practico 5 - deshidratación del petróleo crudo

7/24/2019 Practico 5 - Deshidratacin Del Petrleo Crudo

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Produccin IaTP N 5 Deshidratacin del Petrleo Crudo

1) Enumere los tipos de qumicos ms comunes utiliados comodesemulcionantes ! e"plique su acti#idad como tal$

%steres&buenos deshidratadores, asentamiento lento de las gotas de agua,

los steres-glicoles reducen la interface petrleo-agua. La sobredosisprovoca emulsiones inversas (o/w).Diep"idos: son ecelentes deshidratadores, asentamiento lento de lasgotas de agua.'retanos&buenos deshidratadores, asentamiento lento de las gotas deagua.(esinas&buenos deshidratadores, asentamiento r!pido de la gota de agua,mo"a a los slidos, dan un agua separada limpia.Polialquilenos& pobres deshidratadores, asentamiento lento de las gotasde agua.

licoles&re#uieren ser me$clados para la ma%or&a de las aplicaciones.

*ul+onatos& pueden deshacer virtualmente cual#uier emulsin, buenoshumectantes de slidos % buen mane"o de agua. La sobredosis no causaemulsiones inversas petrleo (o/w), pero puede causar la deposicin depart&culas de 'e (sulfuro de hierro).

Poliesteraminas: surfactantes violentos, deshidratan con pe#ueasdosi*caciones, sobredosis producen emulsiones inversas (o/w) fuertes.

,enoles o"ialquilados: buenos agentes humectantes, usados en me$clas,desemulsionantes pobres.

Poliaminas o"ialquiladas&ecelentes desemulsionantes, asentamiento delas gotas de agua lento.

-lcanolaminas& asentamiento de las gotas de agua r!pido, regularrendimiento.

.) /Por qu0 dee minimiarse el calor utiliado en un tratadorcalentador2 Identi3car criterios para determinar el mnimoconsumo en un tratamiento t0rmico$

+l calor usado en un tratador calentador debe minimi$arse, %a #ue estoprovoca la liberacin de los hidrocarburos m!s vol!tiles del petrleo crudo.+sta prdida de los hidrocarburos livianos resulta en un encogimientoapreciable del volumen % en una reduccin de la gravedad del crudocalentado. Las depositaciones de co#ue sobre los tubos de fuego puedenrepresentar problemas ocasionales.riterios para determinar el m&nimo consumo:La regla del tratamiento por calor es 0no sobrecalentar1, de esta manera seminimi$a el encogimiento del volumen % la prdida de gravedad delcrudo. Las temperaturas del tratamiento var&an entre 23 4 563 7'

dependiendo de la gravedad del crudo % del tipo de emulsin.+l costo del tratamiento trmico depende directamente del precio delcombustible. +n un tratamiento trmico, el m&nimo consumo est!

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relacionado con la temperatura del punto de enturbiamiento % la del puntode escurrimiento.+s aconse"able sacar toda el agua libre antes #ue el crudo entre en untratador trmico, %a #ue el calor re#uerido para la deshidratacin ser!

etremadamente ma%or al #ue se re#uerir&a en un crudo #ue solo contengaagua emulsionada.La energ&a re#uerida para un crudo con agua emulsionada se muestra en lasiguiente *gura:

9;: un calentador re#uiere f, pero solamente re#uiere 863 =tu para aumentar latemperatura de 8 barril decrudo en 8>f.

4) Enumere las #entaas ! des#entaas de un tratador6calentador$ 7usti3que las respuestas$

8entaas&

8- (educe la #iscosidad de la +ase continua& ?educiendo laviscosidad de la fase continua de petrleo se intensi*ca las colisionesde las gotas % se incrementa el rgimen de sedimentacin de lasgotas de agua. @n aumento de 83 7' en la temperatura puede reducirla viscosidad en un factor de 5.

5- Incrementa el mo#imiento ! la con#eccin natural& +l aumentode los movimientos =rownianos % las corrientes conectivas naturalesen la emulsin intensi*can % aumentan la coalescencia de las gotas.


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los #u&micos desemulsionantes % una coalicin de gotas m!sfrecuente.

