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  Parecido al hielo sucio, los hidratos consisten en un enrejado de agua en el cual los hidrocarburos ligeros sonfijados. Son compuestos químicos cristalinos de hidrocarburos y agua llamados catratos, un término que denotacompuestos que existen en forma estable pero que no se producen de una la combinación química verdadera de todaslas moléculas involucradas. os hidratos normalmente se forman cuando una corriente de gas es enfriada por debajo desu temperatura de formacion de hidratos. ! altas presiones estos sólidos se pueden formar a temperaturas por arribade "#$%. a formación de hidratos es casi siempre indeseable ya que los cristales pueden causar taponamiento de las

líneas de flujo, de los estranguladores, v&lvulas e instrumentacion' reducen la capacidad de la línea' o causa da(o físico.)sto es especialmente cierto en el estrangulador y v&lvulas de control donde hay grandes caídas de presión ypeque(os orificios. as caídas de presión causan la disminución de la temperatura, y los peque(os orificios sonsusceptibles al taponamiento si se forman hidratos. a formación de hidratos principalmente en restricción del flujo,est& referida como *free+ing-congelamiento.  as dos condiciones mas importantes que promueven la formación de hidratos son -/ el gas estando a lascondiciones apropiadas de temperatura y presión y -# el gas estando por debajo del punto de rocío del agua y quetenga agua libre presente. Para cualquier composición particular del gas a una presión dada hay una temperatura pordebajo en la cual los hidratos se formaran y por arriba en la cual los hidratos no se formar&n. 0onforme la presiónaumenta, la temperatura de formación de hidratos también aumenta. Si no hay agua libre, esto es, agua líquida, loshidratos no se pueden formar. 0ondiciones secundarias como altas velocidades del gas, agitación de cualquier tipo y laformación de un medio de nucleación pueden también ayudar a que se formen los hidratos. )stas condiciones

secundarias est&n casi siempre presentes en las tuberías.  os métodos para prevenir la formación de hidratos incluyen adicionar calor para asegurar que latemperatura esta siempre por arriba de la temperatura de formación de hidratos, bajar la temperatura de formaciónde hidratos con inhibidor químico, o deshidratar el gas así el vapor de agua no se convierta en agua libre. )s tambiénfactible dise(ar el proceso de tal forma que si se forman los hidratos puedan ser condensados antes de taponar elequipo.  !ntes de elegir un método de prevención de hidratos o deshidratación, el sistema operativo deber& seroptimi+ado para minimi+ar los tratamientos necesarios. !lgunos factores generales a considerar incluyen lossiguientes1 -/ reducir las caídas de presión minimi+ando el largo de las líneas y restricciones por longitud de lineas, -#tomar las caídas de presión requeridas a las condiciones m&s c&lidas posibles, y -" checar la economía para aislar las&reas de tuberias frías.  )ste capítulo discute los procedimientos para calcular la temperatura a la cual se formar&n los hidratos a

una presión dada -o la presión en la cual se formar&n los hidratos a una temperatura dada, la cantidad dedeshidratación requerida para asegurar que el vapor de agua no se condense de la corriente de gas natural, y lacantidad de inhibidor químico que debe ser a(adido para disminuir la temperatura de formación de hidratos. 2ambiénse discute la caída de temperatura que ocurre cuando el gas se expande a través del estrangulador. )ste 3ltimo c&lculoes vital para calcular si los hidratos se formar&n en una corriente dada.  )l siguiente capítulo discute el uso de unidades 24 de intercambio de calor para fundir los hidratos cuandose forman, y el uso de calentadores de fuego indirecto para mantener la temperatura del gas por arriba de latemperatura de formación de hidratos. )l capitulo 5 describe los procesos y equipos para deshidratar el gas ymantener que no exista la formación de agua libre. 

Determinación de la Temperatura o Presión de Formación de Hidratos.  )l conocimiento de la temperatura y presión de una corriente de gas en la cabe+a del po+o es importantepara determinar si se puede esperar la formación de hidratos cuando el gas se expande en las líneas de flujo. a

temperatura en la cabe+a del po+o puede cambiar conforme la condiciones en el yacimiento o la velocidad deproducción cambia a través de la vida productiva del po+o. !sí, los po+os que inicialmente fluyen a condiciones a lascuales la formación de hidratos en equipos corriente abajo no es esperada pueden eventualmente requerir prevenciónde hidratos, o viceversa.  Si la composición de la corriente es conocida, la temperatura de hidratacion se pude predecir usando lasconstantes de equilibrio vapor6solido -hidratado. a ecuación b&sica para esta predicción es1

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1.0  (4-1)n

n

 ySUM 

 K 

 = ÷

   7onde1 yn8 fracción molar de los componentes hidrocarburos n en una base seca.  9n8constantes de equilibrio vapor6sólido para los componentes de hidrocarburos n. 

a constante de equilibrio vapor6sólido es determinada experimentalmente y es definida como la proporciónde fracción mol del componente hidrocarburo en el gas en una base seca con respecto a la fracción mol del componentehidrocarburo en el sólido en una base seca. )sto es1

(4 2) nnn

 y K 

 x

 = − ÷

  

7onde xn8 fracción molar del componente hidrocarburo en el sólido n en una base seca. 

as gr&ficas que muestran las constante de equilibrio vapor6sólido a diferentes temperaturas y presionesest&n dadas de la %igura :6/ hasta :6:. Para el nitrógeno y componentes m&s pesados que el butano, las contantes deequilibrio se toman como infinito.

os pasos para la determinación de la temperatura de hidratos a una presión dada son los siguientes1/.Suponer una temperatura de formación de hidratos.#. 7eterminar 9n para cada componente.". 0alcular yn;9n para cada componente.:. Sumar los valores de yn;9n..

a presencia de ?#S no debe pasarse por alto en la determinación de la susceptibilidad del gas para formar hidratos. !concentraciones de ">@ o m&s, los hidratos se formar&n hidratos en los gases de hidrocarburos aproximadamente a lamisma temperatura que el ?#S puro.a tabla :6/ es un ejemplo del c&lculo de la temperatura por debajo de la cual se forman hidratos a :,>>> psia para el

ejemplo de la composición del gas de la tabla /6/. Para este c&lculo, los hidratos se forman a temperaturas por debajode A: $%.

