Repblica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educacin SuperiorUniversidad del Zulia Ncleo C.O.L.Facultad de IngenieraEscuela de PetrleoProcesos de CampoEmulsiones y Aguas Efluentes en la Industria Petrolera. (14-19)

Integrantes:Jimnez, Yulibeth. C.I: 23.757.562Prez, Hugo. C.I: 23.718.774Raga, Raimilys. C.I: 22.170.510Sepulveda, Roney. C.I:19.235.501Montao, Herles. C.I: 24.105.331Pia, Carlos. C.I: 16.471.625Ariza, Leoberth. C.I: 20.085.249Seccin: 001- NProf. Jhon Bustamante.Cabimas, Junio de 2015NDICE

INTRODUCCION1. Deshidratacin de Crudo

2. Mtodos de Deshidratacin de Crudo: Qumicos Elctricos Trmicos Mecnicos3. Desalacin de Crudo

4. Agua Efluentes en la Industria Petrolera

5. Mtodos de Tratamiento de las Aguas Efluentes:Tratamiento PrimarioTratamiento IntermedioTratamiento SecundarioTratamiento Terciario

6. Opciones de Disposiciones de Aguas Efluentes: Al Medio Ambiente Para Inyeccin en el Subsuelo con fines Productivos Para Confinamientos en yacimientos No Productivos

CONCLUSION

INTRODUCCIN

En vista de que el acondicionamiento del petrleo es uno de los problemas que tiene que afrontar la industria petrolera para su venta y refinacin, debido a las condiciones exigidas por el mercado internacional de acuerdo al mximo contenido de agua, sedimentos y sales, se hace necesario el uso de tcnicas qumicas y mecnicas que aceleren la deshidratacin y por ende, la desalacin del petrleo.Ambas operaciones se realizan bajo el mismo principio e incluyen fenomenologas anlogas.En la deshidratacin, el objetivo es separar el agua emulsionada y libre que viene conjuntamente con el petrleo en las facilidades de superficie de las estaciones de flujo, ubicadas en los campos petroleros. Las condiciones de venta requieren porcentajes de agua y sedimentos inferiores a 1 %v/v para petrleos pesados y menor de 0,5 %v/v para petrleos medianos y livianos.La desalacin es una operacin que se realiza en las refineras y en algunas estaciones de flujo y de descarga para eliminar las sales en el agua remanente del petrleo deshidratado, las especificaciones requieren una concentracin menor de 10 PTB (libras de sal por cada mil barriles de petrleo), dependiendo de la complejidad de la refinacin.En trminos de calidad del producto, la importancia de los procesos inherentes a la desalacin y deshidratacin de crudos, radica en la premisa de cumplir con los requerimientos para lograr que el crudo sea comercial, en consecuencia el mismo debe cumplir con un mnimo porcentual de sal y agua en su contenido y asegurar uno de los requisitos fundamentales exigidos por las refineras y terminales de exportacin.

1. Deshidratacin de Crudo:La deshidratacin 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. Estas especificaciones de comercializacin segn API exigen que el porcentaje de agua y sedimento (% AyS) en el crudo no puede ser mayor a: 1 %

Una parte del agua producida por el pozo petrolero, llamada agua libre, se separa fcilmente del crudo por accin de la gravedad, tan pronto como la velocidad de los fluidos es suficientemente baja. La otra parte del agua est ntimamente combinada con el crudo en forma de una emulsin de gotas de agua dispersadas en el aceite, la cual se llama emulsin agua/aceite (W/O), como se muestra en la figura 1.

Figura 1. Microfotografa de una emulsin agua en petrleo crudo.

En el proceso de rompimiento/separacin de las emulsiones de agua en petrleo se presentan dos fuerzas que se oponen constantemente:

La Tensin Superficial del Agua, la cual permite que las gotas pequeas formen gotas mayores, que se asientan por gravedad cuando estn lo suficientemente grandes. La Pelcula de Agente Emulsificador, que rodea las gotas del agua tiende a evitar la unin de estas y, aun en el choque de dos o ms gotas, tiende a quedar entre ellas de manera que no pueda formarse una gota ms grande.

