gun barrel 1

DESHIDRATACION Y DESHIDRATACION Y DESEMULSIFICACIÓN DE DESEMULSIFICACIÓN DE

CRUDOS:CRUDOS:GUNBARRELGUNBARREL

Universidad Industrial de Santander

DESHIDRATACIÓNDESHIDRATACIÓN

GeneralidadesGeneralidades

Más del 70% de la producción, esta Más del 70% de la producción, esta como emulsióncomo emulsión

El agua ocasiona inconvenientes El agua ocasiona inconvenientes técnicos y económicos, solucionablestécnicos y económicos, solucionables

ORIGEN DEL AGUA EN EL ORIGEN DEL AGUA EN EL CRUDOCRUDO

Agua de formaciónAgua de formaciónAgua de Inyección (dulce o reciclada)Agua de Inyección (dulce o reciclada)

Se puede presentar como:Se puede presentar como:* Agua libre (en baches, es una mezcla)* Agua libre (en baches, es una mezcla)*Agua emulsionada (en pequeñas gotas)*Agua emulsionada (en pequeñas gotas)

IMPUREZAS EN EL CRUDOIMPUREZAS EN EL CRUDO OLEOFILICASOLEOFILICAS

* Hidrocarburos (S, O, N)* Hidrocarburos (S, O, N)* Asfáltenos, gomas, resinas* Asfáltenos, gomas, resinas* Compuestos Naftenicos* Compuestos Naftenicos

HIDROFILICASHIDROFILICAS* Salmuera (cloruro de Na, Ca y Mg)* Salmuera (cloruro de Na, Ca y Mg)* Otras sales inorgánicas (So* Otras sales inorgánicas (So44, , CoCo33))* Sedimentos (arcilla, arena, lado de * Sedimentos (arcilla, arena, lado de

perforación) perforación) * Sólidos filtrables (sulfuros metálicos y * Sólidos filtrables (sulfuros metálicos y

óxidos)óxidos)* Metales pesados (Ni, As) * Metales pesados (Ni, As)

PROBLEMAS QUE CAUSAN LAS PROBLEMAS QUE CAUSAN LAS IMPUREZASIMPUREZAS

CorrosiónCorrosiónIncrustacionesIncrustacionesEnsuciamiento Ensuciamiento TaponamientoTaponamientoDesactivación de catalizadoresDesactivación de catalizadoresErosiónErosiónMayor consumo de energía en Mayor consumo de energía en calentamientocalentamiento

LA MEZCLA DE AGUA - ACEITELA MEZCLA DE AGUA - ACEITE

Agua – Aceite son inmisiblesAgua – Aceite son inmisibles

Gotas de la fase dispersa > 1-5 Gotas de la fase dispersa > 1-5 micrones, separación naturalmicrones, separación natural

Gotas de fase dispersa < 1-5 Gotas de fase dispersa < 1-5 micrones, emulsiónmicrones, emulsión

DESEMULSIFICACIÓNDESEMULSIFICACIÓN

EMULSIONES• Combinación de 2 líquidos inmiscibles, uno de los cuales esta disperso en el otro• Una emulsión es estable sino se rompe con algún tratamiento• Para una emulsión estable se necesita: * Inmiscibilidad de los líquidos * Debe haber suficiente agitación * Debe existir un agente emulsificante (asfaltos, resinas, ácidos orgánicos)

• El líquido disperso es llamado fase interna, discontinua o dispersa• El líquido que envuelve la fase dispersa es la fase continua o fase externa

TIPOS DE EMULSIONESTIPOS DE EMULSIONESNormalNormal

Fase dispersa – agua Fase dispersa – agua Fase continua – aceiteFase continua – aceite

Inversa Inversa Fase dispersa – aceiteFase dispersa – aceiteFase continua – agua Fase continua – agua

Normal, dos fuerzas opuestasNormal, dos fuerzas opuestas* La película del emulsificador* La película del emulsificador* La tendencia de las gotas de agua a * La tendencia de las gotas de agua a

coalescer coalescer

ESTABILIDADESTABILIDAD DE LAS DE LAS EMULSIONESEMULSIONES

Depende de varios factores que son:Depende de varios factores que son:

* Agente emulsificante* Agente emulsificante

* Viscosidad* Viscosidad

* Gravedad específica* Gravedad específica

* Porcentaje de agua * Porcentaje de agua

* Edad de la emulsión* Edad de la emulsión

AGENTE EMULSIFICANTEAGENTE EMULSIFICANTEDetermina cuan estable es la emulsiónDetermina cuan estable es la emulsión

Película que se forma alrededor de las Película que se forma alrededor de las gotas e impide su coalescenciagotas e impide su coalescencia

Tenemos entre otros:Tenemos entre otros:

* Asfalto* Asfalto

* Carbón * Carbón

* Varios tipos de sales* Varios tipos de sales

* Ácidos orgánicos * Ácidos orgánicos

* Arcillas* Arcillas

* Partículas sólidas finamente divididas* Partículas sólidas finamente divididas

DESTRUCCIÓN DEL AGENTE DESTRUCCIÓN DEL AGENTE EMULSIFICANTEEMULSIFICANTE

Romper una emulsión implica Romper una emulsión implica neutralizar sus propiedadesneutralizar sus propiedades

