Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Cuando en e1 campo se empieza a presentare1 problema de emu1siones
estas posib1ementepuedan ser f10jas y se traten con un tratamiento
senci110, pero a medida que pasa e1 tiempo sepueden ir haciendo mas
duras y es necesario ir implementando e1 sistema de tratamiento.
Como en un mismo campo las emu1siones pueden variar de un pozo a
otro puede ocurrir que haya diferentes tratamientos; por ejemp10 si
hay pozos con produccion 1impia 0 con produccion solamente de agua
1ibre no sera necesario inyectar qUlmico y sera suficiente can ha
cer10s pasar por un Fwko para retirar1e e1 agua 1ibre antes de en , - "
viar e1 crudo a1 tanque de a1macenamiento.
4.5.4.1 Sistemas de tratamiento de emu1siones. Hacen referencia
a1 proceso que se sigue para romper las emu1siones en e1 campo ap1i
cando los cinco pasos antes mencionados. Dependiendo del equipo
utilizado y de 1a presion a la cua1 se hace e1 tratamiento se habla
de sistemas a baja presion y de sistemas a alta presion 0 presuriza
dos. En el primer caso el tratamiento se hace a presion atmosferica
o ligeramente superior y en e1 segundo caso la presion de tratamien
to es de por 10 menos unas 25 1pc (173 kPa).
4.5.4.1.1 Sistemas de tratamiento a baja presion. Un esquema dell
proceso a que es sometida 1a emulsion se muestra en 1a Figura 19b.
Como se trabaja a presionesmuy bajas para transferir los f1uldos
de un sitio a otro se requiere el uso de bombas locual podrla ser
desfavorable porque puede producir agitacion y favorecer 1a forma
cion 0 estabi1izacion de emu1siones;cuando sea posible es
82d
PUMP JACI(
~
FU'I
CHEMICAL INJECTOR
SEPARATon
We I 011
",-=
III • 04{. I
'+- ~..,.l,
,I~~ ALT. -PUMP
I,Jl~ \ ~~}I
.IEATER GUNBARREL
Figura 19 b. Sistema de tratamiento a baja presion.
.. .. FIa,.
CI •• n 011
'________-1.______ B r In. 0 lepoe.'
STORACE TANKS
Duh.d lin. ahow eltern." pump
... Ialed Ihermollphon heating.
acansejable hacer usa del desplazamienta par gravedad locual se 10
graria instalando los recipientesde tratamiento a alturas diferen
tes dependiendo de la direccion de flujo en el proceso; esto es po
sible cuando la topografia del terreno en la bateria se presta para
ella.
E1 f1uido proveniente del pozo recibe la inyeccion de quimico y lue
go es enviado al separador; para tratar de aprovechar el f1ujo par
gravedad e1 separador se ubica tan alto como 10 permita la presion
de 11egada de los f1ufdos de los pozos. En el separador sale gas a
baja presion, que puede usarse como combustible para e1 calentador,
y 1a mezcla 1iquida es enviada a un tanque de tratamiento . (Gun
Barrel) en el cual se pueden aplicar los pasos de calentamiento,
coalescencia y asentamiento. En la parte inferior del tanque se
tiene agua a la cual se le permite pasar al calentador y del cual
sale caliente y regresa nuevamente al tanque par un sitio cercano a
la interfase agua petr61eo. El fluido que procede del separador en
tra par la parte superior del tanque pero es descargado en un punta
cercano al fonda del mismo, en la zona deagua fria; la emulsion y
el petroleo par ser mas livianos que el agua se van hacia arriba a
traves de la fase agua la cual ayudara a que muchas particulas de 0
__~ agua de la emulsion se unan y se separen; al llegar a la parte supe
rior de la faseagua tendran que pasar par una zona caliente en la
cual recibira calor para acelerar el asentamiento de las particulas
de agua que aun siguen suspendidas, de esta maneracuando llegue el
petr61eo a la interfaseagua aceite se espera que ya este can la
82e
calidad suficiente para enviarlo al tanquede almacenamiento. Como
en algunos casas es posibleque al llegar el petroleo a la interfa
se aun tenga un contenido alto de agua es posible que dentro del
mismo tanque haya un empaque, general mente elaborado a base de ase
rrin a fibra de vidrio, a traves del cual tendra que pasar el aceite
dejando las particulas deagua antes de buscar la salida hacia el
tanque de almacenamiento; el filtro debe serhumectado par el agua y
en el se presenta la union de las gotas mas peque~as de agua.
