100580333 Dewatering y Tratamiento de Aguas 1

DEWATERING Y TRATAMIENTO

DE AGUAS

Es la separación físico/química de las fases sólida y liquida de un fluido de desecho.

Su principal aplicación esta en el tratamiento de volúmenes de lodo en exceso.

Remueve la mayoría de los sólidos coloidales de los fluidos de perforación.

Que es el Dewatering?

DEWATERING

Que es una Solución? Mezcla de 2 o mas sustancias que no reaccionan entre si. El tamaño de las partículas es atómico. Las sustancias en solución no pueden ser separadas por los procesos de coagulación y/o floculación. Ejm: Soluciones salinas (NaCl, KCl, etc) Que es una Suspensión? Mezcla homogénea de partículas desde tamaño molecular hasta tamaños visibles. Generalmente una suspensión tiene aspecto turbio. Las suspensiones pueden ser separadas por los procesos de coagulación y/o floculación, Ejm: lodo

DEWATERING

DEWATERING

DIAMETRO TIEMPO PARA CAER EN UN METRO DE AGUA

ARENA 10 segundos

ARENA FINA 2 minutos

LIMO 2 horas

PARTICULAS COLOIDALES

0.001 mm 4 días

0.1 micrón 2 años

0.01 micrón 10 años

Tiempo de Sedimentación.

Coagulation

Destabilized

Coagulated Particles

+

++

++

++

++

+

++

+

+

+++

+

+

++

+ +

++

+

++

++

+

+

+

+

+ +

++

++

+ +

++

+

+

++

+

++

+

+

+

+

+

+

+

++

++

+

+

++

+

+

+

+

+

+

+

++

+

Negative

ChargeParticles

+

++

+ ++

+

+

Cationic

Coagulant

l

Coagulación

DEWATERING

Desestabilización de las partículas en suspensión debido a la reducción de las cargas electroestáticas, lo cual permite que estas se muevan más cerca y más juntas

Flocculation

Negative-Charge

Particles

---

- --- --

- --

---

- --

---

- --

---

- --

---

- --

- --- -

-- --

- --

---

- --

- --- -

-

---

- --

---

- --

+ +

++ ++++

+ +

+ +

+

++

l Multiple particles

HMW Cationic

Polymer

+

++

++++

++++

+++

+++

+++

+++++

+++ +

+

++

++++

++ +++++

+++ ++++ +

+++

++

++ ++++

++

l Physical in nature - “Bridging”

Destabilized

Flocculated

Particles

- --- -

-

+

+++++

+++ ++++ + ++

++++

+++ +++++

++

---

- --- --

- --

- --- -

-- --

- -

---

- -- - --- -

-

- --- -

-

++ +

+++++ +++

+ ++

+++ + +++++++ -

- --- -

-

---

- --

---

- ---

-

---

- --

+ +

++ ++++

+ +

+ +

++

+

l Strong flocs

formed

l Shear degrades floc - not

reversible

DEWATERING

Floculación

Puenteo físico de dos o mas partículas, la cual aglomera estas partículas, las aglomeraciones son fuertes y resistentes a fuerzas mecánicas, por lo general es irreversible.

Costo efectivo Vs transporte y opción de disposición.

Mejora la reología del lodo.

Reduce el volumen de desechos líquidos y costos de disposición.

Reduce el consumo de agua y el impacto ambiental.

Altamente efectivo en perforación con lodo bentonitico.

DEWATERING

Beneficios del Dewatering

DEWATERING

Fluido Base • Tipo de carga eléctrica y densidad de carga • Distribución del tamaño de particulas • Concentración de partículas • Fracción de partículas solubles / insolubles

Polímero • Tipo de carga y densidad • Peso Molecular • Distribución del Peso Molecular • Configuración estructural de la molécula • Estabilidad química • Capacidad de disolución

Mezclado • Intensidad • Efectividad de transporte • Velocidad

Flóculos • Integridad mecánica del flóculo • Densidad y porosidad • Potencial de desprendimiento de agua • Eficiencia de captura de partículas pequeñas

Solucion aquosa • pH • Contenido de Iones • Contenido de iones de alto potencial de carga • Contenido de compuestos organicos solubles Medio Filtrante

• Tipo de proceso (gravedad, presión, vacio o flotación • Eficiencia mecánica del equipo • Limpieza del medio filtrante Solidos Deshidratados

• Consistencia de los lodos • Claridad del efluente • Porcentage de sólidos

Lodo

Separación

Filtrado

Sólidos

Coagulante/Floculante

Variables del proceso de Dewatering

Coagulantes Floculantes

Sales Inorgánicas Polímeros Sintéticos

Sulfato Férrico Poliacrilamidas

Cloruro Férrico Polietileno

Cloruro de hierro Oxido de Polietileno

Sulfato de Calcio Polímeros Naturales

Sulfato de Aluminio Almidones

Cloruro de Calcio Gomas

Sales Inorgánicas

DEWATERING

Floculantes y Coagulantes Típicos

DEWATERING

Características de los Coagulantes Inorgánicos

Económicos

Trabajan a limitados rangos de pH

Requieren ajuste de pH antes de la coagulación.

