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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción Análisis del Agua de Producción Oscar Aressu Ebratth Salgado Escuela de Ingeniería de Petróleos Facultad de Ingenierías Físico-Químicas Universidad Industrial de Santander Seminario de Laboratorio de Fluidos 18 de enero de 2011 Universidad Industrial de Santander Laboratorio de Fluidos – Análisis del Agua de Producción

Agua de produccion

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Análisis del Agua de Producción

Oscar Aressu Ebratth Salgado

Escuela de Ingeniería de PetróleosFacultad de Ingenierías Físico-Químicas

Universidad Industrial de Santander

Seminario de Laboratorio de Fluidos18 de enero de 2011

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Contenido

1 PreámbuloObjetivosIntroducción

2 Características del Agua de ProducciónPrincipales Componentes del Agua de ProducciónPropiedades de InterésMétodos Analíticos Para el Agua de Producción

3 MuestreoGeneralidadesMétodos de Muestreo

4 Tratamiento del Agua de ProducciónSeparación de Sólidos en SuspenciónTratamiento del Contenido de Crudo

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Contenido

1 PreámbuloObjetivosIntroducción

2 Características del Agua de ProducciónPrincipales Componentes del Agua de ProducciónPropiedades de InterésMétodos Analíticos Para el Agua de Producción

3 MuestreoGeneralidadesMétodos de Muestreo

4 Tratamiento del Agua de ProducciónSeparación de Sólidos en SuspenciónTratamiento del Contenido de Crudo

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Contenido

1 PreámbuloObjetivosIntroducción

2 Características del Agua de ProducciónPrincipales Componentes del Agua de ProducciónPropiedades de InterésMétodos Analíticos Para el Agua de Producción

3 MuestreoGeneralidadesMétodos de Muestreo

4 Tratamiento del Agua de ProducciónSeparación de Sólidos en SuspenciónTratamiento del Contenido de Crudo

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Page 5: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Contenido

1 PreámbuloObjetivosIntroducción

2 Características del Agua de ProducciónPrincipales Componentes del Agua de ProducciónPropiedades de InterésMétodos Analíticos Para el Agua de Producción

3 MuestreoGeneralidadesMétodos de Muestreo

4 Tratamiento del Agua de ProducciónSeparación de Sólidos en SuspenciónTratamiento del Contenido de Crudo

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Page 6: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Objetivos

Contenido

1 PreámbuloObjetivosIntroducción

2 Características del Agua de ProducciónPrincipales Componentes del Agua de ProducciónPropiedades de InterésMétodos Analíticos Para el Agua de Producción

3 MuestreoGeneralidadesMétodos de Muestreo

4 Tratamiento del Agua de ProducciónSeparación de Sólidos en SuspenciónTratamiento del Contenido de Crudo

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Objetivos

Objetivos

Objetivo GeneralDescribir las características del agua de producción y lametodología a seguir para su análisis.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Objetivos

Objetivos

Objetivo GeneralDescribir las características del agua de producción y lametodología a seguir para su análisis.

Objetivos EspecíficosDescribir las características químicas y físicas del agua de producción.

Exponer diferentes técnicas de muestreo.

Identificar las propiedades que se deben analizar en un estudio deagua de producción.

Determinar las normas y estándares necesarios para el estudio delagua de producción.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Introducción

Contenido

1 PreámbuloObjetivosIntroducción

2 Características del Agua de ProducciónPrincipales Componentes del Agua de ProducciónPropiedades de InterésMétodos Analíticos Para el Agua de Producción

3 MuestreoGeneralidadesMétodos de Muestreo

4 Tratamiento del Agua de ProducciónSeparación de Sólidos en SuspenciónTratamiento del Contenido de Crudo

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Introducción

Agua: Común Denominador de Todos los Campos Petrolíferos

DefiniciónAgua de Producción Agua obtenida en superficie, a través de pozos de

petróleo y/o gas, desde una formación de interés (agua connata), unacuífero activo (agua intrusiva) o un proyecto de inyección de agua (aguainyectada)

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Page 11: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Introducción

Agua: Común Denominador de Todos los Campos Petrolíferos

DefiniciónAgua de Producción Agua obtenida en superficie, a través de pozos de

petróleo y/o gas, desde una formación de interés (agua connata), unacuífero activo (agua intrusiva) o un proyecto de inyección de agua (aguainyectada)

Figura. Relación Petróleo/Agua

Globalmente, por cada barril de pe-tróleo se producen como mínimo 3barriles de agua.

