UDABOLUNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIAUNIDAD DE POST GRADO
PRODUCCIN DE HIDROCARBUROS
RECUPERACION SECUNDARIA POR INYECCION DE AGUAPLANTA DE
TRATAMIENTO DE AGUA- CAMPO MONTEAGUDO
AUTORES: SANTOS GUSTAVO CHURATA SULLCANI JOS CARLOS MONTERO
SAAVEDRA RONAL GONZALO RAMIREZ OVANDO
Santa Cruz Bolivia
Contenido1. Introduccin
.................................................................................................................................
12.
antecedentes.....................................................................................................
23. caracteristicas de la
planta...........................................................................................................
33.1. Ubicacin Campo
Monteagudo............................................................................
33.2. Campo monteagudo ubicacin de
pozos..................................... 43.3.- Calidad del
agua..............................................................................
53.4.-Diagrama: planta de tratamiento de aguas- campo monteagudo.
.............................................. 63.5.-Descripcion de
equipos3.5.1.- Procesos fsicos previos a la inyeccin
3.5.1.1.-Desbaste
3.5.1.2.-Desarenado...........................................................................................................................
83.5.2.-Tratamiento quimico
Coagulacin
Floculacin.........................................................................................................
10
Clarificadores
Secuestrante de oxgeno
Inhibidor de incrustaciones
Inhibidor de corrosin
Biocidas................................................................................................
11
3.5.2.1.-Filtracin
3.5.3.- Sistema de
bombeo................................................................................................................
12
Bombas de transferenciaBombas de agua de captacin a
tratamientoBombas de agua de tanques de flotacin a filtros Bombas
de inyeccin
Bombas booster Bombas de inyeccin Bombas reciprocantes
..............................................................................................
134.- Plan de tratamiento de agua de
inyeccin....................................................................................
144.1.- Fundamentos
tericos........................................................................................................
174.1.1.- fundamentos de la qumica4.1.2.- fundamentos del
agua4.1.3.- fundamentos de la inyeccin de
agua...........................................................................
18
4.2.- Procesos fsicos previos a la
inyeccin..............................................................................
18Eliminacin de gases disueltosMtodo
mecnico.............................................................................................................................
19AeracinMtodo qumicoEliminacin del dixido de
carbonoAeracinTratamiento
bacteriolgico...............................................................................................................
20Tratamiento
anti-corrosivo..................................................................................................
21
4.3.- Tratamiento para el agua de
inyeccin............................................................................
214.3.1.- EQUIPOS PARA EL MUESTREO DEL AGUA4.3.2. PROPIEDADES DEL
AGUA A
TRATAR...................................................................................
224.3.3.- PARMETROS REQUERIDOS4.3.3.1.-
ALCALINIDAD.......................................................................................................
234.3.3.2.- CONDUCTIVIDAD4.3.3.3.- DETERMINACIN DE DUREZA4.3.3.4.-
PRESENCIA DE HIERRO4.3.3.5.- PRESENCIA DE SLIDOS
SUSPENDIDOS................................................................................
244.3.3.6.- PRESENCIA DE SULFATOS4.3.3.7.- TURBIDEZ 4.3.3.8.-
CONTENIDO DE OXIGENO DISUELTO 4.3.3.9.- CONTROL BACTERIAL
4.3.3.10.- POTENCIAL DE HIDROGENOCONCLUCIONES Y
RECOMENDACIONES.............................................................................................
251.- INTRODUCCION
El presente trabajo trata acerca de resumir las operaciones ms
comunes realizadas en un campo petrolero para el anlisis de aguas
de rio en un proyecto de inyeccin de aguas. Entre los puntos que
destacamos estn los problemas ms comunes en el agua de rio como son
la corrosin, la escala, la presencia de gases disueltos, presencia
bacterial y los slidos disueltos.
El tratamiento que se da al agua en instalaciones, se las
denomina planta de tratamiento de aguas y estos dependern del tipo
de agua empleada y de las caractersticas del yacimiento a ser
sometida la inyeccin, en las cuales se deben tener en cuenta los
valores de calidad final de agua a partir de su calidad inicial;
que no es ms que la cantidad de slidos suspendidos, el nmero de
bacterias presentes y su tendencia a ser corrosiva o incrustante.
El nmero de controles que se deben hacer para mantener un buen
estado de equipos o calidad de agua es diario en las zonas ms
problemticas del campo como separadores, tanques, lneas.
Para el diseo de la planta ser necesario considerar el sistema
de tratamiento, cerrado o abierto, tambin necesitamos la capacidad
de tratamiento necesario de la planta desde el principio hasta el
fin.La localizacin optima de la planta, teniendo en cuenta la
economa y su mantenimiento. Si se efectuara aeracin, el tipo y la
intensidad del tratamiento qumico, sedimentacin, la filtracin y el
almacenamiento.Para determinar el tamao de la planta de tratamiento
de agua, es necesario conocer los volmenes de agua con los que
hemos de trabajar, el cual depende del nmero de pozos inyectores,
su tasa de inyeccin por pozo y el tipo de fuente que vamos a tener.
Para la realizacin del tratamiento del agua se recomienda un orden,
el cual mejorara su calidad, los cuales son: Desbaste Desarenado
Clarificacin Filtracin Des aeracin Tratamiento Bacteriolgico
Tratamiento anticorrosivo
As mismo para realizacin de un adecuado tratamiento los
parmetros a medir son:Cationes y aniones Ph Bacterias Solidos
Suspendidos Turbidez Calidad de Agua Gases Disueltos Temperatura
Conductividad.2.- ANTECEDENTESCampo Monteagudo Descubierto por YPFB
en marzo de 1967, con la perforacin del pozo MGD-X2. Luego de
perforarse varios pozos se estableci que el campo tiene mltiples
reservorios mayormente productores de petrleo.
El campo Monteagudo fue uno de los de mayor importancia para
YPFB, desde su descubrimiento, por sus niveles de produccin y
reservas de petrleo. Fue objeto de diversos estudios para evaluar
el comportamiento primario de los yacimientos productores,
principalmente de los reservorios Ingre-Piraimiri por sus
excelentes propiedades petrofsicas y su mayor espesor saturado.