La nica opcin que queda es la de romper la pelcula del agente emulsionante, para que se produzca la unin de las gotas de agua (coalescencia) y finalmente la separacin del agua y el petrleo.

La presencia del agua en el crudo es indeseable, no solo porque es una impureza sin valor, sino por que el agua contiene sales inorgnicas tales como cloruros, sulfatos y carbonatos de sodio, calcio, magnesio, susceptibles de provocar la corrosin e incrustaciones en las instalaciones de transporte y refinacin.

Fig.2. Proceso de Deshidratacin de Crudo

2. Mtodos de Deshidratacin de Crudo:Los mtodos de deshidratacin combinan efectos cuyo propsito es eliminar los agentes naturales o modificar suficientemente sus propiedades, con lo que promueven el acercamiento de las gotas para facilitar su coalescencia.

El objetivo principal en la deshidratacin de crudos emulsionados es el de contrarrestar el efecto de estabilizacin de los agentes emulsificantes o cualquier repulsin elctrica que mantenga los glbulos en suspensin de tal manera que ellos pueden coagular y asentarse.

Cuatro sistemas generales son usados en la industria del petrleo, cada uno de los cuales es usado en mayor o menor escala, de acuerdo a las condiciones de las emulsiones. Estos sistemas son:

Mecnicos. Trmicos. Qumicos. Elctricos.

Mtodo Qumico: consiste en la inyeccin proporcional de un agente qumico diseado para desestabilizar la emulsin, llamado desemulsionante, hay varias teoras que tratan de explicar el efecto que los compuestos qumicos demulsificantes producen sobre las emulsiones. Las teoras ms importantes son:

a) Con la adicin de productos qumicos, se trata de invertir la emulsin; es decir, una emulsin de agua-petrleo se tratara de convertir en una emulsin de petrleo- agua. Durante este proceso se alcanzara la condicin intermedia de separacin completa de las dos fases.b) La accin de los compuestos qumicos desemulsionantes, hace que la pelcula del agente emulsionante, que rodea las gotas de agua, adquiera una rigidez quebradiza hasta provocar una contraccin que causa el rompimiento de la pelcula, con lo cual las gotas de agua se juntan y decantan.c) La adicin de surfactantes a una emulsin, causa una reduccin notable de la tensin superficial entre los lquidos en contacto, permitiendo que las diminutas gotas de la fase dispersa se junten y decanten. Esta es la teora que se considera ms importante, por ser la ms moderna y aceptada. (Mindiola 2005).

En la figura 3 se muestra la instalacin tpica de un sistema de tratamiento qumico en una estacin de flujo.Fig. 3. Mtodo Qumico

Mtodo Elctrico: Consiste en utilizar un campo elctrico, relativamente fuerte, que induce una orientacin polarizada de cargas sobre las molculas en la superficie, de las gotas de agua; los cambios de polaridad del campo elctrico aplicado ocasionan una alta frecuencia de choques entre las gotas de agua, con lo que se acelera la coalescencia y se reduce significativamente el tiempo de reposo requerido para tratar el crudo. Fig. 4. Mtodo Elctrico

Mtodo Trmico: El calor ha sido considerado desde el comienzo de la industria como beneficio para la deshidratacin de crudos, ya que es muy eficaz para la resolucin de emulsiones, haciendo este proceso posible y econmico.

El calentamiento produce una disminucin exponencial sobre la viscosidad del crudo, y aumenta la diferencia de densidades entre las dos fases. Al elevarse la temperatura, disminuye la densidad de la fase continua (petrleo) ya que el agua es menos sensible a los cambios de temperatura y prcticamente permanece constante; adems, aumenta la cantidad de energa en el sistema y causa un movimiento de las gotas de agua, debido principalmente a corrientes trmicas. Esto induce a mayor nmero de colisiones de las gotas de agua, producindose la unin y cada de las mismas.

Este mtodo presenta la desventaja de que, debido al calentamiento, genera prdida de los hidrocarburos ms livianos y voltiles del petrleo, gastos en el consumo de gas combustible y el riesgo de ocurrir precipitaciones de ciertas sales del crudo, como los sulfatos de sodio y calcio cuya solubilidad decrece con la temperatura; si esto llega a ocurrir, al usar altas temperaturas se formarn suspensiones coloidales, reduciendo la eficiencia y el tiempo de servicios de los equipos como intercambiadores de calor y hornos.