Solo en 1.999 se produjeron:210 MMBPD de agua.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Introducción

El Ciclo del Agua de Producción

Figura. Ciclo del Agua de Producción.

Agua Buena

El agua desplaza al petróleogenerando su flujo.

El petróleo es separado del agua.

El agua es sometida a tratamientoantes de re-inyectarla o eliminarla.

Una parte del agua producida esre-inyectada para mantener oincrementar la producción dehidrocarburos.

El campo se mantiene rentable.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Introducción

El Ciclo del Agua de Producción

Figura. Ciclo del Agua de Producción.

Agua MalaEl agua afecta negativamente el flujo depetróleo.

Disminuye la producción de petróleo y elagua se convierte en problema.

Los sistemas de tratamiento del agua ensuperficie se sobrecargan.

Se genera en superficie más agua que lanecesaria para el proceso de re-inyección.

El tratamiento y/o la eliminación del exce-so de agua se suma a los costos de pro-ducción.

El campo pierde rentabilidad lo que pue-de provocar el abandono de importantesreservas.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Introducción

Agua Buena y Agua Mala

Agua BuenaOcurre cuando el flujo de agua y pe-tróleo esta mezclado a través de lamatriz de la formación.

Agua MalaOcurre cuando el flujo de agua nocontribuye a la producción de petró-leo.

Figura. Agua Buena y Agua Mala

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Introducción

Agua Buena y Agua Mala

DefiniciónLimite Económico de WOR Es la relación agua/petróleo a la cual el costo

de tratar y/o eliminar el agua producida es igual a las ganancias obtenidasdel petróleo.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Introducción

Agua Buena y Agua Mala

DefiniciónLimite Económico de WOR Es la relación agua/petróleo a la cual el costo

de tratar y/o eliminar el agua producida es igual a las ganancias obtenidasdel petróleo.

Agua BuenaEs el agua producida por debajodel límite económico de WOR.

Agua MalaEs el agua producida por encimadel límite económico de WOR.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Contenido

1 PreámbuloObjetivosIntroducción

2 Características del Agua de ProducciónPrincipales Componentes del Agua de ProducciónPropiedades de InterésMétodos Analíticos Para el Agua de Producción

3 MuestreoGeneralidadesMétodos de Muestreo

4 Tratamiento del Agua de ProducciónSeparación de Sólidos en SuspenciónTratamiento del Contenido de Crudo

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Cationes

Calcio.Magnesio.Sodio.

Hierro.Bario.Estroncio.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Cationes

Calcio.Magnesio.Sodio.Hierro.Bario.Estroncio.

Problemas AsociadosFormación severa de escamas.

Formación de sólidos suspendidos.

DeterminaciónAAS. ASTM D 511-92.

ICP. SM 3500-Ca C.

Titulación. ASTM D 511-92.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Cationes

Calcio.Magnesio.Sodio.Hierro.Bario.Estroncio.

Problemas AsociadosFormación de escamas.

Taponamiento de la Formación.

DeterminaciónAAS. ASTM D 511-92.

ICP. SM 3500-Mg C.

Titulación. ASTM D 511-92.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Cationes

Calcio.Magnesio.Sodio.Hierro.Bario.Estroncio.

Problemas AsociadosProblemas Medio-Ambientales.

Fatal para la vida vegetal.

DeterminaciónAAS. ASTM D 3561-77.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Cationes

Calcio.Magnesio.Sodio.Hierro.Bario.Estroncio.

Problemas AsociadosIndicador de Corrosión.

Insoluble.

DeterminaciónICP. SM 3500-Fe C.

AAS. SM 3500-Fe B.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Cationes

Calcio.Magnesio.Sodio.Hierro.Bario.Estroncio.

Problemas AsociadosFormación de escamas.

DeterminaciónAAS. ASTM D 3651-92.

ICP. SM 3500-Ba C.

Turbidimetría.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Cationes

Calcio.Magnesio.Sodio.Hierro.Bario.Estroncio.

Problemas AsociadosFormación de escamas.

DeterminaciónAAS. ASTM D 3920-92.

ICP. SM 3500-Sr C.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

AnionesCloro.Carbonatos yBicarbonatos.Sulfatos.