Actualmente produce de este yacimiento un caudal total de 542 BPD
de petrleo, 554 MPCD de de gas y 318 BPD de agua de formacin.
Del nivel INGRE producen 6 pozos, 4 con bombeo hidrulico MGD 18,
MGD 30, MGD 36, MGD 37 y dos con gas lift MGD 15, MGD 44, como
sistema de elevacin artificial, con caudal diario de 320 BPD de
petrleo , 356 MPCD de gas y 70 BPD de agua.
Del nivel PIRAIMIRI producen actualmente 3 pozos con bombeo
hidrulico con un caudal de 222 BPD de petrleo, 198 MPCD de gas y
248 BPD de agua de formacin y segn su historial de produccin fue
declinando, entonces se realiza una inyeccin de agua al yacimiento
PIRAIMIRI-INGRE considerado el de mayor importancia por sus
volmenes de reservas desde 1984.
3.- CARACTERISTICAS DE LA PLANTA
PROVINCIA PETROLERA SUBANDINO SUR
EMPRESA : REPSOL YPF E&P BOLIVIA
CAMPOMonteagudo
El campo Monteagudo est ubicado en la provincia Hernando Siles
del Departamento de Chuquisaca, a 270 kilmetros de la ciudad de
Santa Cruz y a 40 kilmetros al Oeste de Camiri. Desde su
descubrimiento en marzo de 1967, se perforaron 57 pozos de
desarrollo con una profundidad promedio de 1800 metros, 9
resultaron secos y 33 abandonados y/o por su baja produccin 2
inyectores de agua y 9 en produccin, de los cuales, 7 pozos
producen por bombeo hidraulico y el restante mediante gas lift.Para
la planta de tratamiento de agua de inyeccin se eligi la quebrada
PIRAIMIRI como fuente de captacin de agua por su significante
capacidad de abastecimiento (+/- 103 MBPD de agua) y
fundamentalmente la calidad del agua 3.1.-UBICACIN CAMPO
MONTEAGUDO
REVISTA TECNICA DE YACIMIENTOS PETROLIFEROS FISCALES
BOLIVIANOS
3.2.-CAMPO MONTEAGUDO UBICACIN DE POZOS
CAMPOS GASIFEROS Y PETROLIFEROS DE BOLIVIA
3.3.- CALIDAD DEL AGUA
3.4.-DIAGRAMA: PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS- CAMPO
MONTEAGUDOBateria 3Bateria 4
SECUESTRANTE
BIOCIDASDE OXIGENO
TK -4ANTI- INCRUSTANTEANTI- CORROSIVO F-01 TK-F 200 F-02 TK 300
POZOS
FLOCULANTESINYECTORES (CLARIFICACIN)MGD-33TK-1SECUESTRANTEMGD-41
DE OXIGENO
3.5.-DESCRIPCION DE EQUIPOS3.5.1.- PROCESOS FSICOS PREVIOS A LA
INYECCIN3.5.1.1.-DESBASTESu objetivo es el de proteger la entrada
de las bombas de captacin de la obstruccin con troncos, ramas y
cualquier otro tipo de objetos voluminosos. Para esto se utilizan
mallas de diferentes enrejados, realizndose tres tipos de desbaste:
Desbaste fino ( 3 a 10 mm ) Desbaste medio ( 10 a 25 mm )
Predesbaste ( 50 a 100 mm )Imagen de los equipos para desbaste
3.5.1.2.-DESARENADOEl agua en su transcurso arrastra arena,
grava y otras partculas de diferente naturaleza y tamao, que tiende
a formar sedimentos, por ello es indispensable eliminarlos.
El desarenado se fundamenta en la teora de sedimentacin mediante
cada libre ( rgimen laminar formulado por Stokes) y la fuerza
centrifuga ( rgimen turbulento de Newton ), que elimina los slidos
suspendidos, mediante el uso de hidrociclones.
Hidrociclon
HIDROCICLNUna hidrociclon es un aparato que multiplica a la
fuerza de gravedad 2000 veces, acelerando el proceso de separacin
del petroleo del agua.
Imagen del funcionamiento de un hidrociclon
El agua es introducida tangencialmente a traves de un puerto
rectangular dentro de una camara con figura conica. El agua rota
rapidamente alrededor de la camara y se mueve hacia abajo, saliendo
en al final de un pequeno cono. Como el agua se mueve hacia abajo
del cono y a su vez con un diametro que disminuye a medida que este
avanza causa que la velocidad de rotacion aumente. Este incremento
de aceleracion centripeta del agua (de fluidos densos) hacia la
salida de la pared del cono. Un delgado nucleo de petroleo es
formado en el centro del cono, sube hacia la parte superior del
cono y fluye fuera del hidrociclon. Este petroleo es llamado exceso
de liquido. El agua limpia sale por debajo del cono y es llamada
sub-flujo. El tiempo de transito de un hidrociclon es de menos de 1
segundo.
3.5.1.3.- ETAPA DE ESTABILIZACIN. El objetivo primordial de la
etapa de estabilizacin como su nombre lo dice, es estabilizar la
carga o volumen de agua, que entra a la planta de tratamiento e
inyeccin, en presencia de una variable importante para esta parte
del proceso como lo es el tiempo de retencin. Adems se produce la
primera remocin de aceite y de slidos suspendidos.
COALESCEDORESSon recipientes que tienen una gran superficie. A
medida que el agua aceitosa fluye, las gotas de aceite finamente
dispersas coalescen hasta tener el tamao suficiente como para
flotar hacia la superficie y ser recogidas.Los coalescedores de
medios granulares usan sistemas de flujo ascendente y descendente
similares a filtros. Frecuentemente se utilizan los mismos
medios.El poliuretano es usado en forma de un paquete mojado en
aceite. El aceite y los slidos mojados en aceite se juntan sobre el
paquete de poliuretano y se retiran automticamente. A medida que se
junta el aceite la cada de presin a travs de la unidad aumenta y se
requiere la regeneracin. La regeneracin se hace comprimiendo y
expandiendo alternativamente el paquete y colectando los fluidos
exprimidos.