6- ,unde o disuel#e para3nas& Bisuelve los slidos paraf&nicos #uepodr&an estar estabili$ando la emulsin.

C- Deilita el 3lm inter+acial&Bebilita las pel&culas #ue rodean lasgotas de agua favoreciendo la coalescencia de las mismas.

Des#entaas&

8- *e e#aporan los 9C ms li#ianos&+l calentamiento favorece lavolatili$acin de los hidrocarburos m!s livianos. +sta prdida dehidrocarburos resulta en un volumen apreciable de encogimiento % enperdidas de gravedad 7 del petrleo calentado.

5- Costo de comustile& +l costo del calentamiento aumenta a

medida #ue crece el precio del combustible.


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Las gravedades se deben dar a la temperatura de operacin, puesto #uelo efectos de la temperatura pueden ser importantes.

5$ Pre#er el m"imo ! mnimo porcentae de a:ua producida$

+l contenido de agua es importante, desafortunadamente es dif&cilpredecir este contenido. +n un %acimiento con empu"e por agua laproduccin de agua puede incrementarse r!pida e inesperadamente.

A$ ;"ima ! mnima presin de operacin de la unidad detratamiento$

La presin de operacin es importante, %a #ue el sistema ser! diseadoen funcin de esta presin. uanto ma%or es la presin de operacin, losG livianos se mantendr!n disueltos en el petrleo, ser! ma%or lagravedad 7.

B$ P admisile a tra#0s del equipo$

$ 8iscosidad del petrleo a cuatro temperaturas en el ran:o detemperatura del tratamiento @eemplo B61 ,)$

+s necesaria para determinar la velocidad de deposicin, o estimar lostiempos de residencia en la instalacin, % como gu&a para la seleccin deltratador. La ;H B


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1.$ *alinidad ! cantidad de a:ua disponile para dilucin@anlisis del a:uaG si est disponile)$

+s importante conocer la cantidad % las caracter&sticas del agua de

dilucin, %a #ue de esto depender!n los mtodos utili$ados para eldesalado.

14$ Tipo de electricidad disponile$ @+recuenciaG #oltaeG+aseG potencia)$

+l tipo de electricidad disponible es importante en el diseo del tratadorelectrost!tico.

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+l tipo de #u&mico adecuado para romper una determinada emulsin seestablece mediante el test de la botella. dem!s del #u&mico #ue sedebe agregar, el test informa el tiempo de retencin necesario para #uese produ$ca la ruptura de la emulsin % la temperatura a la cual se debe

reali$ar el tratamiento.

1$ (equisitos del a:ua de salida$

+l agua producida debe ser tratada para su disposicin *nal, %a searein%ecciJn a la formacin para mantener la presin del reservorio, o enpo$os profundos con distancias adecuadas de las $onas con Geconmicamente recuperables.

1F$ Descripcin :eneral del campo ! esquema +sico deplanta con su posile localiacin$

5) De3na distriucin del tiempo de residenciaG canaliacinGespacio muerto$ /Cmo pueden modi3carse estos parameorar el proceso2

Distriucin del tiempo de residencia&+l tiempo de residencia dentro

del recipiente no es igual para todo el Euido, sino #ue eiste unadistribucin, parte del Euido esta un tiempo corto % parte del Euido esta untiempo largo.Canaliacin&e dice #ue eiste una canali$acin cuando ha% un 0bypass1del Euido % no se produce una buena distribucin de ste dentro delrecipiente.Espacio muerto&+spacio dentro del recipiente en el cual no se produceuna separacin efectiva de las fases, es un espacio del recipientedesaprovechado.ara me"orar el proceso de separacin, se coloca una ba"ante #ue dirige laemulsin por deba"o de la interface agua-petrleo hacia la seccin de lavadode agua. +n la ma%or&a de los tan#ues grandes, un difusor (spreader) se usapara distribuir el Eu"o sobre toda la seccin transversal del tan#ue. +stominimi$a el corto circuito (canali$acin) del Euido, disminu%endo el espaciomuerto.+l difusor divide el Eu"o de entrada permitiendo un contacto m!s &ntimo conel agua, esto a%uda a promover la coalescencia en la seccin de lavado.