Producen excesivos lodos residuales

Aumentan los sólidos disueltos al agua

Problemas de corrosión

Al3+

Fe3+

Fe2+

Ca2+

DEWATERING

Eficiencia de los Polímeros.-

La eficiencia depende de los siguientes factores:

Concentracion de la solución

Cantidad de agua de dilución posterior

Tiempo de mezclado

Intensidad de mezclado

Tiempo de añejamiento

Caracteristicas del agua de solución

DEWATERING

Eficiencia de los Polímeros.- E

ficie

nc

ia R

ela

tiva

Dosaje de Polímero

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Eficiencia de un Polímero

en función de dosis

DEWATERING

Tipos de Cargas de los Polimeros

Los Polímeros se fabrican de tres tipos de carga eléctrica:

Aniónicos - cargados negativamente

Catiónicos - cargados positivamente

No ionicos - neutros, sin carga

DEWATERING

Tipos de Cargas de los Polimeros

Productos Cytec para el tratamiento de lodos de perforacion:

Floculantes tipo en polvo aniónicos y no-ionicas:

lCyfloc 4000, 4010, 4020, 4500, Cyfloc 1143

Floculantes tipo emulsión aniónicas y no-ionicas:

lCyfloc 5200, 5300, 5500

Floculantes tipo en polvo catiónicos:

lCyfloc 1133, 1146, 1148, 1125

Floculantes tipo emulsión catiónicas:

lCyfloc 1154, 1156, 1136, 1151, 1137, 1230

Floculantes catiónicas tipo líquidas:

lCyfloc 7000

Coagulantes catiónicas tipo líquida:

lCyfloc 6100, 6120, 6620, 6200, 8100, 8200, SF C 7787

DEWATERING

Preparación de los soluciones de Polímeros.

• Sistema automático para polímeros en polvo

Dosificador de

Polímero

Mezclador

Tanque de

solución Bomba de

Desplazamiento

Positivo

Tanque de añejamiento

Bomba

Dosificadora

. Mezclador

estático

Agua

Agua de

humedactación

Agua de dilución

.

Medidor de Flujo

DEWATERING

Preparación de los soluciones de Polímeros.

Se debe prehidratar las particulas antes de

añadir al tanque mediante un eductor.

La concentracion recomendada es de 0.1 a 1%

peso.

Emplear baja intensidad de mezclado de 60 a 80

rpm en el agitador.

Deje añejar la solución por lo menos 30 minutos

Caracteristicas del agua de dilución

DEWATERING

Añejamiento de los Polímeros.

TIEMPO (30 Minutos)

+

Gota de Emulsión o Grano de Polímero

Polímero

+ Agua + +

+ +

+ +

+

+ +

+

+

+

+

+ + +

+

+

+ +

+

+

+

+ +

+ + + +

+ +

+ +

+

+

+ +

+

+

+

+ +

+ +

+

+

+

+

+

+

+

Molécula de Polímero añejada Fuerza de repulsión

DEWATERING

Optimización en la adición de floculante a las centrifugas:

Puntos de adición:

Muchas centrifugas tienen un sólo punto de adición del floculante.

Multiples puntos de adición permite una mejor optimización de la eficiencia del proceso.

Posible puntos de adición:

En la succión de la bomba de lodo de la centrifuga.

En la descarga de la bomba de lodo de la centrifuga.

A la entrada a la centrifuga.

En uno o más puntos entre la bomba de lodo y la centrífuga.

Pruebe cada punto para determinar el que ofresca mejor resultados.

DEWATERING

Optimización en la adición de floculante a las centrifugas:

Dosificadora de Polímero

Bomba de Lodos

Válvula de mezclado,

mezclador estático

o mezclador dinámico de linea

Filtrado Lodo

Centrifuga

DEWATERING

Selección del floculante/coagulante:

El programa de tratamiento se determina por medio de

pruebas de laboratorio, llamado pruebas de jarras:

Preparar soluciones de coagulantes de 1% a 2%

(p/v) y de floculantes de 0.1% a 0.3% (p/v).

Ensayar el coagulante a distintas concentraciones el

fluido a tratar.

Ensayar el floculante a distintas concentraciones

sobre el fluido con el coagulante seleccionado.

DEWATERING


sobre el fluido con el coagulante seleccionado pero

diluyendo el fluido.


sobre el fluido con el coagulante seleccionado no

diluido con ajuste de pH 6-7


sobre el fluido con el coagulante seleccionado y

ajuste de pH pero a distintas diluciones.