Tanque de sedimentacin
TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE AGUA TRATADA Alimenta a las bombas
booster P-713 A/B y Sand jet P-713 C
3.5.2.-TRATAMIENTO QUIMICOPara garantizar y controlar la calidad
del agua a inyectar no es suficiente efectuar el tratamiento fsico,
se debe realizar conjuntamente con un tratamiento qumico con el fin
de evitar problemas en el transcurso de la operacin.
COAGULACINLa coagulacin dentro del tratamiento de agua tiene por
objeto neutralizar las cargas superficiales presentes en las
partculas o gotas de aceite que se encuentran dispersas en el agua,
de manera que las fuerzas de repulsin entre ellas se anulen.
Las reacciones de coagulacin son muy rpidas, duran fracciones de
segundo desde que se pone en contacto el coagulante con el
agua.
FLOCULACINTras la neutralizacin de las partculas y gotas de
aceite suspendidas en el agua, es conseguida la desestabilizacin, a
partir de este instante estn en disposicin de aglomerarse. Esta
aglomeracin puede verse favorecida por una agitacin lenta, de modo
de facilitar la separacin, es lo que se conoce como el proceso de
la floculacin.
La floculacin est relacionada con los fenmenos de transporte
entre partculas o gotas de aceite en el agua, que son los que
ocasionan el contacto entre estas.
Este proceso requiere un cierto perodo de tiempo.En la etapa de
estabilizacin y flotacin del tratamiento fsico se pueden
implementar estos procesos qumicos, ya que all se presentan tiempos
de retencin suficientes para la separacin tanto del aceite como de
slidos en suspensin en el agua.
CLARIFICADORESSe utilizan para inducir los procesos de
coagulacin y floculacin. Son sustancias que colaboran en el proceso
de separacin para remover tanto slidos como aceite suspendido en el
agua
SECUESTRANTE DE OXGENO Inhibe la actividad orgnica y la
corrosin. Se emplea como secuestrante para remover el oxigeno
disuelto en el agua a inyectar.
Qumicamente es una solucin de bisulfito de sodio con una
concentracin media del 26% expresado como SO2. Esta solucin puede
estar catalizada, segn requerimientos para acelerar las propiedades
secuestrantes. Es menos soluble que los bisulfitos de amonio por lo
que necesita dosificarse en cantidades mayores.
INHIBIDOR DE INCRUSTACIONESMejoran la calidad e inhiben la
formacin de sedimentos e incrustaciones. Son sustancias qumicas que
sirven como retardantes o reductores, utilizados a menudo en reas
de alto corte de agua para impedir la deposicin de costras de
carbonatos y sulfatos. Cuando las incrustaciones se empiezan a
formar, se precipitan pequeos cristales, en ese momento acta el
inhibidor evitando el crecimiento de estos pequeos cristales.
INHIBIDOR DE CORROSINMejoran la calidad del agua y minimizan la
velocidad de corrosin en los equipos y lneas utilizadas. Son
productos que actan ya sea formando pelculas sobre la superficie
metlica, tales como los molibdatos o fosfatos, o bien entregando
sus electrones al medio. BIOCIDASDetiene la actividad
microbiolgica. Son productos qumicos usados en el control del
crecimiento de los microorganismos en los sistemas de tratamiento
de agua. Estos contienen uno o ms compuestos qumicos tales como
aldehdos, compuesto de amonio cuaternario y aminas. El
glutaraldehdo es ampliamente usado para el control bacteriano en
las aguas de produccin.Imagen de un tanque de floculacin
3.5.2.1.-FILTRACINLos filtros son muy necesarios, ya que estos
permiten la expulsin de materiales orgnicos u otro tipo de material
que pueda generar obstruccin en la tubera. La filtracin es el
principal mtodo utilizado para clarificar el agua en las
operaciones petroleras.
TIPOS DE FILTROSHay diferentes tamaos de filtros que se ponen en
los tanques, grandes partculas de filtro componen la capa del
fondo, y sucesivas capas puestas unas sobre otras de partculas
finas.Cuando El flujo del agua baja a traves de las primeras capas
de partculas finas. Una fina costra es formada en las primeras
pocas pulgadas en la parte ms superior de la capa de arriba y toda
la filtracin toma lugar en el filtro cake. Las capas de ms abajo
son simplemente camas soporte.Los filtros ms comnmente usados son
la arena, el carbn antracita, y carbon.
Descripcion de filtro cama
3.5.3.- SISTEMA DE BOMBEODentro de las instalaciones petroleras
para el tratamiento del agua dispuesta a ser inyectada, es
necesario para poder transportar el agua de un punto a otro punto
las bombas, sin ellas sera casi imposible mantener los caudales y
la operacin constante de una planta.
Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir energa
a la corriente del fluido, impulsndolo desde un estado de baja
presin esttica a otro de mayor presin. El funcionamiento en si de
una bomba consta de un convertidor de energa, el cual transformara
la energa mecnica en energa cintica, generando presin y velocidad
en el fluido. Estn compuestas por un elemento rotatorio denominado
impulsor, el cual se encuentra dentro de una carcasa llamada
voluta
BOMBAS DE TRANSFERENCIA. Su funcin principal es bombear aguas a
bajas y medias presiones, que son requeridas para transportar el
agua entre cada etapa o equipo de separacin en la planta de
tratamiento. Entre las ms utilizadas se encuentran las bombas
centrfugas o de desplazamiento positivo, su eleccin depende
especialmente de los caudales y caractersticas de los fluidos que
se manejen.
BOMBAS DE AGUA DE CAPTACIN A TRATAMIENTOEstas bombas tienen la
funcin de succionar el agua almacenada en los tanques de agua de
captacin y bombearla hacia la entrada de los tanques de flotacin
para cumplir con el volumen requerido de inyeccin.
BOMBAS DE AGUA DE TANQUES DE FLOTACIN A FILTROSDebido a que los
filtros trabajan a presin se requiere que la corriente de entrada a
estos equipos tenga un diferencial de presin, por eso es necesaria
la implementacin de una serie de bombas que transporten el agua de
los tanques de flotacin hacia la etapa de filtracin.
