entrada para el cálculo y son los siguientes: -
Presión y Temperatura máxima de operación Caudal máximo de líquido (Crudo + agua) Sus propiedades Flujo estándar de gas y sus propiedades Componentes corrosivos, H2S y CO2 Niveles operativos y alarmas Longitud efectiva Tiempo de residencia Concentración de agua en la emulsión a la salida Diámetro de partícula de hidrocarburo en agua a la salida. Diámetro de partícula de hidrocarburo líquido en gas a la salida Las especificaciones mecánicas de un FWKO corresponden a los resultados del cálculo y son los siguientes: Presión y temperatura de diseño Largo total
Diámetro Ubicación y alto del Interno Diámetro de bocas de entrada y salida.
DESHIDRATADOR ELECTROESTATICO
Los procesos de deshidratación electrostática consisten en someter la emulsión a un campo eléctrico intenso, generado por la aplicación de un alto voltaje entre dos electrodos. Este dispositivo, generalmente tiene características similares a los de los equipos de separación mecánica presurizados, añadiendo a éstos el sistema de electrodos y de generación de alto voltaje. La aplicación del campo eléctrico sobre la emulsión induce a la formación de dipolos eléctricos en las gotas de agua, lo que origina una atracción entre ellas, incrementando su contacto y su posterior coalescencia. Como efecto final se obtiene un aumento del tamaño de las gotas, lo que permite la sedimentación por gravedad. Un deshidratador electrostático está dividido en 3 secciones, figura 21. La primera
sección ocupa aproximadamente el 50% de su longitud y es llamada “Sección de calentamiento”. La segunda sección es llamada “Sección central o control de nivel”
y esta ocupa por alrededor del 10% de su longitud ubicada adyacente a la sección de calentamiento. La tercera sección ocupa el 40% de la longitud del deshidratador y es denominada “Sección de asentamiento” del agua suspendida
para producir crudo limpio. Las parrillas de electrodos de alto voltaje están localizadas en la parte superior del recipiente, arriba de la interfase agua-aceite. INTERCAMBIADORES DE CALOR Viscosidad típica del crudo vs temperatura y gravedad, para estimativos en unidades de campo.
VARIABLES A CONTROLAR EN EL PROCESO DE CALENTAMIENTO
Conclusión •
El calentamiento es de gran utilidad en la producción y separación de crudos pesados, nos permite disminuir su viscosidad, aumentando el API y facilitando de transporte.
Bibliografía
•
Rodolfo C. Análisis y diseño de las facilidades de superficie para manejo de crudos pesados y bituminosos (Campo Rubiales). Recuperado de:http://repositorio.uis.edu.co/jspui/bitstream/123456789/752/2/133232.pdf
Innovación o técnica de equipos para la deshidratación un crudo pesado Proceso de deshidratación de crudos pesados y extrapesados mediante un esquema de dilución En esta invención un diluyente de baja viscosidad, que comprende hidrocarburos de bajo peso molecular y/o fracciones livianas de petróleo y combinaciones de los mismos, es adicionado a crudos pesados y extrapesados con el propósito de reducir el porcentaje de agua emulsificada. Este diluyente, en el cual el crudo es soluble, forma una fase aceitosa dentro de la emulsión con una densidad específica menor que la del agua lo que facilita la posterior separación por gravedad de las fases, oleosa y acuosa. Esta invención se relaciona con la deshidratación de crudos pesados y extrapesados mediante un proceso de dilución con hidrocarburos livianos de baja viscosidad que permite obtener crudos dentro de especificaciones establecidas. Este nuevo esquema de proceso que utiliza separación gravitacional e inyección de diluyente de acuerdo con un procedimiento específico, garantiza la obtención de crudos deshidratados de alta calidad sin necesidad de aplicar tratamientos térmicos, químicos, eléctricos ni mecánicos para obtener la deshidratación, estos crudos pueden ser transportados bajo especificaciones técnicas. La tecnología se ha aplicado de manera constante y con éxito en todas las estaciones de deshidratación del campo Castilla, uno de los mayores complejos petroleros del país de Colombia. Los crudos pesados presentan densidades menores a 20 API y los extrapesados valores menores a 10 API y grandes viscosidades que oscilan entre (10 a 10 Pa.s), estas propiedades se deben principalmente a la considerable presencia de asfáltenos, así como a la presencia reducida de compuestos de bajo peso molecular. Adicionalmente estos crudos pueden llegar a contener altos porcentajes de agua que debe ser eliminada a fin de tener un crudo en especificaciones. Una parte del agua producida, llamada agua libre, se separa fácilmente del crudo por acción de la gravedad. La otra parte del agua está íntimamente combinada con el crudo en forma de una emulsión de gotas de agua dispersadas en el aceite, emulsión agua/aceite (W/O). Para separar esta agua emulsificada existen tratamientos térmicos, químicos, electrostáticos o una combinación de los mismos sumados a la separación por gravedad, donde el objetivo es reducir el contenido de agua a un porcentaje igual o inferior al 0,5 %.
De acuerdo con estas características y la necesidad de tratar estos crudos pesados y extrapesados en forma eficiente técnica y económicamente, su deshidratación se constituye como un campo de investigación que debe enfrentar grandes retos.
CONCLUSIONES
Es importante deshidratar el crudo porque el contenido de agua afecta la Gravedad API del crudo, lo cual causa pérdidas en su precio de venta
Con estas tecnologías la industria avanza en la obtención de crudos deshidratados de alta densidad, sin necesidad de aplicar tratamientos térmicos, químicos, eléctricos ni mecánicos para lograr la deshidratación, con lo cual los crudos pueden ser transportados de manera eficiente bajo especificaciones técnicas previamente establecidas.
BIBLIOGRAFIA: CUADERNO FIRP S853-PP; Conceptos Básicos de emulsiones y
deshidratación
de
crudos;
obtenido
de;
http://www.firp.ula.ve/archivos/cuadernos/S853PP_Deshidratacion.pdf; Quito-2017-04-09; 16:00. Estrucplan; Tratamientos de Deshidratación de Crudo; Conceptos de deshidratación de crudos; obtenido de; http://www.estrucplan.com.ar/Producciones/entrega.asp?IdEntrega=3110; Quito-2017-04-09: 16:30.
https://www.academia.edu/8676214/Deshidratadores
http://elernova.edu.co/blog/tratamiento-de-deshidratacion-de-crudo-pesado/