Entre los procedimientos están:Entre los procedimientos están:

* Aplicación de químicos* Aplicación de químicos

* Aplicación de calor * Aplicación de calor

* Por efecto de la corriente eléctrica * Por efecto de la corriente eléctrica

VISCOSIDADVISCOSIDAD

Resistencia al flujoResistencia al flujo

Viscosidad Viscosidad ∞ 1/temperatura∞ 1/temperatura

Coalescencia de gotas ∞ 1/viscosidadCoalescencia de gotas ∞ 1/viscosidad

GRAVEDAD ESPECÍFICAGRAVEDAD ESPECÍFICA

Densidad de una sustancia/densidad Densidad de una sustancia/densidad del aguadel aguaJuega un papel importante en la Juega un papel importante en la estabilidad de la emulsiónestabilidad de la emulsiónCrudo con alta GE (pesados), mayor Crudo con alta GE (pesados), mayor suspensión de gotas de aguasuspensión de gotas de aguaAguas más ligeras depositan más Aguas más ligeras depositan más lentamentelentamente

PORCENTAJE DE AGUAPORCENTAJE DE AGUA

Factor importante en la estabilidad de Factor importante en la estabilidad de la emulsiónla emulsión

En general, alto % de agua, menor En general, alto % de agua, menor estabilidad de emulsiónestabilidad de emulsión

EDAD DE LA EMULSIÓNEDAD DE LA EMULSIÓN

En general, mayor tiempo, emulsión En general, mayor tiempo, emulsión más establemás estable

Es recomendable tratarla lo más Es recomendable tratarla lo más rápido posiblerápido posible

GUNBARRELGUNBARREL

Es un tanque de Lavado Es un tanque de Lavado y asentamiento que y asentamiento que permite el rompimiento permite el rompimiento de las emulsiones que de las emulsiones que vienen del separadorvienen del separador

GUNBARRELGUNBARREL

PARTES PRINCIPALES DE UN PARTES PRINCIPALES DE UN GUN BARRELSGUN BARRELS

LINEA DE ENTRADALINEA DE ENTRADA

TUBERIA CONDUCTORATUBERIA CONDUCTORA

EL CUERPO O TANQUEEL CUERPO O TANQUE

LINEA DE SALIDA DEL AGUALINEA DE SALIDA DEL AGUA

LINEA DE SALIDA DEL ACEITELINEA DE SALIDA DEL ACEITE

LINEA DE ENTRADALINEA DE ENTRADA

ES LA TUBERIA QUE CONDUCE LA ES LA TUBERIA QUE CONDUCE LA EMULSION (AGUA Y ACEITE) DEL EMULSION (AGUA Y ACEITE) DEL SEPARADOR HACIA EL GUN BARRELSSEPARADOR HACIA EL GUN BARRELS

TUBERIA CONDUCTORATUBERIA CONDUCTORA

TAMBIEN CONOCIDO COMO BOOT, TAMBIEN CONOCIDO COMO BOOT, FLUME.FLUME.

FUNCIONESFUNCIONES

SEPARAR EL GAS DE LA EMULSIONSEPARAR EL GAS DE LA EMULSION

TANQUE AGITADOR PARA PREVENIR TANQUE AGITADOR PARA PREVENIR LAS PEGAS DE EMULSION.LAS PEGAS DE EMULSION.

EXPANDIR LA EMULSIONEXPANDIR LA EMULSION

EL CUERPO O TANQUEEL CUERPO O TANQUE

CONTIENE LA CAPA DE AGUA, CONTIENE LA CAPA DE AGUA, EMULSION Y CAPAS DE ACEITES EMULSION Y CAPAS DE ACEITES LIMPIOSLIMPIOS

PERMITE LLEVAR UN CONTROL DE PERMITE LLEVAR UN CONTROL DE TIEMPO PARA EL ACEITE Y EL AGUA.TIEMPO PARA EL ACEITE Y EL AGUA.

LINEA DE SALIDA DEL AGUALINEA DE SALIDA DEL AGUA

OPERACIONESOPERACIONES

SALIDA DEL AGUA DE LA EMULSIONSALIDA DEL AGUA DE LA EMULSION

REGULAR LA CANTIDAD DE AGUA EN REGULAR LA CANTIDAD DE AGUA EN EL GUN BARRELS.EL GUN BARRELS.

LINEA DE SALIDA DEL ACEITELINEA DE SALIDA DEL ACEITE

CONDUCE EL ACEITE LIMPIO DEL GUN CONDUCE EL ACEITE LIMPIO DEL GUN BARREL A LOS TANQUES DE BARREL A LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTOALMACENAMIENTO

DISEÑO DEL GUNBARRELDISEÑO DEL GUNBARREL

Producir aceite con un BS&W < 0.5%Producir aceite con un BS&W < 0.5%La pureza de cada componente depende La pureza de cada componente depende del del tiempo tiempo que cada uno gaste en el Tk de que cada uno gaste en el Tk de asentamientoasentamientoLa ubicación del nivel de la interfase fijará La ubicación del nivel de la interfase fijará el tiempoel tiempo– Alto nivel de la interfase: t de asent. de aceite Alto nivel de la interfase: t de asent. de aceite

menor y el t asent. del agua será mayor y menor y el t asent. del agua será mayor y viceversa.viceversa.