Problemas AsociadosSe presenta como sal.

Corrosión.

DeterminaciónMohr/Colorimétrico. ASTM D4458.

Mohr/Electrométrico. SM 4500-Cl D.

Cromatografía de Iones.ASTM D 4327-91.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

AnionesCloro.Carbonatos yBicarbonatos.Sulfatos.

Problemas AsociadosFormación de escamas.

DeterminaciónMétodo Electrométrico.ASTM D 1067-92.

Indicador. SM 2320-B.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

Principales Componentes del Agua de Producción

AnionesCloro.Carbonatos yBicarbonatos.Sulfatos.

Problemas AsociadosFormación de escamas.

DeterminaciónCromatografía de Iones.ASTM D 4327-91.

Turbidimetria. ASTM D4130-82

Gravimetría. SM 4500-SO4 C

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Contenido

1 PreámbuloObjetivosIntroducción

2 Características del Agua de ProducciónPrincipales Componentes del Agua de ProducciónPropiedades de InterésMétodos Analíticos Para el Agua de Producción

3 MuestreoGeneralidadesMétodos de Muestreo

4 Tratamiento del Agua de ProducciónSeparación de Sólidos en SuspenciónTratamiento del Contenido de Crudo

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

pH.Turbidez.Temperatura.Conductividad.Gravedad Específica.Población Bacteriana.Dióxido de CarbonoDisuelto.Sulfuro de HidrógenoDisuelto.

Oxígeno DisueltoDemanda Química deOxígeno (COD)Demanda Bioquímica deOxígenoContenido de SólidosSuspendidos (TSS)Composición Químicade Sólidos SuspendidosContenido de Aceite yGrasas

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

pH.Turbidez.Temperatura.Conductividad.Gravedad Específica.Población Bacteriana.Dióxido de CarbonoDisuelto.Sulfuro de HidrógenoDisuelto.

Definición

Medida de la acidez o alcalinidadde una sustancia.

Mayor pH mas escamas.

Menor pH menos escamas.

Menor pH Mas corrosión.

H2O de Producción 4<pH<8

Determinación

pH-metro

ASTM D 1293-84

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Page 31: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

pH.Turbidez.Temperatura.Conductividad.Gravedad Específica.Población Bacteriana.Dióxido de CarbonoDisuelto.Sulfuro de HidrógenoDisuelto.

Definición

Alteración de las propiedadesópticas del agua.

Material en suspensión.

Arcilla, materia orgánica oinorgánica, microorganismos.

Aceite y Burbujas de Gas.

Indica posibilidad detaponamiento

Determinación

Nefelometría.

ASTM D 1889-88

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Page 32: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

pH.Turbidez.Temperatura.Conductividad.Gravedad Específica.Población Bacteriana.Dióxido de CarbonoDisuelto.Sulfuro de HidrógenoDisuelto.

Definición

Mide la actividad molecular de unsistema.

Influye en la formación deescamas.

Influye en la solubilidad de gasesen el agua.

Influye en la precipitación decompuestos.

Determinación

Termómetro.

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Page 33: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

pH.Turbidez.Temperatura.Conductividad.Gravedad Específica.Población Bacteriana.Dióxido de CarbonoDisuelto.Sulfuro de HidrógenoDisuelto.

Definición

Mide la habilidad de los ionespara transmitir una corrienteeléctrica.

Función de la velocidad a la cualse mueven los iones.

Se ve afectada por latemperatura.

Es el inverso de la resistividad.

Determinación

Método Instrumental

ASTM D1125-91

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

pH.Turbidez.Temperatura.Conductividad.Gravedad Específica.Población Bacteriana.Dióxido de CarbonoDisuelto.Sulfuro de HidrógenoDisuelto.

Definición

Razón entre la densidad de unasustancia respecto a otra tomadacomo referencia, a unatemperatura estándar.

El agua es el estándar usual parasólidos y líquidos.

Se mide a condicionesambientales y se corrige a latemperatura estándar.

Determinación

Hidrómetro ASTM D 1429-86.

Balance ASTM D 1429-86.

Picnómetro ASTM D 1429-86.

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Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

pH.Turbidez.Temperatura.Conductividad.Gravedad Específica.Población Bacteriana.Dióxido de CarbonoDisuelto.Sulfuro de HidrógenoDisuelto.

Definición

Presencia de microorganismosen el agua de producción.

