failidades de superficie en la inyección de agua
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Descripción de los equipos usados en superficie para la inyección de agua en yacimientos de petróleoTRANSCRIPT
CATALINA MEDRANO BARCODIEGO M. RANGEL JIMÉNEZWILSON JOSÉ PARODI JIMÉNEZ
Facilidades de Superficie en la Inyección de Agua
Escuela de Ingeniería de PetróleosMétodos de Recobro Mejorado
FACILIDADES DE SUPERFICIE EN LA INYECCIÓN DE AGUA
CATALINA MEDRANO BARCO
DIEGO MAURICIO RANGEL JIMÉNEZ
WILSON JOSÉ PARODI JIMÉNEZ
Presentado a:
JORGE MARIO PALMA BUSTAMANTE
Ingeniero de Petróleos M.Sc.
UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS
METODOS DE RECOBRO MEJORADO
Bucaramanga, Febrero 2015
Escuela de Ingeniería de PetróleosMétodos de Recobro Mejorado
INTRODUCCIÓN
Las facilidades de inyección de agua varían considerablemente de un proyecto a otro y
sufren cambios durante las etapas del desarrollo del proyecto (patrones de inyección,
topografía de superficie, caudales de inyección, tipos de pozos, operaciones de campo,
característica del yacimiento). En este trabajo se muestra un esquema global que
pretende resumir como se encuentran diseñadas las facilidades de inyección de agua
generalmente en los campos.
El sistema de facilidades de superficie, es un conjunto de equipos que recoge,
distribuye, trata y almacena los fluidos producidos e inyectados; en el caso de la
inyección de agua, el corazón del sistema es la estación de bombeo, responsable de la
tasa de inyección, presión de inyección (en cabeza y fondo de pozo). En la inyección de
agua se presenta un esquema generalizado distinguible entre las facilidades. Los
problemas comunes en las instalaciones debido a las condiciones de operación son el
deterioro de los equipos y daños del sistema incluso a nivel de yacimiento, sin embargo
la función principal de las facilidades es solventar dichos problemas.
La inyección de agua pretende hacer posible el desplazamiento de los hidrocarburos,
pero para esto se debe previamente condicionar el agua para no dañar el yacimiento,
los pozos, y los equipos. Es donde las facilidades de inyección de agua juegan su
papel, llevando al agua a condiciones optimas
EQUIPOS Y PROCESOS
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Figura. Esquema global de las facilidades.
1. Equipo de Desbaste
Procedimiento realizado para evitar la obstrucción de materiales de gran tamaño a la
entrada de la bomba, se realizan tres tipos de desbastes:
Desbaste fino (3-10mm)
Desbaste grueso (10-50mm)
Pre desbaste (50-100mm)
2. Hidrociclón (desarenado)
Desarenado, es el procedimiento para retirar las partículas con diámetro menor a 3 mm,
y necesario para evitar la erosión (abrasión) de los equipos, taponamientos; esto se
hace mediante el uso de hidrociclones.
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Hidrociclón: es un aparato que multiplica a la fuerza de gravedad 2000 veces,
acelerando el proceso de separación de la arena del líquido que la contiene (agua en
este caso).
La separación con el hidrociclón es realizada por medio de fuerza centrífuga que
empuja las partículas (más pesadas que el líquido) de manera espiral hacia abajo,
hacia una cámara de recolección, mientras que el líquido se mueve hacia arriba en el
centro, hacia la salida en la parte superior. El tiempo de transito de un hidrociclón es de
menos de 1 segundo.
3. Tanque de floculación
Es un tanque donde por agente químicos se genera un floculo gelatinoso que reúne las
partículas las cuales se pueden sedimentar o flotar para su posterior separación
4. Filtros (filtración)
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Equipo destinado para remover partículas finas suspendidas en un líquido, Se hace
pasar por el medio filtrante el líquido que contiene las partículas para su remoción. Los
filtros en pueden ser:
Accionados por gravedad: La gravedad impulsa los fluidos en su dirección
de acción.
Accionados por presión:
Baja capacidad: Cartucho, diatomáceos de arena o cama.
Alta capacidad: Lechos empacados.
5. Desaireadores
Las fuentes de agua en especial las superficiales suelen estar saturadas de oxigeno
entre otros gases disueltos que resultan corrosivos para las facilidades de inyección. El
mecanismo para la remoción de gases es posible por tres aspectos. La ley de Dalton
(de presiones parciales) Ley de Henry (una cantidad de una partícula de gas disuelta en
un líquido es directamente proporcional a las presiones parciales en el gas arriba del
líquido). Y la temperatura que afecta la solubilidad. En las facilidades de inyección de
agua se usan métodos mecánicos de desaireación: Calentadores, Torres despojadoras,
Tanques de desaireación
6. Separador Bifásico y Trifásico (Free Water Knock Out – FWKO)
Bombas de alimentación, bombas booster (alta capacidad para inyección) bombas de
inyección de químicos, tanques de almacenamientos Tratador térmico y electrostático
(gun Barrel), filtros, múltiples de descarga (Manifold), tanques de almacenamiento de
agua.
7. Motores
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Existen motores de combustión interna (gas, crudo, diésel, gasolina) y motores
eléctricos (continua, alterna), su implementación dependerá de la disponibilidad de
alguna energía para moverlos, compatibilidad de ensamble con el equipo existente,
capacidad, etc.