Repetir todo con diferente coagulantes y floculantes.

pH puede afectar los costos del dewatering

Los dispersantes hacen que el proceso sea difícil (generalmente es muy costoso)

Los coagulantes pueden ser usados para reforzar las reacciones químicas

Los polímeros líquidos generalmente tienen mayor costo que los secos. El tiempo de hidratación es critico en los polímeros secos.

DEWATERING

FACTORES QUE AFECTAN EL DEWATERING

Coagulants

Pump

Flocculants

Dewatering Unit

518 Centrifuge

1

Blending & Storage A

A

Drill Water B

B

Solids Discard C

C

Clean Liquid to Active System

or Storage

D

D

Mud from Active System E

E

2

3

4

5

1

2

3

4

5

DEWATERING

Diseño Básico de un Sistema de Lodo Liviano

SW 01098

Process Tank 1

Agitator

Coagulants

Pump

Flocculants

Dewatering Unit

518 Centrifuge

414 Centrifuge

Barite Hopper

Jet

1

Chemical Blending & Storage A

Drill Water B

Solids Discard C

Clean Liquid to Active System

or Storage

D

Polished Liquid to Active

System, Storage or Discharge

To Environment.

G

Mud from Active System E

Barite to Active System F

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Liquid Return Pump 11

Process Tank 2 12

Dual Cartridge Filter Unit 13

B

C

D

E

G

F

C

A

4

5

6

9 10

11

3

1

2

12

7

8

13

DEWATERING

Diseño de un Sistema de Lodo Pesado, con Filtro de

Cartucho

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Flow Line Rig Shaker Mud Cleaner Active Mud System Feed Pump Centrifuge Enviro Unit Living Area Mix Tank Store Tank Acid Tank Coagulant Tank Catch Tank: Clean

Water

Catch Tank:

Dirty Water Storage Tank:

Clean Water Storage Tank:

Dirty Water

2

1

2

3

4

4

5

6

4

7

8

9

10

11

12 13

14

15

16

Drilling Fluid Centrifuge Effluent Clean Water Dirty Water Acid Coagulant Solids

DEWATERING

Diseño Típico de un Sistema de Clima Frío

2

1

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Mix Tank

Store Tank

Acid Tank

Coagulant Tank

Catch Tank: Clear Water

Catch Tank: Dirty Water

Agitator

Flocculant Transfer Pump

Main Switchboard

Polymer Dosing Pump

Centrate Pump

Living Area

SW 00067 C

1

2

3

4 5

6

7

7

7

8

8

9

10

10

11

11

12

DE-WATERING

Diseño Típico de un Sistema de Invierno Fuerte

Medidores de

Coagulante y

Polímero

Medidor de Agua

y Lodo

Alimentado

Mezcladores de

Coagulante y

Polímero Bomba

Mezclador

Estático

Consola de Polímero Liquido

EQUIPO DE DE-WATERING

Unidad de Dewatering

EQUIPO DE DEWATERING

Sistema Automatizado


Sistema Automatizado


TRATAMIENTO DE

AGUAS

Es un tratamiento y pruebas finales que se le dan al agua industrial, de dewatering, lluvia o domestica para que cumpla con los estándares de disposición al medio ambiente o para re-uso en el equipo

Puede ser hecho en piscinas, tanques australianos, plantas de depuración, filtración o frac tanks

Que es un tratamiento de Aguas ?

TRATAMIENTO DE AGUAS

Turbiedad (Fenómeno óptico que se mide por la mayor o menor resistencia del agua al paso de la luz)

Color (verdadero es debida a sustancias en solución, 90% con tamaños <10 , aparente debida a sustancias en suspensión)

Sabor (se cuantifica por el numero de veces que se debe diluir con agua insalubre, hasta que el sabor deja de percibirse)

Olor (se cuantifica por el numero de umbral de olor)

Sólidos suspendidos

CARACTERISTICAS FISICAS DEL AGUA



pH Sólidos disueltos totales (Iones y Cationes) Alcalinidad (pf/mf o relación entre pH de fenolftaleina y pH

del metil naranja. Muestra la concentración de H+ y OH-) Dureza (contenido de calcio y/o Magnesio) Oxigeno disuelto Sulfatos Cloruros Conductividad (mide la cantidad de iones presentes) Demanda química de oxigeno DQO Demanda bioquímica de oxigeno DBO