Algunas veces es posible que el agua caliente del calentador entre
al tanque par la parte superior can el fluido proveniente del sepa
radar can el fin de evitar calentar el agua libre del fonda del tan
que y permitir una liberacion mas rapida y completa del gas.
Cuando hay mucha agua libre es recomendable hacer pasar el fluido
del separador par un Fwko antes de llegar al tanque de tratamiento.
Las desventajas de este sistema de tratamiento son ademas de que pue
de hacerse necesario el usa de bombas para desplazar el fluido, el
mayor usa de equipo, 10 cual implica mayor demanda de espacio y mayo
res costas de mantenimiento, y la posibilidad de mayores perdidas de
volumen y disminucion de la gravedad API ocasionadas par el calenta
miento a baja presion.
4.5.4.1.2 Sistema de tratamiento presurizado. Los sistemas de tra
tamiento presurizado hacen su aparicion alrededorde 1935~1936 can
82f
e1 desarrollo de 1a unidad integrada .para .tratamiento de emulsion
11amada tratador e1 cual, como yasevio, ~ealiza simu1t§neamente
1a separacion de gas y agua libre, el ca1entamiento, 1a coa1escencia
o fi1tracion y e1 asentamiento.
La Figura 19c muestra un esquema de un sistema de tratamiento presu
rizado.
A1gunas ventajas de estos sistemas de tratamiento son: menor reduc
cion en e1 volumen y mejor conservacion de la gravedad API en el ca
lentamiento, 1a presion se puede usar para desplazar los fluidos has
ta los sitios de a1macenamiento, se pueden usar tratadores horizonta
les los cuales son de mayor capacidad y de m§s f§cil mantenimiento,
el almacenamiento en los tanques se puede hacer a presiones ligera
mente por encima de la atmosferica 10 cual evita perdidas por evapora
cion.
En el sistema presurizado se hace necesario el uso del Fwko para re
tirar la mayor parte del agua libre de la mezc1a y reducir un poco
m§s la presion de esta; e1 retiraragua 1ibre reduce los requerimien
tos de capacidad del tratador en la seccion de agua libre.
El dispositiv~ m§s importante de un sistema de tratamiento presuriza
do es el tratador. Los dise~os inicia1es de tratadores fueron verti
cales pero luego fueron apareciendo los horizontales loscuales son
en 1a actualidad de mayor aceptacion.
82g
L. P. 0 .. ~ - I. ~ IFueU
.. ... :,;..
'- -. H.P.O... ~
rI; I~
-ll. I I'" 'L·. _~ .. ~ .. ='>~ .. ~\\_ " '" _ 11 1.-.1 I,L r~ ~... ~ ~ ~ :< ,*", .. \\ ~ , " ~ .... .# ' .:::: ..~ 10" .. -4f~ ~~ ... • vA;;, • L.;:: '/ ~ .. eo •• ' __,111 ~~:s"",.1~ ... ~ -.,:, ...... D ~ . I
&--'" - ... . -- .... . ..
'---------------...,-- 0 I Ine Diaposa I
Wellheed 5epar 1101 Chem. Pump
F,ee Waler Kllockoul T,eale, 510;1Ige Tank.
Figura 19 c. Sistema de tratamiento a presi6n.
El tratador vertical que se mostroen la Figura 18 aplica un modele
de calentamiento hacia arriba, es decir el fluido · (petrole6 y ~mul
sicn) vasubiendo yse va calentando; en la Figura 19d semuestran
tres modelos de tratadores verticalesque aplican un modei o de calen
tamiento flujo - abajo (Down - Flow). Parece que cuando se ap1ica
calentamiento flujo abajo es menos frecuente 1a depositacicn de es
camas en e1 tubo de combustion. E1 diametro de los tratadores verti
cales es general mente de unos 10 pies; rara vez puede ser de 14 pies.
