TERMODINAMICA DE HIDROCARBUROS TRATAMIENTO DE CRUDOS Deshidratación y Desalación

SISTEMA DE TRATAMIENTO DE PETROLEO Los fluidos producidos de la formación cuando salen del fondo del pozo son una mezcla de petróleo crudo, gas natural, agua y sedimentos básicos, generalmente en forma de emulsión, por lo cual se hace necesario el uso de ayudas físico-mecánicas y químicas para una óptima separación de fases.

EMULSION Es una sistema homogéneo formado por dos líquidos inmiscibles, uno de los cuales se encuentra disperso en otro en forma de pequeñas gotas, cuyos diámetros exceden de 0,1μm.

EMULSIONES EN LA INDUSTRIA PETROLERA El agua salada se encuentra asociada al petróleo en la formación geológica de donde es extraído. El agua producida varía en la cantidad de sales que contienen en solución, algunas tienen densidades mayores de 1,20 gr./cm 3 y los iones que usualmente poseen en su composición son : Na +, Ca ++, Mg ++, Cl -, HCO 3 -, SO 4 —

Se necesitan dos requerimientos principales para que las mezclas de crudo-agua puedan formarse con algún tipo de estabilidad: 1) Energía para el mezclado. 2) Agentes emulsificantes o surfactantes para prevenir la coalescencia de las gotas dispersadas EMULSIONES EN LA INDUSTRIA PETROLERA

CLASIFICACION DE LAS EMULSIONES 1.SEGÚN LA NATURALEZA DE LA FASE EXTERNA EMULSIONES DE AGUA EN PETRÓLEO (W-O) Fase dispersa : Agua – Fase continua : Oil Comprenden el 99% de las emulsiones presentes en el campo. El porcentaje de agua esta entre el 0 y el 80% y usualmente se encuentra entre 10 y 35%. Propiedades: conducen pobremente la electricidad, pueden se diluidas con solventes, contienen más crudo, resisten el secado o pérdida de agua, difíciles de deshidratar, menos corrosivas.

EMULSIONES DE PETRÓLEO EN AGUA (O-W) Fase dispersa: Oil - Fase continua : H 2 O El 1% de las emulsiones de la industria petrolera. Propiedades: Conducen la electricidad; son diluidas con agua, contienen más agua, secan rápidamente, pueden ser deshidratas, son más corrosivas.

EMULSIONES MÚLTIPLES (O – W-O) Son muy complejas. Se encuentran en áreas de petróleo de alta viscosidad y gravedad específica o el agua es relativamente blanda.

2. SEGÚN EL TAMAÑO DE LAS PARTICULAS DISPERSAS MACROEMULSIONES 0,2 μ< Tamaño de la partícula < 50μ MICROEMULSIONES 0,01μ< Tamaño de la partícula < 0,2 μ

TIPOS DE EMULSIONES Normal ( agua en petróleo )

TIPOS DE EMULSIONES Inversa( Petróleo en agua )

TIPOS DE EMULSIONES Complejas

PROPIEDADES DE LAS EMULSIONES Tamaño de la gota. Tamaño de la gota. Conductividad eléctrica. Conductividad eléctrica. Inversión Inversión Viscosidad. Viscosidad. Estabilidad. Estabilidad. Tensión interfacial. Tensión interfacial. Tensión superficial. Tensión superficial.

AGENTES EMULSIONANTES Se dividen en tres clases principales: Productos Tenso-activos o Surfactantes. Materiales que se presentan en la naturaleza. Sólidos finamente divididos.

SURFACTANTES Tiene estructura Polar (Hidrofílica) – Apolar ( Hidrofóbica) Según el tipo Hidrofílico se clasifican en: Según el tipo Hidrofílico se clasifican en: Tenso-activos iónicos: pueden ser Aniónicos o Catiónicos.  Tenso-activos no iónicos: Surfactantes covalentes que no se ionizan en agua.  Anfotéricos: el grupo hidrófilo puede cargarse +, - o estar descargado.

MATERIALES QUE SE PRESENTAN EN LA NATURALEZA Este tipo de compuesto es obtenido casi sin alteración de las fuentes naturales. Se denominan agentes emulsionantes auxiliares. Aumentan la viscosidad de formación de nata, son costosos, sujetos a hidrólisis y sensibles a variación de PH. Lecitina, lanolina, goma arábiga, goma de guar, derivados de algas, derivados de celulosa, etc.

SÓLIDOS FINAMENTE DIVIDIDOS  Son estabilizantes efectivos de emulsiones en varias aplicaciones.  Sales básicas de los metales, negro humo, sílice en polvo y diferentes arcillas ( bentonita)..  Los barros utilizados en las tareas de explotación de pozos suministran cantidades de estos sólidos a los pozos petrolíferos.

DESHIDRATACIÓN DEL PETROLEO EMULSION → → PETROLEO LIMPIO   El agua causa corrosión de deposición de coque en la refinería, así como aumentos anormales de la temperatura de operación al ser evaporada. SEPARADOR

TRATAMIENTO DE EMULSIONES El primer paso en un tratamiento es el análisis de laboratorio donde se determinará qué tipo de emulsión se tiene, el porcentaje de las fases, las características del agente surfactante y la respuesta a los diferentes métodos de tratamiento.