Muy pequeñas y se reproducenmuy rápido.

Se desarrollan principalmente enambientes con 5<pH<9.

Producen Corrosión yTaponamiento.

Determinación

Cultivo en condiciones favorablespara su desarrollo.

NACE TM0194-94

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Page 36: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

pH.Turbidez.Temperatura.Conductividad.Gravedad Específica.Población Bacteriana.Dióxido de CarbonoDisuelto.Sulfuro de HidrógenoDisuelto.

Definición

Generalmente disuelto en el aguapresente en los yacimientos.

Aumenta la acidez del agua.

Incrementan la corrosión.

Determinación

Titulación

SM 4500-CO2 C

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Page 37: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

pH.Turbidez.Temperatura.Conductividad.Gravedad Específica.Población Bacteriana.Dióxido de CarbonoDisuelto.Sulfuro de HidrógenoDisuelto.

Definición

Generalmente disuelto en el aguapresente en los yacimientos.

Aumenta la acidez del agua.

Incrementan la corrosión.

Se detecta por su olor.

Determinación

Titulación. SM 4500-S= E

Ion electrón. ASTM D 4658-92

Azul de Metileno. SM 4500-S2˘D

Tren de gas de Garret.API RP 13B-1

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Page 38: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

Definición

Contribuye a la corrosión.

Formación de Óxidos no solubles.

Puede causar taponamiento.

Determinación

Titulación. ASTM D 888-92.

DO-metro. ASTM D 888-92.

Colorimetría. ASTM D 888-92.

Oxígeno DisueltoDemanda Química deOxígeno (COD)Demanda Bioquímica deOxígenoContenido de SólidosSuspendidos (TSS)Composición Químicade Sólidos SuspendidosContenido de Aceite yGrasas

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Page 39: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

Definición

Oxigeno necesario para oxidar lamateria orgánica, mediantepermanganato o dicromato depotasio.

Mide el grado de contaminación.

Mide el contenido de materiaorgánica.

Determinación

Reflujo Abierto.

SM 5220-B.

Oxígeno DisueltoDemanda Química deOxígeno (COD)Demanda Bioquímica deOxígenoContenido de SólidosSuspendidos (TSS)Composición Químicade Sólidos SuspendidosContenido de Aceite yGrasas

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Page 40: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

Definición

Oxigeno necesario paradescomponer la materia orgánicamediante acción de losmicroorganismos aerobiospresentes en el agua.

Determinación

Método Biológico.

SM 5210-B.

Oxígeno DisueltoDemanda Química deOxígeno (COD)Demanda Bioquímica deOxígenoContenido de SólidosSuspendidos (TSS)Composición Químicade Sólidos SuspendidosContenido de Aceite yGrasas

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Page 41: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

Definición

Peso de los sólidos dividido en elvolumen de agua.

Se mide con filtros de membrana.

Indica la tendencia altaponamiento.

Determinación

Filtración. SM 2540-D.

Oxígeno DisueltoDemanda Química deOxígeno (COD)Demanda Bioquímica deOxígenoContenido de SólidosSuspendidos (TSS)Composición Químicade Sólidos SuspendidosContenido de Aceite yGrasas

Universidad Industrial de Santander Laboratorio de Fluidos – Análisis del Agua de Producción

Page 42: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

Definición

Permite conocer el origen de lossólidos en suspensión.

Indicador de corrosión.

Indica incrustaciones departículas.

Señal de formaciones rocosas.

Vital en el diseño de limpieza detaponamientos.

Determinación

Titulación.

Análisis Químico.

Oxígeno DisueltoDemanda Química deOxígeno (COD)Demanda Bioquímica deOxígenoContenido de SólidosSuspendidos (TSS)Composición Químicade Sólidos SuspendidosContenido de Aceite yGrasas

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Page 43: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Propiedades de Interés

Propiedades más Relevantes del Agua de Producción

Definición

El aceite tiende a formaremulsiones.

Atrae sólidos que puedenprovocar taponamiento.

Evaluación del impactoambiental.

Determinación

Infrarrojos. ASTM D 3921-85.

Colorimetría.

Gravimetría. SM 5520-B.