Fig. 5. Mtodo Trmico

Mtodo Mecnico: la aplicacin exclusiva de estos mtodos para romper las emulsiones es bastante limitada. Sin embargo, cada da aumenta el uso de dispositivos basados en agentes mecnicos para ayudar a deshidratar el crudo en combinacin con los mtodos qumicos, elctricos y trmicos. En este mtodo de deshidratacin se emplean algunos procesos como:

a) Lavado: consiste en hacer pasar la emulsin a travs de un colchn de agua, generalmente caliente, para provocar la disolucin de las gotas de agua suspendidas, se aplica en los tanques de lavado inyeccin de agua caliente.b) Reposo: su aplicacin es necesaria, especialmente en los casos de emulsiones desestabilizadas, en las cuales permite la separacin del agua y petrleo en un tiempo adecuado para las operaciones.c) Agitacin: aunque parezca contradictorio con lo expuesto en la prevencin de las emulsiones, este proceso tambin se usa para romper las emulsiones.d) Centrifugacin: se basa en el principio de separar el agua del crudo por diferencias de densidades con la accin de una fuerza centrifuga. Su uso comercial en el rea petrolera no es comn.

Fig. 6. Mtodo Mecnico

3. Desalacin de Crudo:La mayora de las aguas asociadas a la produccin de petrleo contienen sales las cuales pueden ocasionar problemas en los procesos de produccin y refinacin especialmente cuando los slidos precipitados forman escamas en calentadores intercambiadores, etc., lo cual puede causar una aceleracin en la corrosin de las lneas de tubera, los equipos y facilidades de produccin.

En casi todos los casos la sal contenida en el petrleo, consiste en sal disuelta en pequeas gotas de agua que a su vez se encuentran dispersas dentro del petrleo En algunos casos el petrleo producido puede contener cristales de sal, los cuales se forman como consecuencia de los cambios de presin y temperatura que sufre el fluido durante el recorrido por la tubera del pozo y a travs de los equipos de produccin. Los cristales de sal fluirn fuera del agua por lo que estos no son de gran importancia en los procesos de desalacin.

La salinidad de las aguas de formacin vara ampliamente, pero la mayora de estas aguas tienen un rango de salinidad de 15000 a 130000 PPM de equivalente NaCI. Un petrleo conteniendo solo un 1% de agua con una concentracin de sal de 15000 PPM, tendr 55 Lbm de sal/1000 Bls. Esto ser bastante negativo si se considera que el contenido aceptable de sal vara de acuerdo a los contratos de venta, pero generalmente no debe ser ms de 43 a 57 gramos de sal/m3 (15 a 20 libras de sal por mil barriles de crudo, PTB) para refineras sencillas. Para las que tienen procesos ms complejos y usan catalizadores, las especificaciones son ms exigentes y pueden llegar a 2,9 gramos de sal/m3 (1 PTB).

El propsito de los sistemas de desalacin es reducir el contenido de sal del petrleo a niveles aceptables. En caso de que la salinidad del agua de Formacin no sea tan grande, el proceso de desalacin es esencialmente el mismo que la deshidratacin de campo. La principal diferencia es que se introduce una cierta cantidad de agua dulce que se emulsiona con el crudo para formar una emulsin P/A con un contenido de agua suficiente (5-10%) para que se pueda producir una separacin eficiente. En este caso los conceptos y equipos descritos anteriormente para los tratamientos de crudos emulsionados pueden ser aplicados.

La desalacin se puede realizar en una o dos etapas, pero generalmente se hace en dos etapas. La primera consiste en un separador-calentador y la segunda en un separador electrosttico.

Es importante mencionar que en los procesos de desalacin de crudo un aspecto crtico de la desalacin es la reduccin del agua de lavado para reducir el volumen de efluentes, ya que este luego deber ser sometido a un tratamiento para su disposicin final y un volumen muy alto generar costos adicionales en los procesos de clarificacin de agua. Mediante la recirculacin se incrementa la eficiencia de contacto y se reduce el agua requerida.