BOMBAS DE INYECCIN. Los sistemas de bombeo utilizados para alta
presin son principalmente tres, entre los cuales estn las bombas de
desplazamiento positivo (reciprocantes), bombas centrifugas
multietapas de carcaza partida y bombas multietapas centrifugas
horizontalesConsiderando el uso de bombas de desplazamiento
positivo para las presiones requeridas, de 3.000 Psi, los equipos
adecuados para la operacin de inyeccin en la planta son las bombas
reciprocantes.
Para mantener el balance de operacin de los equipos de bombeo se
requiere adems de las bombas de inyeccin, bombas booster las cuales
entregan presin y caudal de succin a las bombas de inyeccin. A
continuacin se describen el tipo de bombas en la operacin de
inyeccin en la planta:
BOMBAS BOOSTEREste tipo de bombas tienen como objetivo principal
succionar de los tanques de almacenamiento de agua filtrada el
fluido y elevar la presin al nivel requerido por succin de las
bombas de inyeccin.
BOMBAS DE INYECCINLas bombas de inyeccin reciben el caudal de
las bombas booster, suben la presin requerida e inyectan el agua a
los pozos de inyeccin.
BOMBAS RECIPROCANTES. Las bombas reciprocantes son unidades de
desplazamiento positivo que descargan una cantidad definida de
lquido durante el movimiento del pistn o mbolo a travs de la
distancia de carrera.Existen bsicamente dos tipos de bombas
reciprocantes: las de accin directa movidas por vapor y las bombas
de potencia.
Las bombas de potencia se encuentran particularmente bien
adaptadas para servicios de alta presin y tiene algunos usos en
bombeo de lneas de tuberas y procesos petroleros. Las bombas de
potencia proporcionan un gasto casi constante para una amplia
variacin de columna y tienen buena eficiencia.
Este tipo de bombas se emplean para la inyeccin de agua a la
formacin receptora, de manera que cuando el agua tratada est lista
para ser inyectada al yacimiento; las bombas de alta presin o
bombas de desplazamiento positivo transportan el volumen de agua
requerido para la operacin de inyeccin.
Las bombas de potencia de tipo mbolo de alta presin, permiten
alcanzar altas presiones que pueden llegar a valores de 3,000 hasta
5,000 psi.
Sistema de bombas de alta presin para inyeccin
4.- PLAN DE TRATAMIENTO DE AGUA DE INYECCINEl tratamiento que se
da al agua en instalaciones, se las denomina planta de tratamiento
de aguas y estos dependern del tipo de agua empleada y de las
caractersticas del yacimiento a ser sometida la inyeccin, en las
cuales se deben tener en cuenta los valores de calidad final de
agua a partir de su calidad inicial; que no es ms que la cantidad
de slidos suspendidos, el nmero de bacterias presentes y su
tendencia a ser corrosiva o incrustante. El nmero de controles que
se deben hacer para mantener un buen estado de equipos o calidad de
agua es diario en las zonas ms problemticas del campo como
separadores, tanques, lneas. Los factores que se deben considerar y
evaluar cuidadosamente en el diseo de una planta son:
Caractersticas del agua a ser tratada. Calidad del agua tratada
necesaria para lograr el objetivo deseado Localizacin ptima.
Capacidad de la planta. Tipo de planta.
A continuacin veremos unos pocos detalles relativos a cada punto
sealado: CARACTERSTICAS DEL AGUA
Una evaluacin cuidadosa, debera ser efectuada antes de que
cualquier plan sea desarrollado para la construccin de la planta, o
aun antes de que el tipo de planta sea determinado.El mtodo ms
simple y confiable para determinar la compatibilidad de dos o ms
aguas, es mezclarlas y observar los componentes formados y los
precipitados resultantes, para luego proceder al anlisis de tales
precipitados. CALIDAD DEL AGUA
Despus de que las caractersticas del agua han sido determinadas,
se debe considerar el tratamiento al que el agua debe ser sometida
para obtener la calidad deseada.El agua puede contener bixido de
carbono, cido sulfhdrico y oxgeno. El problema mayor es el de la
corrosin. Los gases disueltos pueden ser eliminados por aeracin y
tratamiento qumico, siendo muchas veces necesario el empleo de
inhibidores de corrosin.Si el cido sulfhdrico y el bixido de
carbono libre estn presentes en apreciables cantidades, es
necesario eliminar estos gases por aireamiento y tratamiento
qumico. El agua que contiene una alta cantidad de bixido de carbono
libre, pero no oxigeno ni cido sulfhdrico, puede ser inyectada a
travs de sistemas cerrados con resultados satisfactorios,; sin
embargo, cuando el aire llega a introducirse en el sistema, la
potencia corrosiva del bixido de carbono ser intensificada por la
presencia de oxgeno. Muchas aguas superficiales que pueden ser
usadas para la inyeccin estn casi saturadas con aire. Esta agua
deberan ser tratadas en sistemas abiertos para volverlas menos
corrosivas y ms estables.La materia suspendida debe ser eliminada
por sedimentacin o filtracin. El agua puede incluir una variedad de
materiales tales como: bario, estroncio, hierro y calcio, en
solucin con sulfatos, sulfuros carbonatos y radicales xidos. Los
compuestos ms problemticos son los de hierro, principalmente en la
forma de hidrxido frrico y sulfuro ferroso.Cuando dos aguas son
mezcladas en la superficie o en el subsuelo pueden causar la
formacin de compuestos insolubles. As por ejemplo, si contiene
apreciable cantidad de bario o estroncio soluble y es mezclada con
otra que tiene excesivos sulfatos solubles, sulfato de bario o
estroncio insoluble ser precipitado. Este hecho puede ocurrir en la
planta de tratamiento, dentro del sistema de distribucin e
inyeccin, o en el yacimiento a menos que un in sea separado antes
de la inyeccin.Una de las principales causas del taponamiento de
los poros de la arena es la presencia de microorganismos en el agua
de inyeccin, algas, bacterias y otras materias orgnicas
introducidas o fomentadas dentro de un yacimiento petrolfero,
pueden multiplicarse rpidamente hasta que los poros en la cara de
la arena o dentro la formacin sean parcialmente taponados,
reduciendo de este modo la inyeccin del agua y la consecuente
recuperacin de petrleo.El material suspendido es efectivamente
eliminado por filtracin. El crecimiento de las bateras puede ser
controlado por la adicin de agentes esterilizantes o bactericidas.