C


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lgunos Fun =arrels utili$an platos, chapas acanaladas, #ue permiten ladistribucin del Euido.

K


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A) /Mu0 resultados dee alcanar un tratador6calentadorcorrectamente usado2

@n tratador-calentador correctamente usado debe alcan$ar los siguientesresultados:

a- Besgasi*cado de la emulsin de entrada.b- ?emocin de arenas, sedimentos % agua libre previo al calentamiento.

c- Lavado con agua % calentamiento de la emulsin.d- oalescencia % asentamiento de las gotas de agua.

;odo esto debe lograrse con el menor consumo de combustible posible %con la menor prdida de volumen % 7 en el petrleo.

B) /Cmo se dimensiona un tanque cortador2

@n ;an#ue ortador, tiene cinco partes principales:

8. L&nea de entrada

5. Besgasi*cador


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3,33C pulg (3.86 mm), ascender a la super*cie % ser recogidas. +l diseomostrado en las *guras 8 % 5 son una adaptacin de los separadores .La bota de gas (recipiente colocado a la entrada de la corriente de petrleo,gas % agua) actDa como un pre-separador de gas al disminuir la velocidad

de Eu"o a 3.6 ft/seg (3.86 m/s). +sto permite #ue todo el gas libre (burbu"asde A33 micrones o m!s) ascienda % se separe de la corriente principal. Lal&nea desde la bota hasta la columna ascendente central % la propia columnacentral se disean para velocidades de Eu"o de 5 a A ft/seg (3.C a 8.5 m/s).+stos componentes actDan con"untamente como una presa, distribu%endo elcaudal uniformemente hacia las ranuras superiores.Las ranuras de entrada de este diseo se utili$an como un deEectorperforado, distribu%endo la corriente de agua uniformemente a travs de losplatos separadores. +ste con"unto de ranuras debe tener su*ciente !reapara #ue la velocidad sea de < ft/seg (3.28 m/s) para este diseo % surendimiento. +l largo % el nDmero de ranuras pueden variar, pero cadaranura debe tener como m&nimo 6 pulg (8< mm) de ancho para #ue no se

tapen. +l etremo superior de las ranuras debe estar al mismo nivel o pordeba"o del borde inferior del plato separador superior para tener unrendimiento ptimo.+l espacio entre los dos platos separadores es concretamente el canal deEu"o en este diseo. +l !rea de cada separador debe ser aproimadamentela mitad del !rea del tan#ue. Bebe haber un espacio de 5 ft (3.C8m) comom&nimo entre el borde del separador % la pared del tan#ue para proveerespacio de traba"o durante construccin.Las caer&as de salida corriente aba"o de las ranuras deben estarconectadas a un sifn(water leg) ubicado fuera del tan#ue. pesar #ue laaltura del sifn es a"ustable, se puede usar para regular el nivel de luido

dentro del tan#ue. Mste mantendr! un nivel relativamente constante en elrecipiente % a%uda a mantener la interface agua 4 petrleo por encima delplato separador superior, para una separacin m!s e*ciente. Bebeinstalarse en el tan#ue un etractor de petrleo por encima del platosuperior. Mste tambin controlar! el nivel de luido en el tan#ue.@na fuente auiliar de gas de 3 - 85 psi se utili$a para mantener una capade gas en el espacio de vapor del tan#ue. +sto no solo reduce la corrosinen el recipiente sino #ue tambin reduce el riesgo de eplosin. i se utili$aun tan#ue cnico en el fondo, esto permite recolectar all& los sedimentos.Las pe#ueas burbu"as de gas #ue se separan del petrleo luego de haberpasado por la bota de gas, por efecto del descenso en la velocidad de Eu"o,ser!n liberadas a travs de ventilaciones en cada plato separador % ranuras

ubicadas en la parte superior de la columna ascendente central. +l !reatransversal de las ventilaciones debe ser lo su*cientemente grande para#ue la velocidad no sea mu% grande % el gas no arrastre agua en suascenso.La separacin primaria de petrleo % agua debe ocurrir en el canal de Eu"oentre los dos platos. +l petrleo se acumula en el espacio por deba"o delplato superior % por encima de las ranuras superiores. un#ue esta capa depetrleo favorece la coalescencia de las pe#ueas gotas de petrleo % suetraccin de la corriente principal, puede contaminarse con bacteriasanaerbicas, #ue pueden llegar a ser una fuente de corrosin. +sto puedeminimi$arse tratando la corriente de entrada con bactericidas. Laseparacin secundaria de petrleo % agua ocurre en la regin fuera de losplatos % en el !rea por deba"o del plato inferior. La separacin secundaria