/ Si la composición del gas no es conocida, este procedimiento no puede usarse para desarrollar el punto deformación de hidratos. a figura :6< muestra temperaturas de formación aproximadas como una función dela gravedad y la presión. Por ejemplo, para una gravedad especifica de >.BA de nuestro ejemplo -2abla #6/>,la figura :6< predice una temperatura de formación de hidratos de AB $% a :,>>> psia.

2 CONDENSACIÓN DE !APO" DE A#$A" Cn método para asegurar que los hidratos no se forman es asegurar que la cantidad de vapor de agua en el

gas es siempre menos que la cantidad requerida saturar completamente el gas. 2ípicamente pero no siempre,el gas puede ser saturado con agua en el yacimiento. 0onforme el gas es enfriado con la temperatura del

 yacimiento, la cantidad de vapor de agua contenida en el gas disminuir&. )s decir, el agua se condensar&.: a temperatura en la cual el agua condensa del gas natural es llamada punto de rocío. Si el gas es saturadocon vapor de agua, este es por definición el punto de rocío. a cantidad de agua de vapor saturado en el gasest& dada por la figura :6B.

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a grafica -:.B muestra el contenido de agua en libras de agua por DDscf de gas saturado a cualquier presión ytemperatura. Por ejemplo, a / $% y " >>> psia, el gas saturado contendr& aproximadamente />< lb de vapor de aguapor DDscf del gas. Si hay menos vapor de agua, el gas es no saturado y la temperatura puede disminuir sincondensación del agua.Si el gas es saturado a una alta temperatura y después enfriado a / $%, el agua se condensar& hasta que haya solo/>< lb de vapor de agua dentro del gas. a línea punteada a través de la familia de las curvas muestra la temperatura

aproximada a la cual los hidratos probablemente se formaran a cualquier presión dada. Eote que los hidratos seforman m&s f&cilmente a una presión muy alta.Para evitar que el agua condense conforme el gas es procesado, es necesario la deshidratación del gas -esto es,remover el vapor de agua hasta que la cantidad de vapor de agua restante en el gas sea menos que la requerida parasaturar completamente el gas para todas las condiciones de presión y temperatura. Fa que el gas deshidratado tendr&un punto de rocío bajo, la deshidratación es a veces llamada depresión del punto de rocío. Por ejemplo, si la cantidad devapor de agua en la corriente del gas a ", >>> psig referida anteriormente donde se redujo desde />< lb;DDscf a lb; DDscf, el punto de rocío se podría reducir de / $% a /#A $%. )sto es, su punto de rocío tendr& una depresión por#" $%.a %igura :6B contiene una línea de formación de hidratos aproximada. )sta debería ser usada con cautela, ya que laposición de las líneas depende de la composición del gas. )s mejor calcular la temperatura de formación de hidratos ousar la figura :6< para su aproximación.

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)l gas natural no es un componente puro y el diagrama de Dollier probablemente no estar& disponible.a figura :65 puede ser usada para conseguir una solución r&pida aproximada para la caída de temperatura de unacorriente de gas natural. Por ejemplo, si la presión inicial es :, >>> psi y la presión final es /, >>> psi, GP es ",>>> psi

 y el cambio en la temperatura es 5> $%. )sta curva esta basada en una concentración liquida de #> bbl;DDscf. )ntremayor sea la cantidad del líquido en el gas, m&s baja ser& la caída de temperatura, esto es, mayor el c&lculo detemperatura final. Para cada incremento de /> bbl;DDscf hay una corrección de $% mas fría -la caída de temperatura es />$% mas que la indica por la figura :65.0ualquier otra técnica que puede ser usada para explicar la presencia de un fluido es suponer que el agua y el aceiteen la corriente que pasan a través del estrangulador sin ning3n cambio de fase o pérdida de temperatura. )l gas suponeun enfriamiento a una temperatura dada en la figura :65. a capacidad de calentamiento de los líquidos es entoncesusada para calentar el gas para determinar una temperatura nueva de equilibrio.

HE?HIH7J=)S 2)=DJ7HEKDH0JS/.os productos químicos pueden ser inyectados en el flujo de la producción para bajar el riesgo de formación de

hidratos importantes.#. Cn inhibidor termodin&mico altera el potencial químico de la fase del hidrato de tal manera que el punto de la

formación de hidratos se despla+a a una temperatura m&s baja y ; o una presión mayor.". Leneralmente, un alcohol o uno de los glicoles M usualmente metanol, etilenglicol -)L, o dietilenglicol -7)L 6

es inyectado como un inhibidor. 2odos pueden ser recuperados y recirculados, pero la economía de la

recuperación del metanol no es muy favorable en algunos casos.)l inhibidor m&s com3n en situaciones en el campo de gas, donde el inhibidor no ser& recuperado y rehusado, es elmetanol. )ste relativamente es un inhibidor económico. )l metanol es soluble en hidrocarburos líquidos, cerca del >.

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/#

2,3359

100 32 32

11.0%

W 

 x W 

W 

=−

=)l metanol deseado en la fase liquida8>.// x ##> lb;DDscf 8 #:.# lb;DDscf.

()