Oxígeno DisueltoDemanda Química deOxígeno (COD)Demanda Bioquímica deOxígenoContenido de SólidosSuspendidos (TSS)Composición Químicade Sólidos SuspendidosContenido de Aceite yGrasas

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Page 44: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos Analíticos Para el Agua de Producción

Contenido

1 PreámbuloObjetivosIntroducción

2 Características del Agua de ProducciónPrincipales Componentes del Agua de ProducciónPropiedades de InterésMétodos Analíticos Para el Agua de Producción

3 MuestreoGeneralidadesMétodos de Muestreo

4 Tratamiento del Agua de ProducciónSeparación de Sólidos en SuspenciónTratamiento del Contenido de Crudo

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Page 45: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos Analíticos Para el Agua de Producción

Titulación

Definición

Método de análisis químico cuantitativo.

Determina la concentración desconocida de un reactivo conocido.

Un titulador de concentración conocida, reacciona con un analito.

El punto final se determina mediante el uso de un indicador.

Figura. Titulación

Procedimiento

A un volumen preciso de analito se agrega unacantidad de indicador.

Se añade el titulador, controlando su cantidad.

Se determina el punto punto final.

Se calcula el numero de moles del titulador.

Se calcula el número de moles de analito y suvolumen.

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Page 46: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos Analíticos Para el Agua de Producción

Titulación

Definición

Método de análisis químico cuantitativo.

Determina la concentración desconocida de un reactivo conocido.

Un titulador de concentración conocida, reacciona con un analito.

El punto final se determina mediante el uso de un indicador.

Figura. Titulación

Procedimiento

A un volumen preciso de analito se agrega unacantidad de indicador.

Se añade el titulador, controlando su cantidad.

Se determina el punto punto final.

Se calcula el numero de moles del titulador.

Se calcula el número de moles de analito y suvolumen.

Universidad Industrial de Santander Laboratorio de Fluidos – Análisis del Agua de Producción

Page 47: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos Analíticos Para el Agua de Producción

AAS: Flame Atomic Absorption Spectrometry

Resumen del Método

Se basa en la espectrometría de Absorción.

La cantidad de energia para excitar un analito es única para cada elemento.

Permite conocer la concentración de analito en una muestra.

Emite una luz que atraviesa una nube de átomos libres.

Se mide la cantidad de luz absorbida por la nube de atomos libres.

Se halla la relación entre la luz absorbida con y sin el analito.

Se halla la concentración de analito a partir de la ecuación de Beer-Lambert.

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Page 48: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos Analíticos Para el Agua de Producción

AAS: Flame Atomic Absorption Spectrometry

Resumen del Método

Se basa en la espectrometría de Absorción.

La cantidad de energia para excitar un analito es única para cada elemento.

Permite conocer la concentración de analito en una muestra.

Emite una luz que atraviesa una nube de átomos libres.

Se mide la cantidad de luz absorbida por la nube de atomos libres.

Se halla la relación entre la luz absorbida con y sin el analito.

Se halla la concentración de analito a partir de la ecuación de Beer-Lambert.

Universidad Industrial de Santander Laboratorio de Fluidos – Análisis del Agua de Producción

Page 49: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos Analíticos Para el Agua de Producción

Cromatografía de Intercambio Iónico

Resumen del Método

1 Un eluente ayuda a transportar la muestra a través del sistema

Figura. Cromatografía de Intercambio IónicoUniversidad Industrial de Santander Laboratorio de Fluidos – Análisis del Agua de Producción

Page 50: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos Analíticos Para el Agua de Producción

Cromatografía de Intercambio Iónico

Resumen del Método

2 Una columna guardian se usa para proteger al separador de contaminantes.

Figura. Cromatografía de Intercambio IónicoUniversidad Industrial de Santander Laboratorio de Fluidos – Análisis del Agua de Producción

Page 51: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos Analíticos Para el Agua de Producción

Cromatografía de Intercambio Iónico

Resumen del Método

3 Una {alertcolumna analítica interactua con los iones de la fase móvil.

Figura. Cromatografía de Intercambio IónicoUniversidad Industrial de Santander Laboratorio de Fluidos – Análisis del Agua de Producción

Page 52: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos Analíticos Para el Agua de Producción

Cromatografía de Intercambio Iónico

Resumen del Método

4 Un supresor neutraliza el eluente.

Figura. Cromatografía de Intercambio IónicoUniversidad Industrial de Santander Laboratorio de Fluidos – Análisis del Agua de Producción

Page 53: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos Analíticos Para el Agua de Producción