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tambin puede ocurrir en el espacio tran#uilo entre el plato superior % lainterface petrleo-agua.

@sando la ecuacin de toNe, las gotas de petrleo de un di!metro como

minimo de 3.33C pulg (3.86 mm) ascender!n en el agua a la siguientevelocidad:

vT=0.0241(wow )[ ft/min]

vT=0.0122(wow )[mm /s ]+l probable canal de Eu"o en este diseo se indica en la 'igura 5 por unal&nea discontinua.

+ste canal de Eu"o tendr! un largo (en ft o m) de:

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L=1/2 (d2d1 )

La profundidad promedio del canal (en ft o m) puede ser estimada por:h=1/2 (h1+h2 )

+l volumen del canal es:

Vc=

4d2

2h2

4d1

2h12

12(h2h1 )(d1

2+d

2d1+d

2

2 )

) /Cmo pueden resol#erse los prolemas de espuma !para3nas en los tratadores2

@na espuma es, en muchos aspectos an!loga a una emulsin, estaconstituida por glbulos dispersos de gas en ve$ de luido, en fase li#uida.uando se deben separar Euidos con espumas se re#uieren ma%orestiempos de retencin (disminucin de la velocidad de la corriente deentrada) %/o diseos particulares de separador.dem!s de la necesidad de ma%or tiempo de retencin (en muchos casos nose dispone del mismo) es mu% importante para la ruptura de la espuma:

La agitacin, %a #ue provee ma%or velocidad de coalescencia para lasburbu"as de gas, ello se logra con la incorporacin de baOes internos.

La temperatura operativa, la ma%or temperatura de separacinfavorece la resolucin de espumas por#ue reduce la tensin

interfacial (F-L) % la viscosidad. s& como la temperatura favorece lascolisiones entre gotas de agua en la deshidratacin, tambin lo hacecon las burbu"as de gas liberado del crudo.

Dn cuando los separadores m!s usuales en produccin sonverticales (se los pre*ere por su Eeibilidad operativa) los m!se*cientes para el tratamiento de petrleo #ue espuman son loshori$ontales, por#ue proveen ma%or relacin !rea-volumen (ma%orsuper*cie de liberacin de gas).

roductos #u&micos: ual#uier sustancia #ue redu$ca la tensin

super*cial del crudo, a%uda a la remocin del gas, logrando unadisminucin de la formacin de espuma.

9;: ?educir la tensin interfacial con"untamente con la presin (alreducir la tensin interfacial "unto con la presin se permite la epansinde las burbu"as de gas, las #ue se separan por accin de la gravedad, esdecir, por diferencia de densidad).

Las para*nas son hidrocarburos con formulas 8G


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ara resolver los problemas generados por estas se recurre a:

+l agregado de productos #u&micos.

+l aumento de la temperatura (haciendo pasar la produccin por uncalentador) por sobre el punto de solidi*cacin de las para*nas, pero sedebe tener en cuenta #ue al aumentar la temperatura es posible #ue seevaporen algunos livianos, aumentando as& la concentracin depara*nas.

F) /Mu0 in>uencias pueden eercer en la deshidratacin de uncrudo las prcticas realiadas corrientes arria2

Be acuerdo a los dispositivos colocados corriente arriba, la deshidratacin

puede ser m!s efectiva, en menos tiempo % m!s econmica: La colocacin de un 'PQ etraer! la totalidad del agua libre,

ingresando al tratador solo la fase petrleo emulsionada. +n caso de eistir un separador bif!sico o trif!sico no se necesitar! el

desgasi*cador en el tratador. +l agregado de #u&micos desemulsionantes, provoca la separacin

del agua emulsionada.