En los tratadores horizonta1es tambien se puede ap1icar ca1entamien
to f1ujo abajo y ca1entamiento f1ujo arriba. La Figura 19muestra
un ca1entador con ca1entamiento f1ujo arriba (up Flow) y en 1a Fi
gura 19E se muestra un tratador horizontal con ca1entamiento f1ujo
abajo y con dos zonas de ca1entamiento. E1 f1uido entra por e1 ex
tremo superior izquierdo y empieza a tener contacto en f1ujo hacia
abajo con e1 ca1entador; e1 gas que se separe en esta zona se puede
sacar del recipiente. En 1a parte inferior de 1a primera zona de
ca1entamiento se separ~ e1 agua libre y ahi se puede drenar; e1 pe
tro1eo y 1a emulsion pasaran por una lamina ranurada para empezar a
ascender hacia 1a placa horizontal superior que los 11eva a1 extremo
derecho del tratador donde esta e1 otro tubo de combustion. Aqui
tambien el ca1entamiento es un f1ujo hacia abajo. E1 gas que se 1i
bere al pasar e1 f1uido por 1a p1aca horizontal hacia e1 extremo de
recho tambien puede salir del recipiente. Despues de pasar por el
ca1entador derecho 1a mezc1a de agua y aceite 11ega a1 fonda del re
cipiente donde se separara agua 1a ·cual se puede drenar por e1
82h
\
lh gas.
{ ~ }~.a:;
) }\ ~
agua agua.
. ESQUEMAS DE TRATADORES
ALES CON CALENTAMIENTO
A8AJO.
N FLOW.)
FIG 19 e. ESQUEMA DE UN TR.ATADOR HORI ZONTAL CON 2
TRATADORES Y CALENTAMIENTO FLUJO ABAJO.
--- -- -SALIDA
~I
SALIDA DE ACEITE.
~
~ a9uaU Ii SALIDA
',.
DE AGUA.
extremo inferior derecho, y el aceite pasar~ con 10 queaQn quedede
emulsion por la l~mina ranurada en el centro del tratador hacia la
seccion de coalescencia y al salir de esta encontrar~ el rebozadero
que le permite al petroleo salir del recipiente. Si se presenta li
beracion de gas en la zona de coalescencia este puede salir hacia la
parte superior a traves del igualizador. Los tratadores horizonta
les ademas de tener mayor capacidad para manejar flu i dosque los ver
ticales tambien pueden tener instalados calentadores de mucha mayor
capacidad.
Cuando se va a disenar un tratador se tiene encuenta la capacidad
al agua, la capacidad al petroleo y el calor requerido para realizar
el calentamiento. Casi nunca se tiene en cuenta la capacidad al gas
pues antes de llegar al tratador el fluido ha pasado general mente por
un separador y un Fwko; de todas maneras se debe tener presente en
dejar un cierto espacio para manejar algo de gas.
En cuanto al calor requerido y suponiendo que el agua libre no se ca
lienta, este se compone de calor necesario para calentar el crudo y
la emulsion, calor de vaporizacion y perdidas de calor a traves de
las paredes del tratador hacia la atmosfera; muchas veces estas dos
Qltimas no se consideran.
Cuando se quieren calcular las perdidas por evaporacion y por radia
cion hacia la atmosfera se puede hacer 10 siguiente: en el laborato
rio se puede determinar la cantidad de fluidoque se evapora al
82i
aplicarle un calentamiento en unas condiciones similares a las de
operacion . . Si sesupone que para un crudo el calor de vaporizacion
es del orden de 150 SnJ/lb se puede calcular la cantidad de calor
por vaporizacion. Para calcular las perdidas de calor hacia la at
mosfera se debe conocer la temperatura del petroleo Y la del agua,
10 mismo que la temperatura ambiente Y,lavelocidad del viento; de
la Figura 19f se puede determinar el coeficiente de transmision de
calor en SnJ/hr.pie2 para cuando el tanque esta lleno con agua, pe
ro se puede suponer que para el caso de petroleo 0 gas se podia to
mar el mismo valor; las perdidas de calor por radiacion de las zonas
de agua Y aceite en el tanque calculan de
(38a)
(38b)
donde:
u
Son las perdidas de calor a traves de las zonas del
tratador en contacto con petroleo Y agua respectivamente.
Es el valor de coeficiente de transmision para la zona
ocupada por agua Y leido de la Figura 19f.
Son las areas mojadas po~ petroleo Y agua en el tratador
82j