8. Bombas de inyección
Dispositivo para incrementar la presión de un fluido, la presión diferencial entre la
descarga de la bomba y un punto corriente abajo. Estas pueden ser:
Bombas Reciprocantes: incrementan la presión al atrapar un volumen de
fluido a una presión de succión, posteriormente comprimen para darle un
incremento en la presión de descarga.
Bombas centrifugas: Aumentan la presión dentro de la bomba por un
aumento de velocidad dentro de la bomba, convirtiendo la energía cinética
en un aumento en la presión de descarga
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA SELECCIÓN DE EQUIPOS
Compatibilidad de ensamble con el equipo existente, capacidad de equipos,
consumo/disposición de energía, costo actual y futuro de energía, Inversión inicial
(dependiente del tipo de equipos) condiciones de temperatura y altitud.
PRINCIPALES PROBLEMAS EN LOS SISTEMAS DE INYECCION DE AGUA
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Generalmente los problemas que pueden ocasionarse en las facilidades de superficie
para la inyección de agua, algunos están relacionados con un mal tratamiento del agua
disponible para la inyección. A continuación se describen las amenazas, sus
características y los problemas de las mismas.
1. Solidos totales suspendidos: presentes en el agua de inyección, son materia
suspendida o disuelta como solidos finos, arcillas, arenas, limos, carbonatos,
precipitados, incrustaciones, solidos orgánicos e inorgánicos. Causa problemas como:
taponamiento, corrosión, pérdida de inyectividad, daños mecánicos.
2. Bacterias: En el agua de producción utilizada para la inyección se encuentran
poblaciones bacterianas la cual impulsa los procesos de corrosión en los equipos.
Causan problemas como: taponamiento por biomasa y subproductos de su
metabolismo, generación de H2S, alto grado de corrosión, perdida de inyectividad.
3. Disponibilidad y tipo de energía: El tipo de energía definirá significativamente el
diseño y costo de las facilidades, así como el costo de operación. La disponibilidad a
corto plazo podría ser un problema significativo.
4. Corrosión en tubería y equipos: Se da por la presencia de oxígeno, gases ácidos,
bacterias, sólidos disueltos, iones disueltos y minerales presentes en el agua de
inyección.
5. Erosión: se presenta por las partículas sólidas suspendidas en el agua las cuales al
ser arrastradas desgatan las tuberías por abrasión.
6. Taponamiento (reducción de diámetro): Es la formación de escamas y
precipitación de sólidos, se puede dar por la presencia Carbonato de calcio, sulfato de
bario, Sulfato de calcio, sulfato de estroncio.
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7. Fuentes de agua: El caudal de abastecimiento podría disminuir o parar lo que sería
un grave problema, la calidad del agua podría variar, lo que significaría cambiar
constantemente el proceso de tratamiento del agua para la inyección.
CAMPOS CON INYECCIÓN DE AGUA EN COLOMBIA
En Colombia se aplica o ha aplicado el proceso de inyección de agua a escala
comercial en 20 campos petrolíferos, los cuales 5 de ellos se encuentran en la Cuenca
del Valle Medio del Magdalena (VMM): La Cira, Galán, Casaba, Yarigí e Infantas; uno
en la cuenca del Catatumbo: Tibú; 10 en la Cuenca del Valle Superior del Magdalena
Medio (VSM): Palogrande-Cebú, Andalucia Sur, Yaguará, Tello, Rio Ceibas, San
Francisco, Balcón, Dina Cretáceo, Guando y Matachín Norte; 4 en la Cuenca de los
Llanos Orientales: Cusiana, Rio Chitamena, Matanegra, Chichimene.
CONCLUSIONES
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Las facilidades de superficie para inyección de agua, son las que hacen posible
inyectar el fluido eficientemente, ya que optimiza la calidad del proceso y del
fluido, para lograr una producción sin problemas.
Los equipos se deben diseñar según las dimensiones, capacidades de inyección
en el yacimiento, y calidad del agua a emplear.
Gran importancia en la inyección de agua se la lleva la operación, que logra ser
responsable con el medio ambiente, ya que permite el mínimo impacto sacando
el mejor provecho a esta práctica.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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“Manual de tratamiento para inyección de aguas en un campo petrolero” tesis
ingeniería de petróleos por: José Luis Izquierdo Lucero; Raúl Fernando Vélez
Cedeno; Carlos Andrés Game Campuzano Guayaquil Ecuador 2012.
“Metodología integrada para el diseño de un monitoreo de inyección de agua
desarrollado en un campo petrolero” por Johanna Blanco Simbaqueba; Claudia
Lorena Delgadillo Aya UIS 2006.
“Programa de tratamiento quimico para el aseguramiento de la calidad del agua
coproducida con petróleo para su inyeccion – estudio de caso en campo” por
Nathalie Diaz Martinez UIS 2013.
“Estatus de la recuperación mejorada de petróleo en Colombia”, Gustavo Maya y
Ruben Castro, Ecopetrol, 2011.
En línea:
http://www.f-w-s.com/filtros/hidrociclon.html
http://www.anh.gov.co/Asignacion-de-areas/Procedimientos-de-Seleccion/
Procesos%20Anteriores/ronda2007/admin/imagenc29e.jpg?
table=imagen_categoria&field=imagen&id=15
http://www.portafolio.co/economia/produccion-ecopetrol-meta