LOCALIZACIN DE LA PLANTA.
Los factores dignos de consideracin en la seleccin del sitio
para una planta de tratamiento son: adecuado espacio, proximidad a
una fuente principal, y disposicin de puntos de inyeccin.El factor
determinante en la seleccin de la ubicacin de una planta es
probable que sea la proximidad del suministro principal del agua, y
no los puntos de inyeccin, que estarn, en lo posible, esparcidos
razonable y uniformemente a travs del rea de inyeccin. Sin embargo,
una planta situada cerca del centro del rea puede ser ms
econmica,.El siguiente factor de importancia en la seleccin de la
ubicacin es la topografa del terreno. Un ahorro substancial en el
costo original y en la operacin y mantenimiento de la planta puede
ser efectuado, minimizando el nmero de bombas, a causa de los
efectos de la gravedad sobre el agua de la instalacin. CAPACIDAD DE
LA PLANTA.
Es econmicamente impracticable emplear un equipo de tratamiento
a toda su capacidad para una pequea cantidad de agua requerida en
una inyeccin piloto. En lo posible, el equipo debe tener la precisa
capacidad para tratar y manejar el agua necesaria para la inyeccin
piloto.Cuando el proyecto es extendido al trmino de la operacin
piloto, el equipo original puede ser empleado agregando unidades
Standard conforme se necesiten. Es una prctica enteramente econmica
utilizar los mismos filtros, bombas, tratadores, y otras unidades,
durante todo el tiempo que dura el proyecto. TIPOS DE PLANTAS
Despus de que las caractersticas del agua a ser tratada han sido
determinadas, la decisin ser efectuada en cuanto a si se emplear un
sistema de tratamiento abierto o cerrado.Sistemas Cerrados.- Los
sistemas cerrados pueden ser definidos como aquellos en los cuales
la planta es diseada para evitar el contacto del agua con el aire,
impidiendo de este modo reacciones de oxidacin-reduccin, con la
consecuente precipitacin de slidos y la subsiguiente solucin de
excesos atmosfricos de oxgeno en el agua.En el sistema cerrado, el
agua del suministro es descargada en un tanque de almacenamiento
que tiene un sello de petrleo en el tope del agua o gas natural
encima, la presin de agua es reducida a la atmosfrica, permitiendo
que parte de los gases escapen. Del tanque de almacenamiento el
agua es bombeada a los pozos inyectores mediante bombas de alta
presin.
Figura 27: Produccin de la fuente de Inyeccin de AguaFuente:
Ministerio de HidrocarburosCuando el agua del aprovisionamiento y
la del yacimiento son compatibles y estables, y cuando el problema
es solamente de filtracin, separacin y esterilizacin, entonces el
sistema cerrado es usado sin peligro.En este sistema todos los
tanques, bombas, tratadores, y sistema de caeras deben ser a prueba
de escapes o filtraciones. Adems, es bueno minimizar el nmero de
unidades mecnicas y emplear un sistema de caeras tan simple como
sea posible.Las ventajas de este sistema son la baja inversin
inicial, el mantenimiento barato y la fcil operabilidad.Sistemas
Abiertos.- En estos sistemas, no se hace ningn esfuerzo para
excluir el aire de la planta. Por el contrario, en la mayora de
tales plantas el agua es aireada intencionalmente para oxidar los
compuestos ferrosos y manganosos a los estados de frrico y mangnico
insolubles. Los gases acidificados disueltos son liberados, el
valor del pH se eleva y la sper saturacin de carbonatos del agua es
reducida.El agua procedente del suministro es introducida en un
estanque de sedimentacin, pasando previamente a travs de un
aireador. Para acelerar el proceso de sedimentacin coagulantes son
agregados: el alumbre combinado con bicarbonatos en el agua forma
el hidrxido de aluminio, el cloruro frrico es usado como
coagulantes cuando el bario est presente; un lcali generalmente
cal, puede ser aadido en cantidades controladas para que reaccione
con el bixido de carbono libre y los bicarbonatos, formndose
precipitados de carbono, y por tanto estabilizndose el agua. Las
substancias qumicas son mezcladas con el agua mediante un
alimentador dosificador en una cmara de mezcla. Esta cmara de
mezcla est situada entre el aireador y el estanque de
sedimentacin.La coagulacin efectiva reduce el tamao del estanque de
sedimentacin requerido para la carga de agua dada. La adecuada
dimensin del estanque de sedimentacin, el uso efectivo de
substancias qumicas, y la estratgica colocacin de los tabiques,
detienen el agua por suficiente tiempo como para que la mayora de
los slidos suspendidos se asienten. Esto es de vital importancia,
puesto que de no suceder as, se corre con el riesgo de que los
filtros sean sobrecargados o no operen a su mxima eficiencia.Del
estanque de sedimentacin el agua va hacia los filtros para
completar el trabajo realizado en el estanque. Los filtros pueden
ser del tipo rpido o a presin que son ms empleados o bien, estar
constituidos por depsitos abiertos donde el agua fluye por
gravedad. Tpicamente el filtro esta rellenado con roca triturada,
grava y arena o antracita.Cuando los filtros llegan a ser taponados
pierden su eficiencia y requieren un relavado para eliminar los
residuos depositados. El relavado es el proceso de invertir la
direccin del flujo, bombeando agua desde el tanque de agua tratada
o limpia (clear tank) hacia los filtros, para luego descargarla a
un estanque de relavado (backwash pond) o estanque de
sedimentacin.4.1.- FUNDAMENTOS TERICOS
4.1.1.- FUNDAMENTOS DE LA QUMICAPara el tratamiento del agua de
manera inteligente son necesarios algunos conocimientos bsicos de
la qumica aplicada a la inyeccin como son la diferencia entre los
elementos y compuestos, tomos y pesos atmicos, las molculas y su
peso molecular, los iones, radicales y pesos equivalentes. Las
diferencias entre cidos bases y sales, y el mtodo para expresar sus
concentraciones.