FUNCIONES Desestabilización y rompimiento de las emulsiones de petróleo tan pronto como sea posible después de que ha sido formada y producida Separación del gas presente en la emulsión producida Promoción de la coalescencia de las gotas de agua para formar gotas mas grandes, las cuales precipitaran mas rápidamente

FUNCIONES Disminución de la viscosidad de la fase petróleo para acelerar la separación del agua desde la fase petróleo Permitir suficiente tiempo para que ocurra una completa separación del agua

METODOS DE TRATAMIENTO Sedimentación: Natural. Responde a las leyes de Newton y de Stoke. Sedimentación: Natural. Responde a las leyes de Newton y de Stoke. M. Térmico M. Térmico M. Eléctrico M. Eléctrico M. Químico M. Químico Centrifugación Centrifugación Filtración Filtración

Consiste en la utilización de la fuerza de gravedad para hacer su papel de sedimentación de las gotas. Esta en función del tiempo y es dependiente del grado de estabilidad de la emulsión. Se utiliza principalmente para separar el agua libre producida en el oil. SEDIMENTACION

SEDIMENTACION Y DESHIDRATACIÓN ESTÁTICA Comprende el método de tratamiento gravitacional o de asentamiento, acompañado en muchos casos de tratamiento químico y calentamiento. Es conocido como el método de Llenado – Sedimentación – Drenaje y Bombeo. El petróleo después de que se ha llenado el tanque es dejado estático para que sedimente el agua contenida en él.

TRATAMIENTO QUIMICO Consiste en el agregado de productos químicos deshidratantes que actúan rompiendo las emulsiones. Estos productos llamados desemulsionantes actúan favoreciendo la coalescencia de la fase dispersa y permitiendo su decantación por gravedad

Ventajas del Tratamiento Químico Bajo costo de instalación Proceso y equipo sencillo Versátil en cuanto a capacidad de desplazamiento para grande y pequeña escala La calidad del crudo no se altera Separación rápida y efectiva

METODO TERMICO El aumento de temperatura tiene los siguientes efectos: Reduce la viscosidad del aceite Debilita el agente emulsificante Disminuye la densidad del crudo Disminuye la tensión superficial del agua

El principio básico es colocar la emulsión bajo la influencia de un campo eléctrico de un alto potencial después del calentamiento moderado. TRATAMIENTO ELÉCTRICO Ventajas Menor tiempo de mantenimiento Menor uso de desemulsificante Menores pérdidas de evaporación Mayores volúmenes de crudo tratado Menor costo por uso de combustible Los productos de salida presentan salinidades bajas El agua sale mucho más limpia

Deshidratación Dinámica Con Tanque Cortador-Sistemas Combinados Diseñados para promover la separación de Agua y Oil. Se diferencian tres zonas:

 GUNBARREL  Es un tanque de Lavado y asentamiento que permite el rompimiento de las emulsiones que vienen del separador.  Partes Principales De Un GunBarrel  LINEA DE ENTRADA  TUBERIA CONDUCTORA  EL CUERPO O TANQUE  LINEA DE SALIDA DEL AGUA  LINEA DE SALIDA DEL ACEITE

4/25/ Principio de operación Principio de operación Emulsión Crudo Agua Colchón de aceite Colchón de agua Distribuidor Pierna de agua Rebosadero

SEPARADORES Procesos que ocurren Emulsión Crudo Agua Colchón de aceite Colchón de agua 1. Distribución de emulsión en el colchón de agua 2. Lavado de la emulsión 3. Drenaje de agua en el crudo

PRINCIPIOS BASICOS PARA LOGRAR UNA MEJOR EFICIENCIA Emulsión desestabilizada W-O Facilidades para desgasificación Permitir la coalescencia (contacto y tiempo) Espesor de la capa interfacial

Desalación Otro de los elementos indeseables del crudo para su comercialización son las sales; Se eliminan para evitar corrosión e incrustaciones en los circuitos por donde circula el petróleo; El proceso se realiza por lavado del petróleo con agua dulce, ya sea inyectándola en los oleoductos o pasando el petróleo a través de un colchón lavador; Normalmente se usan estos dos sistemas en serie

Fundamento El petróleo pasa a través de un colchón de agua dulce de un tercio de la altura del tanque; Éste se renueva constantemente para evitar la saturación con sales, los colchones saturados no desalan; El fundamento está en el intercambio iónico que se produce en el colchón, pasando las sales de las gotitas de agua del petróleo al agua del colchón y disminuyendo su concentración.

Lavado en cascada A veces se hace pasar el petróleo a través de varios colchones, lavado en cascada. Se ha demostrado que esta metodología es más efectiva. Como norma se toma como valor máximo de salinidad del crudo para ser comercialmente apto no más de 100 grs/m3, expresado como cloruro de sodio (Cl Na).

CONCLUSION Para lograr el objetivo de un tratamiento de deshidratación y desalación exitoso, es importante seleccionar el método adecuado avalado por una buena experiencia de campo.