Fig. 7. Proceso de Desalacin de Crudo

Fig. 8. Proceso de Deshidratacin y Desalacin de Crudo

4. Agua Efluentes en la Industria Petrolera:El agua asociada a la produccin de petrleo, drenada durante los procesos de separacin agua - petrleo y en los procesos de deshidratacin, contiene cantidades, apreciables de crudo emulsionado, el cual es necesario separar antes de utilizar o desechar dicha agua lo que es un tema que reviste gran importancia dentro de la industria petrolera. Para ello, existen instalaciones de separacin y decantacin, donde se inicia el proceso de clarificacin para disponer posteriormente de esta agua conocidas como Aguas Afluentes, las cuales pueden ser inyectadas en los yacimientos para no contaminar el ambiente o con la finalidad de aumentar la extraccin adicional de crudo, o simplemente son arrojadas directamente a lagos, lagunas, ros, etc. El agua desechada debe cumplir con los requisitos exigidos por el Ministerio del Ambiente (MA).

Entre los requisitos exigidos, se establece que el contenido la mxima de petrleo libre y/o emulsionado en el agua est entre 10-15 partes por milln (PPM), adems de retirar slidos suspendidos (como arena, finos, escamas u otros), con el fin de hacerla apta para su disposicin final.

En las operaciones de produccin es frecuente tener que tratar con agua saladas (de formacin) ya que stas son producidas con el petrleo crudo. Estas aguas tal como se mencionaba anteriormente, deben ser separadas del crudo y disponer de ellas de tal manera que no violente o incumpla con los criterios medioambientales. Generalmente en costa afuera las especificaciones para la disposicin del agua son establecidas por entes gubernamentales y establecen un mximo contenido de hidrocarburos en el agua de 7 a 72 mg/L lo cual vara dependiendo de las especificaciones locales.

5. Mtodos de Tratamiento de las Aguas Efluentes:Para minimizar los posibles efectos negativos que puedan tener los compuestos contaminantes en las aguas efluentes, se utilizan diferentes sistemas de tratamiento que dependern bsicamente de las caractersticas del cuerpo de agua y del tipo de contaminante que desee removerse. Por lo general el tratamiento de los efluentes lquidos se realiza a travs de etapas sucesivas, que varan de acuerdo a su efectividad y complejidad denominndose de la siguiente forma:

Tratamiento Primario Tratamiento Intermedio Tratamiento Secundario Tratamiento Terciario

Tratamiento Primario: Son procesos fsicos en el que se disminuye el contenido de aceite y grasas flotantes, slidos en suspensin y temperatura. De manera general los tratamientos consisten en procesos de desbaste y desarenacin, as como la remocin de aceites y grasas, para la separacin de stos ltimos generalmente se utilizan separadores API en los cuales se separa el hidrocarburo libre, existiendo varios diseos en los que vara la efectividad.

Tratamiento Intermedio: Esta etapa se basa principalmente en 12 aplicaciones de procesos qumicos, mediante los cuales se disminuye an ms el contenido de contaminantes de las aguas. Este proceso se aplica posteriormente a algn tratamiento primario. En aplicaciones industriales floculantes aninicos, no inicos o catinicos pueden mejorar sustancialmente la remocin de slidos en los clarificadores primarios. Los coagulantes y los floculantes pueden ser usados para mejorar la sedimentabilidad de la mayora de los clarificadores, con esto, se puede mitigar los problemas asociados con el alto contenido de slidos y alta carga hidrulica.

Tratamientos Secundarios: Generalmente sta etapa del tratamiento comprende la aplicacin de procesos biolgicos en los que se remueven principalmente los compuestos orgnicos mediante el uso de la oxidacin bacteriana. Esta oxidacin biolgica se puede conseguir de varias maneras, siendo entre otros los mtodos ms comunes, los de laguna de oxidacin natural y/o aireada, sistemas de Iodos activados y filtros biolgicos. Generalmente se utiliza un sistema aerbico, utilizando aire u oxigeno libre, disminuyendo la demanda de oxigeno, contenido de aceite, y mejorando su apariencia y olor.