4.1.2.- FUNDAMENTOS DEL AGUAEs necesario conocer la composicin y
los efectos de diferentes variables en su comportamiento por lo
cual se har un estudio bsico del agua y el agua para la
inyeccin.Efectos de la composicin del agua: Conductividad del agua.
pH del agua Gases disueltos Variables fsicas Propiedades fsicas y
qumicas Calidad del agua4.1.3.- FUNDAMENTOS DE LA INYECCIN DE
AGUAPara todo proceso de recuperacin secundaria o terciaria debemos
tener nociones bsicas de lo que vamos a realizar y de que depende
para su realizacin, en nuestro caso se tratara de recuperacin
secundaria, por lo cual debemos tener en cuenta lo siguiente:
Planificacin desde el punto de vista de ingeniera Criterio para la
seleccin de un pozo inyector Factores de infectividad Tipos de
fuentes Tipos de sistemas Procesos bsicos para el tratamiento del
agua Factores que controlan el tratamiento del agua de inyeccin
4.2.- PROCESOS FSICOS PREVIOS A LA INYECCINLa finalidad del uso
de quimicos para el tratamiento de aguas de inyeccion, es de
eliminar basicamente los solidos suspendidos, el oxigeno disuelto y
los microorganismos.
4.2.1.- DESBASTEEste tipo de procedimiento se hace para evitar
la obstruccin de materiales de gran tamao a la entrada de la bomba;
para esto se realizan tres tipos de desbaste: Desbaste fino ( 3 a
10 mm ) Desbaste medio ( 10 a 25 mm ) Predesbaste ( 50 a 100 mm
)
4.2.2.- DESARENADOEl agua desde su captacin trae consigo
diferentes tipos de materiales menores al dimetro de 3 mm que es el
menor del desbaste, este tipo de partculas pueden ser problemticas
ya que se pueden sedimentar y formar despus intrusiones o
taponamientos, entre los cuales tenemos las arenas, las gravas,
etc.
Este tipo de material debe ser eliminado mediante el uso de
hidrociclones
4.2.3.- CLARIFICACINLa clarificacin no es ms que la presencia de
pequeas partculas orgnicas o minerales que al absorber la luz dan
un tipo de coloracin, las cuales se mantienen en suspensin y son
difciles de sedimentar.
Para la eliminacin de este tipo de partculas se usan qumicos
floculantes, lo que permite generar un floculo gelatinoso que hace
la vez de una red que recolectas y agrupa las pequeas partculas
coloidales, solidos suspendidos o materia prima organica presentes
en el agua.
4.2.4.- FILTRACINLos filtros son muy necesarios, ya que estos
permiten la expulsin de materiales organicos u otro tipo de
material que pueda generar obstruccion en la tuberia. La filtracion
es el principal metodo utilizado para clarificar el agua en las
operaciones petroleras. Podramos recalcar que para un
funcionamiento ptimo el filtro requiere dos pasos: Filtracion
remueve los solidos suspendidos del agua. Los solidos suspendidos
lavados deben ser removidos del agua.
El cuidado que se debe tener en los filtros depende de la presin
con la que se ejerza y la gravedad del fluido, que puede ser de 2 a
4 Gal/min.Para el lavado de filtros se utilizan tasas de 10 a 25
Gpm/ft2, y el metodo depende del filtro usado.
4.2.5.- ELIMINACIN DE GASES DISUELTOSSi frecuentemente es
deseable la remocin de gases tales como O2, H2S, o CO2 del agua
para reducir la corrosividad. La concentracin del gas disuelto en
el agua puede ser reducido a pocas partes por milln por los
mecanismos ya mencionados, como sea es requerido quimicos que hagan
que esta tasa de gases sea cero.El mecanismo para la remocion de
cualquier gas en solucion es gobernada por tres factores.
TEMPERATURALa solubilidad de gases en el agua disminuye a medida
que esta gana calor: ELIMINACIN DE OXIGENO DISUELTOLa solubilidad
del oxigeno en el agua est en equilibrio con el aire y la presin
atmosfrica como se muestra en la figura ELIMINACIN DE SULFUROS DE
HIDROGENO
4.2.5.5.1.- MTODO MECNICOEl orden para mecanicamente remover
sulfuros del agua, deberia ser en forma de gas disuelto.En valores
de pH menores que 5, todos los sulfuros disueltos en agua existen
virtualmente como gas H2S, como el pH sube, mas y ms los iones de
H2S son formados HS- y S=. Asi para maximizar el mecanismo de
remocin de sulfuros, el pH debe ser lo suficientemente bajo dentro
del rango de cido para convertir ms de este compuesto.
AERACINEsta puede ser usada para la remocion de H2S del agua.
Este procedimiento satura el agua con aire asi como muchas veces
causa muchos problemas asi mismo los resuelve.
Existen una razon teorica para este procedimiento y es que el
oxigeno reacciona con el sulfuro formando agua y dejando azufre
libre. Pero la reaccin es lenta y el principal mecanismo de aeracin
es el despojo mecnico.
4.2.5.5.2.- MTODO QUMICOLos quimicos oxidadores y los aldehidos
pueden ser usados para remover los sulfuros de hidrogeno del agua.
Los oxidadores mas comunmente usados en facilidades aguas
petroleras son: el cloro el dioxido de cloro y el peroxido de
hidrogeno.
4.2.5.6.- ELIMINACIN DEL DIXIDO DE CARBONOLa cantidad de dioxido
de carbono que puede ser removido del agua depende del pH del
agua.
4.2.5.6.1.- AERACINAeracin puede ser usada para la remocin de
dixido de carbono, como este es removido, el pH aumenta, y se
pueden formar escalas. Tambin la entrada de aire aumenta la
corrosividad.
4.2.5.6.2.- TANQUE DESGASIFICADOREste proceso es usado para la
remocion de CO2, este puede ser usado indirectamente para el
control de escala ya que baja el pH de 4 a 5 (convirtiendo a todos
los bicarbonatos a CO2) y luego este pasa a un tanque de despojo
donde el pH es neutralizado. Este procedimiento tiene la ventaja de
que solo remueve H2S disuelto y cualquier oxigeno disuelto.