Cromatografía de Intercambio Iónico

Resumen del Método

5 Un detector mide la conductividad de la fase móvil.

Figura. Cromatografía de Intercambio IónicoUniversidad Industrial de Santander Laboratorio de Fluidos – Análisis del Agua de Producción

Page 54: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos Analíticos Para el Agua de Producción

Cromatografía de Intercambio Iónico

Resumen del Método

6 Un procesador interpreta los datos y elabora un cromatograma

Figura. Cromatografía de Intercambio IónicoUniversidad Industrial de Santander Laboratorio de Fluidos – Análisis del Agua de Producción

Page 55: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Generalidades

Contenido

1 PreámbuloObjetivosIntroducción

2 Características del Agua de ProducciónPrincipales Componentes del Agua de ProducciónPropiedades de InterésMétodos Analíticos Para el Agua de Producción

3 MuestreoGeneralidadesMétodos de Muestreo

4 Tratamiento del Agua de ProducciónSeparación de Sólidos en SuspenciónTratamiento del Contenido de Crudo

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Page 56: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Generalidades

Objetivos del Muestreo

Muestras RepresentativasRecoger una pequeñaporción de sustancia de talmanera que la muestra searepresentativa del todo.

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Page 57: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Generalidades

Objetivos del Muestreo

Muestras RepresentativasRecoger una pequeñaporción de sustancia de talmanera que la muestra searepresentativa del todo.

Tener en Cuenta:Selección cuidadosa de lospuntos de muestreo.

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Page 58: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Generalidades

Objetivos del Muestreo

Muestras ÚtilesProcurar reducir al mínimo loscambios composicionalesantes de los análisisrequeridos.

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Page 59: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Generalidades

Objetivos del Muestreo

Muestras ÚtilesProcurar reducir al mínimo loscambios composicionalesantes de los análisisrequeridos.

Tener en Cuenta:Enfatizar la atención sobre lastécnicas de muestreo.

La manipulación correcta dela muestra, incluyendo el usode técnicas de preservacióncuando sea requerido.

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Page 60: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Generalidades

Contenedores, Cantidades y Tipos de Muestras

Contenedores

Usar contenedores nuevos o muy limpios.

Determinar si los análisis a realizar requieren contenedor de vidrio, deplástico u otro.

Cantidad de Muestra

En general de 500 a 1000 ml son suficientes para la mayoría de laspruebas.

Tipos de muestras

Muestras filtradas o sin filtrar.

Muestras para análisis de gas disuelto.

Muestras para análisis de isótopos estables.

Muestras para determinar propiedades o especies inestables.

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Page 61: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Generalidades

Contenedores, Cantidades y Tipos de Muestras

Contenedores

Usar contenedores nuevos o muy limpios.

Determinar si los análisis a realizar requieren contenedor de vidrio, deplástico u otro.

Cantidad de Muestra

En general de 500 a 1000 ml son suficientes para la mayoría de laspruebas.

Tipos de muestras

Muestras filtradas o sin filtrar.

Muestras para análisis de gas disuelto.

Muestras para análisis de isótopos estables.

Muestras para determinar propiedades o especies inestables.

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Page 62: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Generalidades

Contenedores, Cantidades y Tipos de Muestras

Contenedores

Usar contenedores nuevos o muy limpios.

Determinar si los análisis a realizar requieren contenedor de vidrio, deplástico u otro.

Cantidad de Muestra

En general de 500 a 1000 ml son suficientes para la mayoría de laspruebas.

Tipos de muestras

Muestras filtradas o sin filtrar.

Muestras para análisis de gas disuelto.

Muestras para análisis de isótopos estables.

Muestras para determinar propiedades o especies inestables.

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Page 63: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Generalidades

Contenedores, Cantidades y Tipos de Muestras

Contenedores

Usar contenedores nuevos o muy limpios.

Determinar si los análisis a realizar requieren contenedor de vidrio, deplástico u otro.

Cantidad de Muestra

En general de 500 a 1000 ml son suficientes para la mayoría de laspruebas.

Tipos de muestras

Muestras filtradas o sin filtrar.

Muestras para análisis de gas disuelto.

Muestras para análisis de isótopos estables.

Muestras para determinar propiedades o especies inestables.