Bebido a la colocacin de bombas centr&fugas, codos % desviaciones bruscascorriente arriba, las emulsiones se pueden hacer m!s fuertes % ladeshidratacin ser&a m!s costosa. ;ambin el agregado de #u&micos puede

formar emulsiones m!s fuertes.

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Prolemas1) 'na corriente consiste de &

Petrleo 4. pdG .F R-PI

-:ua A5HG *@salmuera) 1G5?(

1 sc+Ol en condiciones detanque

T R,a) (ecomendar un tratador6calentador #ertical con#eniente$

;emperatura del tratamiento S 8K3 R' (*gura K-82 del Hanning Tol 5)

-gua arrastrada S 8A I (*gura A-K del Hanning Tol 5)

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-e supone #ue el C3I del agua libre cae por deba"o de los tubos de fuego,por lo #ue solo se calienta el A3I de sta.-e supone #ue las prdidas de calor son del 5I del calor de servicio.

alculamos la cantidad de agua a calentar:

14.0bwpdbopd

bwpd

arrastrada

arrastrada=

+

Bonde: bwpd S =arriles de agua por d&a.bopd S =arriles de petrleo por d&a.

e despe"a el agua arrastrada:

arrastrada

0.14 0.14 3200bwpd 1 0.14 1 0.14

bopd = =

arrastradabwpd 520.93=

0.65caudal total 1 3200 9142.86

0.35bpd bpd

= + =

caudal de agua total 0.65 9142.86 5942.86bpd bwpd = =

arrastradaagua libre a calentar 0.4 (0.65 bwpd ) 0.4 (5942.86 520.93)bpd= =

agua libre a calentar 2168.77bpd=

arrastradacantidad de agua a calentar bwpd agua libre a calentar 520.93 2168.77= + = +

cantidad de agua a calentar 2689.7bwpd=

e calcula el calor total #ue se debe entregar:

8A


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[ ]

[ ]

( ) ( ) (1 0.02)

(3200 150) (2689.7 350) (170 80) (1 0.02) 130484061 /

5436.83 /

o wQ bopd Cp bwpd Cp T

Q btu da

Q Mbtu hr

= + +

= + + =

=

Bonde: poS alor espec&*co del petrleo S 863 =tu/bbl R' pwS alor espec&*co del agua S


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omo el !rea de tratamiento es ma%or al !rea de coalescencia re#uerida, eltratador calentador hori$ontal elegido es adecuado para la corriente #uetenemos.

c) (ecomendar un tratador calentador electrosttico$

;emperatura del tratamiento S 8A3R' (*guraK-82 del Hanning Tol 5)

e calcula el calor total a entregar:

[ ]

[ ]

( ) ( ) (1 0.02)

(3200 150) (2689.7 350) (140 80) (1 0.02) 86989374 /

3.62 ! /

o wQ bopd Cp bwpd Cp T

Q btu da

Q Mbtu hr

= + +

= + + =

=

Be la tabla K-K (del Hanning Tol 5) seleccionamos un calentador hori$ontalde forma tal #ue satisfaga las condiciones del caudal de petrleo (


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ara estimar el incremento en bpd del petrleo en tan#ue % en R por elempleo de un tratador calentador electrost!tico, se utili$a la *gura K- delHanning, se ingresa en stos gr!*cos con la temperatura % para el petrleode Sugarland Texasde 5.C R (el m!s primo al petrleo del e"ercicio de

52 R), se encuentran las prdidas buscadas.+n el gr!*co de la i$#uierda se muestran las prdidas de volumen, mientras#ue en la de la derecha las prdidas de gravedad .

Roriginale

s

P0rdida de-PI

Rresultant

e

P0rdidade

8olumen@H)

audalperdido

8olumenresultan

te

Gori$ontal (8K3R') 52 $A 5.A 1$5 A bpd415.pd

+lectrost!tico(8A3R')

52 $55 5.A6 1$4 A8.Cbpd

415$

practico 5 - deshidratación del petróleo crudo

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