Se muestra una figura de una torre de desaeracion
4.2.6.- TRATAMIENTO BACTERIOLGICOEl tratamiento bacteriologico
comun es realizado con cloro, el cual al reaccionar con el agua
genera acido hipoclorito, el cual mata las bacterias presentes. La
reaccion se muestra a continuacion:Cl2 + 2H2O 2HCl + 2OHHClO ClO- +
H+
Otro tipo de biocida es el DC 27, inyectados con una bomba, que
van desde los puntos de depsito hasta el punto de inyeccin, el cual
esta despus del hidrocicln. La dosificacin del hipoclorito debe ser
menor al 1.5 ppm antes de la entrada del filtro, y a la entrada de
la torre de desoxigenacion en un rango de 0.3 ppm 0.5 ppm de cloro
residual, garantizando asi la eliminacin de bacterias u otros
elementos nocivos.
Por lo general para evitar la inmunidad bacterial al biocida, se
Batchea en a la salida del tanque de almacenamiento de agua limpia
con diferentes tipos de biocidas, entre los que tenemos DC- 340 o
DC 360 los cuales se alternan pasando un dia. La inyeccin de
qumicos se la realiza en varios puntos, entre los que tenemos los
puntos de captacin, como tambin en la planta de tratamiento de
agua.
4.2.7.- TRATAMIENTO ANTI-CORROSIVOEl tratamiento anticorrosivo
siempre se le da al agua, ya que esta siempre tiende a ser
ligeramente corrosiva con el hierro. La presencia de cromatos y
fosfatos inhiben o reducen la corrosin, pero otras sustancias como
las sales, cidos, sulfuros de hidrogeno, el dixido de carbono y el
oxigeno incrementan su corrosividad. El mayor problema se presenta
con el oxigeno disuelto ya que este favorece a la corrosin del
hierro.
Los puntos donde se inyectan anti-corrosivos en nuestro campo
son: A La Salida Del Tanque de almacenamiento de agua: Se dosifica
anticorrosivo DC 675. El cual es soluble al agua y genera una lmina
que inhibe la corrosin en las superficies metlicas. Se suele
dosificar entre 59 ppm, todo depende del residual de Fe++ presente.
A la salida de las bombas de alta presion: el cual no debe tener un
residual mayor a 0.1ppm. el inhibidor inyectado es el DC 150.
4.3.- TRATAMIENTO PARA EL AGUA DE INYECCIN4.3.1.- EQUIPOS PARA
EL MUESTREO DEL AGUAPara la recoleccin del agua usamos dos tipos de
recipientes: Recipientes plsticos. Recipientes de vidrio.Estos se
utilizan en diferentes sitios de recoleccin: La Fuente En las lneas
de flujo Tanque de almacenamiento del agua En el pozo inyector
Debido a que la composicin del agua varia con respecto al tiempo
esta se debe monitorear en los diferentes tipos de equipos en todos
los niveles del tratamiento esto quiere decir un monitoreo desde
que entra a la planta hasta que esta es inyectada en la
formacin.
4.3.2. PROPIEDADES DEL AGUA A TRATARDentro de las propiedades
del agua ms importantes son: Cationes y Aniones. Hierro, Calcio,
Magnesio, Bario, Sodio. Sulfuros, Bicarbonatos, Carbonatos y
Cloruros. Ph. Alto pH, precipitacion. Bajo pH, corrosion.
Bacterias. Aerobicas (presencia de oxigeno). Anaerobicas (sin
presencia de oxigeno). Solidos suspendidos y disueltos. Petroleo.
Materia organica e inorganica. Turbidez Calidad del agua Gases
disueltos. Temperatura. Conductividad. Calidad del agua.
4.3.3.- PARMETROS REQUERIDOSDurante todo proceso de inyeccin de
agua siempre son requeridos los parmetros establecidos por la
empresa o por el estado, ya que estos son los lmites que se pueden
usar sin causar un mayor dao a la formacin.
Los parmetros requeridos en nuestro campo son:
ParmetrosRangos requeridos
Potencial de hidrogeno 6-7.5
Turbidez (FTU)20
Alcalinidad n/d
Dureza < 150 ppm
Oxgeno disuelto 0.1 ppm
Solidos suspendidos 10 ppm
Indice de estabilidad de Langelier Si < 0.5 corrosivo. Si
> 0.5 incrustante0.5
4.3.3.1.- ALCALINIDADSe refiere a la capacidad del agua para
neutralizar cidos.La presencia de carbonatos (CaCO3), bicarbonatos
(HCO3) e hidrxido (OH) son lo ms comn de la alcalinidad de las
aguas de rio.
4.3.3.2.- CONDUCTIVIDADEl clculo de conductividad se da para
conocer la capacidad del agua para conducir una corriente elctrica,
debida as a la concentracin de sustancias ionizadas en el agua.
La muestra debe ser tomada en el rio y despus del filtro para
ver la relacin de conductividad de la muestra al inicio y al final
del filtro.
4.3.3.3.- DETERMINACIN DE DUREZALa determinacin de la dureza no
es ms que la medicin del contenido de calcio y magnesio en una
muestra por titulacin de un agente orgnico secuestrante llamado
EDTA. Cuando existe cambio de coloracin de rojizo a azulado, se
dice que el calcio y el magnesio fueron secuestrados.
En este tipo de procedimiento se la muestrea en nuestra fuente
ro.4.3.3.4.- PRESENCIA DE HIERROLa presencia de hierro en el
tratamiento de aguas de inyeccin, es un factor muy importante,
debido a que este porcentaje vara mucho dependiendo de la fuente de
abastecimiento.
Por lo general el hierro ocasiona problemas de corrosin,
causando fallas en las tuberas o equipos. Otros de los sitios donde
se generan problemas son a la salida de la torre de des aeracin, a
la salida del tanque de almacenamiento, a la salida de las bombas
(residual mximo de hierro de 0.1ppm) y en los pozos inyectores, por
lo cual se inyecta un inhibidor de corrosin DC 150 a la salida de
las bombas de alta presin. Debido a esto se debe seguir un
monitoreo diario en el cual se toma 1 galn de agua de cada uno de
los pozos inyectores para realizar los anlisis respectivos.