Figura. Resumen de Requerimientos de Manipulación de Muestras

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Page 64: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Generalidades

Contenedores, Cantidades y Tipos de Muestras

Figura. Resumen de Requerimientos de Manipulación de Muestras

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Page 65: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos de Muestreo

Contenido

1 PreámbuloObjetivosIntroducción

2 Características del Agua de ProducciónPrincipales Componentes del Agua de ProducciónPropiedades de InterésMétodos Analíticos Para el Agua de Producción

3 MuestreoGeneralidadesMétodos de Muestreo

4 Tratamiento del Agua de ProducciónSeparación de Sólidos en SuspenciónTratamiento del Contenido de Crudo

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Page 66: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos de Muestreo

Muestreo en Cabeza de Pozo

Procedimiento

Figura. Muestreo en Cabeza de Pozo.

Conectar un tubo de plástico o caucho a la válvula de muestreo.

Se deja fluir un poco antes de tomar la muestra.

Se introduce el tubo hasta el fondo del contenedor.

Se deja desplazar varios volúmenes de fluido.

Se retira lentamente el tubo.

Se tapa y se etiqueta el contenedor.

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Page 67: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos de Muestreo

Muestreo en Linea de Flujo

Figura. Muestreo en Linea de Flujo

ProcedimientoSe hace el montaje sobre unalinea de flujo.

Se abren todas las válvulas.

Se cierra la válvula posterior alcontenedor.

Se cierra la válvula anterior alcontenedor.

Se retira el contenedor.

Se etiqueta el contenedor.

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Page 68: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos de Muestreo

Muestreo en Linea de Flujo

Figura. Muestreo en Linea de Flujo

ProcedimientoSe hace el montaje sobre unalinea de flujo.

Se abren todas las válvulas.

Se cierra la válvula posterior alcontenedor.

Se cierra la válvula anterior alcontenedor.

Se retira el contenedor.

Se etiqueta el contenedor.

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Page 69: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos de Muestreo

Muestreo en Linea de Flujo

Figura. Muestreo en Linea de Flujo

ProcedimientoSe hace el montaje sobre unalinea de flujo.

Se abren todas las válvulas.

Se cierra la válvula posterior alcontenedor.

Se cierra la válvula anterior alcontenedor.

Se retira el contenedor.

Se etiqueta el contenedor.

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Page 70: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos de Muestreo

Muestreo en Linea de Flujo

Figura. Muestreo en Linea de Flujo

ProcedimientoSe hace el montaje sobre unalinea de flujo.

Se abren todas las válvulas.

Se cierra la válvula posterior alcontenedor.

Se cierra la válvula anterior alcontenedor.

Se retira el contenedor.

Se etiqueta el contenedor.

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Page 71: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Métodos de Muestreo

Muestreo con Sistema de Filtración

Figura. Muestreo Filtrado.

Montaje

Jeringa desechable de 50 mL.

Dos válvulas Cheque.

Un soporte para papel filtro.

Papel filtro de 47mm de diámetro y0.45µm de tamaño de poro.

ProcedimientoSe lleva la manguera a la jeringa.

La jeringa actúa como una bomba para forzar el liquido a pasar por el filtro.

Se repite el paso anterior hasta que se llene el contenedor.

Se retira, se tapa y se etiqueta el contenedor.

Usualmente se toman dos muestras, una se acidifica hasta ph=3.

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Page 72: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Separación de Sólidos en Suspención

Contenido

1 PreámbuloObjetivosIntroducción

2 Características del Agua de ProducciónPrincipales Componentes del Agua de ProducciónPropiedades de InterésMétodos Analíticos Para el Agua de Producción

3 MuestreoGeneralidadesMétodos de Muestreo

4 Tratamiento del Agua de ProducciónSeparación de Sólidos en SuspenciónTratamiento del Contenido de Crudo

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Page 73: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Separación de Sólidos en Suspención

Asentamiento Gravitacional

Figura. Asentamiento Gravitacional

Descripción

Las partículas sólidas son mas densas que el agua.

Las partículas sólidas se asientan en el fondo del equipo.

Las dimensiones de los tanques de separacion se pueden determinar a partir dela ecuación de stokes.

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Page 74: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Separación de Sólidos en Suspención

Asentamiento Gravitacional

b =65qwµw

∆γ(dp)2Leva =

1,78 × 10−6∆γ(dp)2

µwvw = 6,5 × 10−5 qw

hf b

Figura. Asentamiento Gravitacional

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Page 75: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Separación de Sólidos en Suspención

Desarenadores de Ciclón

Descripción

Aparatos cónicos que usan la fuerza centrifuga para separar laspartículas mas pesadas del liquido.