Tratamientos Terciarios o Especiales: En algunos casos es necesario remover de las aguas efluentes ciertas sustancias o compuestos en particular, cidos o sales, para lo cual se aplican tratamientos especiales que dependen del tipo de contaminante que se desee eliminar, entre estos se tienen los proceso de desalinizacin, extraccin de solventes, intercambio de iones, etc. Como tratamiento final en casos donde el agua es utilizada para re-inyeccin en el yacimiento petrolfero, se requiere de filtros tales como filtros primarios, filtros de medio, desarenadores, filtro de cartucho, los cuales tratar el agua hacindola apropiada para su inyeccin.

6. Opciones de Tratamiento de Aguas Efluentes:Despus que las aguas de formacin son separadas en los procesos de deshidratacin, se tratar; adecuadamente segn la disposicin final establecida para ellas, entre las disposiciones que se les pueden dar a las aguas efluentes se encuentran las siguientes: Al Medio Ambiente: La disposicin final de las aguas puede ser al medio ambiente, para verterlas al mar, ros o lagos cercanos a las instalaciones de produccin, para utilizarlas con fines agropecuarios y en procesos industriales tales como generacin de vapor, sistema de enfriamiento con agua. En todo caso cualquiera que sea el uso, esta agua debe ser tratadas de acuerdo con las disposiciones legales establecidas por le Ministerio de Ambiente y Recursos Naturales.

Para Inyeccin en el Subsuelo con fines Productivos: Uno de los mtodos de los que dispone la industria petrolera para la recuperacin de petrleo, el mediante la inyeccin de agua al yacimiento que ha perdido la capacidad de produccin como consecuencia de una reduccin de la presin del yacimiento. La disposicin del agua de formacin para fines de inyeccin debe ser acondicionada tomando en consideracin las caractersticas fsicas del yacimiento receptor, as como tambin la de ofrecer proteccin a los sistemas de inyeccin contra la corrosin, formacin de depsitos y crecimiento microbiolgico.

Para Confinamientos en Yacimientos No Productivos: Otras de las formas de disposicin de las aguas de formacin, sin embargo debe drsele un tratamiento fsico-qumico a fin de evitar obstrucciones y prevenir problemas de corrosin y depsitos de escamas en el sistema de inyeccin.

CONCLUSION:El agua y el aceite son esencialmente inmiscibles, por lo tanto, estos dos lquidos coexisten como dos lquidos distintos. La frase aceite y agua no se mezclan expresa la mutua insolubilidad de muchos hidrocarburos lquidos con el agua. El agua est 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 extraccin del petrleo, la mezcla bifsica de petrleo crudo y agua de formacin se desplazan en el medio poroso a una velocidad del orden de 1 pie/da, lo que es insuficiente para que se forme una emulsin. Sin embargo, al pasar por todo el aparataje de produccin durante el levantamiento y el transporte en superficie (bombas, vlvulas, codos, restricciones, etc.) se produce la agitacin suficiente para que el agua se disperse en el petrleo en forma de emulsin W/O estabilizada por las especies de actividad interfacial presentes en el crudo. Tarde o temprano, cualquier pozo petrolero llega a producir un porcentaje de agua superior a lo admisible, por esta razn es necesario remover el agua mediante las operaciones de deshidratacin del petrleo. En el proceso de produccin, ste emerge contaminado con salmueras subterrneas, las cuales pueden estar en forma libre o emulsionada en el petrleo; la reduccin del agua emulsionada no es directa, es decir, el agua no se separa por s sola debido a la estabilidad que le dan los surfactantes naturales a la emulsin, por tanto es necesario someter la emulsin a un sistema de deshidratacin.La Deshidratacin es un proceso mediante el cual se separa el agua emulsionada producto de la produccin de un importante nmero de pozos petroleros a nivel mundial.Algunos crudos tienen alto contenido de sal y requieren procesos de desalacin luego de la deshidratacin El Desalado de Crudos consiste en la remocin de impurezas tales como sales, cristales de sal y xidos en suspensin normalmente presentes en el crudo al momento de su llegada a la refinera.Las unidades de deshidratacin y desalacin requieren limpieza frecuente a fin de remover los depsitos de sal y arena que se forman durante el proceso de tratamiento.