4.3.3.5.- PRESENCIA DE SLIDOS SUSPENDIDOSLos slidos suspendidos
son un gran problema ya que estos se suelen concentran en los
intercambiadores de calor y lineas de agua, generando problemas.
Para determinar la cantidad de solidos suspendidos usamos el mtodo
de mili-poros el cual consta de un filtro de 45 micras de malla
(peso constante), al cual se lo hace pasar por una corriente de
agua de inyeccin hasta que se llene una probeta de 1000 ml entonces
la relacin masa/ volumen nos da la concentracin de slidos en
PPM.
T.S.D = Solidos Totales Disueltos en el agua muestra, ppm.C =
Conductividad Electrica del agua muestra.
Para el clculo de solidos totales se hace una simple suma:ST =
SS + STDDnde:ST = Total de Solidos.SS = Solidos en Suspensin.T.S.D.
= Solidos Totales Disueltos.
4.3.3.6.- PRESENCIA DE SULFATOSLa presencia de los sulfatos es
muy importante debido a que estas aumentan la alcalinidad en las
zonas de calderas o en torres de enfriamiento. A dems que en estas
pueden existir las bacterias sulfatos reductoras, las cuales
generan gran problemas en nuestro campo.
El mtodo usado para la eliminacin de los sulfatos, es hacer que
este se precipite como sulfato de bario en presencia del cloruro de
bario, formndose una suspensin. Para la estabilizacin del pH se
agrega glicerina y cloruro de sodio.
Las muestras para el anlisis de sulfatos se las toma a la salida
de la torre de des aeracin por mtodo qumico, y a la salida del
tanque de almacenamiento, donde los rangos deben ser menores a
1ppm
4.3.3.7.- TURBIDEZEl termino turbidez se refiere a la presencia
de solidos suspendidos en el agua y estos reducen su transparencia,
estos son debidos por los microorganismos, los plancton, el limo o
las arcillas, entre otras, por lo tanto se dice que la turbidez es
el grado de opacidad o dispersion de la luz debida a estos solidos
suspendidos. La unidad que se usa es: la Unidad Nefelometrica de
Turbidez = NTU
4.3.3.8.- CONTENIDO DE OXIGENO DISUELTOEl anlisis de contenido
de oxigeno disuelto se los hace a la salida de la torre
desoxigenadora, al cual se inyecta un atrapador de oxigeno el cual
es el bisulfito de amonio a una tasa de 4GPD. A la salida de la
torre de desoxigenacin debe haber unos 100 200 ppm de O2.Para estos
rangos se recomienda el uso de Kits Vacu-vials para determinacion
de oxigeno disuelto. A la salida del tanque de almacenamiento, debe
haber unos 10 a 20 ppb de O2. A la salida de este, se inyecta un
inhibidor de corrosion.
4.3.3.9.- CONTROL BACTERIALPara el control bacterial se usa el
hipoclorito de sodio, el cual es altamente corrosivo y un biocida.
Se suele bachear 15 galones alternando un dia.
Entre los biocidas tenemos el DC-340 y DC-360, los cuales se los
alternan para evitar la inmunidad de las bacterias.
4.3.3.10.- POTENCIAL DE HIDROGENOEl potencial de hidrogeno es un
medidor de la concentracin de iones de hidrogeno, el pH nos da la
medida de acidez o de alcalinidad de una muestra, su rango esta de
0 a 14, donde 7 es el valor neutro. Los valores por encima de 7
indican alcalinidad, lo que produce precipitacin de CaCO3; caso
contrario acidez que representa corrosin.
Para determinar el pH se usa un potencimetro, el cual usa
electrodos de vidrio sumergidos en la muestra tomada del agua del
pozo inyector. Este aparato debe ser calibrado para dar lecturas en
terminos de pH. Otro sitio donde se puede medir el pH es en la
cabeza del pozo inyector.
CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONESOBSERVACIONES:
Todos los parmetros dentro de normas, con ligero incremento en
los slidos en la llegada del pozo inyector MGD-41La contaminacin
del agua que llega de la batera N3, es alta, siendo controlada como
se puede ver en los resultados obtenidos en la batera N4 .Residual
de amina flmica muy bajo. Se observa tambin en el color del agua
ligera presencia de gas SH2, como en los resultados obtenidos.Se
realiz prueba de admisin al pozo MGD-41, admite 13 bbls/hora, bajo
su admisin.CONCLUCIONESLa planificacin inicial, la evaluacin y la
seleccin correcta del proceso para la inyeccin de aguas son
cruciales y sumamente importantes manteniendo siempre la solucin
mas econmica.
Los datos e informacin colectados en los fluidos de formacin e
inyeccin y cualquier qumico usado deben ser realizados por personal
especializado.
Un buen fluido de inyeccin permite tener buenas tasas de recobro
de petrleo y por ende una proyeccin econmica rentable del
proyecto.
RECOMENDACIN1.- Recomienda mantener dosificacin para continuar
obteniendo calidad ptima y dentro de las especificaciones
requeridas.2.- No olvidar los baches de biocidas en la batera
tres.3.- Para el ligero incremento de slidos se recomienda realizar
limpieza de las lneas a los pozos inyectores.4.- Para incrementar
el residual de amina filmica recomienda dosificar 15 ppm de amina,
para que asilas lneas de inyeccin a los pozos tengan mejor
proteccin. Para as tener ptimos resultados.5.- Es muy importante el
cuidado de las lneas de ah lo indispensable de seguir las
recomendaciones,6.- Tambin se vuelve a recomendar:Drenar tanques y
lneas antes de realizar la inyeccin diaria a los pozos.Todas las
operaciones necesarias para cuidar y optimizar la admisin a los
pozos deben realizarse, como fue recomendado con anterioridad por:
MI-SWACO, Responsable tcnico del campo de NCD y por los
supervisores.7.- Para evitar que baje ms la admisin de los pozos
inyectores se recomienda proceder de la misma manera en que se
realiz el des taponamiento de los pozos inyectores MGD-33
MGD-41.