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Page 76: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Separación de Sólidos en Suspención

Desarenadores de Ciclón

Descripción

1 Un fluido presurizado entra a un manifold que distribuye la corriente a ciclonesindividuales.

Figura. DesarenadorUniversidad Industrial de Santander Laboratorio de Fluidos – Análisis del Agua de Producción

Page 77: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Separación de Sólidos en Suspención

Desarenadores de Ciclón

Descripción

2 El fluido entra tangencialmente directo a las paredes de una sección cilindricasobre un cono truncado.

Figura. DesarenadorUniversidad Industrial de Santander Laboratorio de Fluidos – Análisis del Agua de Producción

Page 78: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Separación de Sólidos en Suspención

Desarenadores de Ciclón

Descripción

3 Se genera un flujo en espiral que fuerza a las particulas mas pesadas a salir porla parte inferior del cono.

Figura. DesarenadorUniversidad Industrial de Santander Laboratorio de Fluidos – Análisis del Agua de Producción

Page 79: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Separación de Sólidos en Suspención

Desarenadores de Ciclón

Descripción

4 El agua se mueve hacia el vacio creado en el centro del cono y sale por el tubode sobre flujo

Figura. DesarenadorUniversidad Industrial de Santander Laboratorio de Fluidos – Análisis del Agua de Producción

Page 80: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Tratamiento del Contenido de Crudo

Contenido

1 PreámbuloObjetivosIntroducción

2 Características del Agua de ProducciónPrincipales Componentes del Agua de ProducciónPropiedades de InterésMétodos Analíticos Para el Agua de Producción

3 MuestreoGeneralidadesMétodos de Muestreo

4 Tratamiento del Agua de ProducciónSeparación de Sólidos en SuspenciónTratamiento del Contenido de Crudo

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Page 81: Agua de produccion

Preámbulo Características Muestreo Tratamiento del Agua de Producción

Tratamiento del Contenido de Crudo

Derivaciones de la ley de Stokes

b =65qwµw

∆γ(dp)2Leva =

1,78 × 10−6∆γ(dp)2

µwvw = 6,5 × 10−5 qw

hf b

Mientras mas grandes sean la gotas de crudo, mas facil es tratar elagua.

Mientras mas grande sea la diferencia entre las densidades del agua ydel crudo mas facil es tratar el agua.

Mientras mas alta sea la temperatura mas fácil es tratar el crudo.

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Page 82: Agua de produccion

Apéndice

Conclusiones

Conclusiones

Desde su origen hasta su disposición final, el agua producida ejerce una fuerteinfluencia en muchos aspectos técnicos y económicos de la indsutria petrolera,representando una increible oportunidad para incrementar la producción dehidrocarburos y a la vez una posible causa del abandono de importantesreservas.

El primer paso para encontrar soluciones es el pleno conocimiento delproblema. El estudio de las propiedades del agua producida ofrece bases paratomar desiciones técnicamente acertadas y economicamente favorables.

La importancia de las buenas prácticas de muestreo radica en que no existetrabajo analítico en el laboratorio que pueda compensar la falta de una muestrarepresentativa del problema a estudiar.

La industria de los hidrocarburos, debe seguir trabajando en la optimización delos métodos de tratamiento, de manera que se logre alcanzar la mínimacontaminación posible sin afectar la rentabilidad del proyecto.

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Page 83: Agua de produccion

Apéndice

Bibliografia

Bibliografía I

C.E. Thomas, Carroll F. Mahoney, George W. Winter. et.alThe Petroleum Engineer Handbook, Capitulos 14 y 44.SPE, 1999.

American Petroleum Institute.Recommended Practice for Analysis of Oilfield Waters APIRP 45.API, 1998.

American Society of Test MethodsVolumen 11 Water. Capítulos 1 y 2..ASTM, 2004.

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Page 84: Agua de produccion

Apéndice

Bibliografia

Bibliografía II

ARNOLD. Richard. et.alManejo de la Producción: de Residuo a Recurso..Oilfiel Rewiew Schlumberger, 2004.

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Page 85: Agua de produccion

Apéndice

Bibliografia

Gracias

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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