El nivel de interfase es controlado con una El nivel de interfase es controlado con una pierna de agua la cual puede ser ajustada pierna de agua la cual puede ser ajustada para cambiar la altura de la misma:para cambiar la altura de la misma:

Altura deAltura de Altura de Altura de Altura de Altura de ρ rel aceite ρ rel aceite

la piernala pierna = (agua en )+[(aceite en)*(----------------)= (agua en )+[(aceite en)*(----------------)

de aguade agua GB GB GB GB ρ rel agua ρ rel agua


DiámetroDiámetro

Donde:Donde: F = Factor corto – circuitante (1.0 para d < 48 in., y F = Factor corto – circuitante (1.0 para d < 48 in., y >1.0>1.0 para d > 48 in.para d > 48 in.

Qo = Rata de flujo de aceite [bopd]Qo = Rata de flujo de aceite [bopd]μμ = Viscosidad del aceite [cp] = Viscosidad del aceite [cp]ΔSG = Diferencia entre gravedades específicas del ΔSG = Diferencia entre gravedades específicas del aceite y el aguaaceite y el aguadm = Diámetro de las gotas de agua [micrones]dm = Diámetro de las gotas de agua [micrones]d = Diámetro del tanque, [in]d = Diámetro del tanque, [in]


Tiempo de retenciónTiempo de retención

Donde:Donde: tr = Tiempo de retención, [min]tr = Tiempo de retención, [min]

F = Factor corto – circuitante (1.0 para d < 48 F = Factor corto – circuitante (1.0 para d < 48 in., y >1.0 para d > 48 in.in., y >1.0 para d > 48 in.

Qo = Rata de flujo de aceite [bopd]Qo = Rata de flujo de aceite [bopd]

h = Altura de la sección de coalescenciah = Altura de la sección de coalescencia

d = Diámetro del tanque, [in]d = Diámetro del tanque, [in]


Tamaño de las gotas de aguaTamaño de las gotas de agua

μoμo > 80 cp > 80 cp

3 cp < μo3 cp < μo < 80 cp < 80 cp

EJERCICIOSEJERCICIOS

1.1. En el gunbarrel que se muestra en la En el gunbarrel que se muestra en la siguiente diapositiva, la altura total del siguiente diapositiva, la altura total del líquido dentro del tanque es la elevación líquido dentro del tanque es la elevación de la línea de salida del aceite, el cual es de la línea de salida del aceite, el cual es 5.5 m [18 ft]. Determine la altura de la 5.5 m [18 ft]. Determine la altura de la pierna de agua a la cual el nivel de pierna de agua a la cual el nivel de interfase se halle justo a la mitad del interfase se halle justo a la mitad del gunbarrel. Las densidades relativas del gunbarrel. Las densidades relativas del aceite y del agua salada son 0.85 y 1.05 aceite y del agua salada son 0.85 y 1.05 respectivamente.respectivamente.

GUN BARREL

SOLUCIÓN 1SOLUCIÓN 1

Altura de capa de aceiteAltura de capa de aceite 0.5*5.5=2.75 m.0.5*5.5=2.75 m.

Altura de capa de aguaAltura de capa de agua 0.5*5.5=2.75 m.0.5*5.5=2.75 m.

Densidad relativa de aceiteDensidad relativa de aceite 0.850.85

Densidad relativa de aguaDensidad relativa de agua 1.051.05

Sustituyendo:Sustituyendo:

Hwl = (2.75)+[(2.75)*(0.85/1.05)]Hwl = (2.75)+[(2.75)*(0.85/1.05)]

Hwl = 4.98 mHwl = 4.98 m

EJERCICIOSEJERCICIOS

2. Calcule el diámetro del gunbarrel dados los 2. Calcule el diámetro del gunbarrel dados los siguientes datos:siguientes datos:Gravedad del aceite:Gravedad del aceite: 40º API40º APITasa de flujo de aceite:Tasa de flujo de aceite: 2000 2000 [bpd][bpd]Temperatura del aceite a la entrada: 90º FTemperatura del aceite a la entrada: 90º FGravedad específica del agua:Gravedad específica del agua: 1.041.04BS&W a la entrada:BS&W a la entrada: 10%10%BS&W a la salida:BS&W a la salida: 1%1%Viscosidad del aceite:Viscosidad del aceite: 7.0 [cp]7.0 [cp]


Calculo la GE del aceiteCalculo la GE del aceite

Calculo el diámetro de las partículas de Calculo el diámetro de las partículas de agua; como la viscosidad del aceite es agua; como la viscosidad del aceite es 7.0 entonces empleo la segunda ecuación7.0 entonces empleo la segunda ecuación


Asumiendo F = 1.2 Teniendo todos los Asumiendo F = 1.2 Teniendo todos los parámetros entonces calculo:parámetros entonces calculo:

gun barrel 1

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