CARACTERISTICAS QUIMICAS DEL AGUA

Manejo y Tratamiento de Aguas / Sistema Abierto

Sistema de Tanques Australianos Sistema de Piscinas


Pit No. 2

10,000 - 12,000 bbls

Release to EnvironmentRecycle to Rig

Transfer

Pump

Pit No. 3 8,000 - 10,000 bbls

Transfer

Pump

Circulation

Pump

Circulation

Pump

Aeration

PumpRig Rain Run Off WaterOil Trap

Aeration or

Circulation

Pump

Mist

System

Mist

System

Chemical

Injection

Pump

Circulation

Pump

Coagulants

Flocculants

Chemical

Injection

Pump

Floculación / Sedimentación en un Sistema de Piscinas Doble


SW 9190 C

Mud

Mist

SystemAeration

Pump

Settled

Flocculated

Solids

Clear

Water

AFTER

TREATMENT

Chemical

Injection

Pump

Circulation

Pump

Coagulants

Flocculants

Chemical

Injection

Pump

TREATMENT IN PROGRESS


Tratamiento de Aguas en Tanques Australianos

Flocculation & Settling

Tank No.2 Final Adjustment Tank No.3

(Lab testing for quality control)

Chemical Tank

To final disposal

To Re-use

Water Supply

Centrifugal Pump

Rig Tank

Camp

Drilling Rig

Solids Control System

Dewatering Unit

Skimmer Contingency Storage

Tank

Initial Settling Tank No.1

Domestic Water

Treatment Unit

Fresh water supply Run-off water

Mud Dewatering effluent Treated water

Gray water & treated

Domestic water

1

2

3

4

6

7

8

10

11

13

14

16

15

5

12

9

1

2

3

4

5

2 2

2

2

2

6

7

8

15

16

11

10

13

14

12

12

12

9


Drilling Rig

Skimmer

Centrifugal Pump

Chemical Dosage Tank

Static Mixer

Water Treatment Unit (480 bbls )

Flocculation Tank

Settling Tank

Final Adjustment Tank

Sludge Catchment Tank

Water for Treatment

Sludge Discharge

Treated Effluent

To Final Storage or Disposal

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

A

B

C

D

1

2 3

5

6

3

3

7

8

9

10

B

C

D

A

4

4


Tratamiento de Aguas en Frac Tanks

1

2

6

2

3

5

7

8

9

10

11

12

13

4

4 4

4

Storage Pit

Water Treatment Module Mixing Flocculation Tank Chemical Dosage Tank Settling Tanic Tank Sludge Discharge

Sand Filter Activated Charcoal Filter Filtration Unit Return to Active System

Treated Water

Distribution

Treated Water

Storage Tank

RL3

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

13

12


Planta de Depuración de Agua

1

4

5

5

6

4

2

3

A

B

C

D

E

F

F

Flow Inlet

Disposal if Not Treatable

Seawater Inlet

Circulation Line

Discharge Below 40 ppm

Pit for 2.5 times Wash Train Volume

Back-up Pit

Circulation Pit 70 to 100 cbm

20 micron Solid Filter

Oil Adsorbent Filter

Hydrocarbon Online Monitor

(Option)

Return Line Above 40 ppm

A

1

2

3

4

5

6

B

C

D

E

F


Filtración


PROCESO GLOBAL

Lodo

Sólidos Filtrado

Coagulante

Floculante

Tanque de tratamiento Proceso Biológico Clarificador Final

•Sulfato Aluminio •Floculante •Cal Aire

Mezclado

Centrífuga

Dilución pH Otros quimicos

CALCULOS DE CAMPO

Los Coagulantes mas comunes usados al 1% (p/v) son:

Sulfato de Aluminio, Polímero 6100 y Polímero 7787.

Los Floculantes mas comunes usados al 0.1% (p/v) son.

Polímero OFXC 1143, OFXC 1146 y OFXC 1148

Los controladores de pH mas comunes al 1% (p/v) son:

Cal hidratada, Soda cáustica y Ácido cítrico.

Ej. Una solución de Sulfato de Aluminio al 1%, se deberá disolver una masa de 1 gr en 100 ml de agua.

CALCULOS DE CAMPO

Lodo Base Polimérico

Prueba de Jarras:

Tomar 500 ml de lodo.

Volumen agregado de sulfato de aluminio, 6 ml al 1% (p/v).

Volumen agregado de floculante OFXC, 1.5 ml al 0.1% (p/v).

Lodo a Tratar:

400 bbl de lodo polimérico.

Cuantos sacos de coagulante y floculante serán necesarios???

CALCULOS DE CAMPO

C1 * V1 = C2 * V2

C1 = Concentración del sulfato de aluminio en la solución de laboratorio

C1 = (1/100)*6 = 0.06 gr de SO4

V2 = Volumen de lodo utilizado en la prueba

V2 = 500 ml = 0.5 lt

V1 = Volumen de Lodo a tratar

V1 = 400 bbl = 63,694.2 lt

C2 = Concentración de sulfato de aluminio a utilizar en el lodo

C2 = 0.06* 63,694.2 / 0.5 = 7643.3 gr = 7.64 kg SO4

Aplicar el mismo paso para el floculante!!

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