Control de Hierro y Calcio en Aguas de Inyeccion

8/11/2019 Control de Hierro y Calcio en Aguas de Inyeccion

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CONTROL DE HIERRO YCALCIO EN AGUAS DE

INYECCIN


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INTRODUCCIN

DEFINICIN

PROCESO DE FORMACIN

HIERRO Y CALCIO

TIPOS DE SCALESIncrustaciones comunes de Hierro y Calcio

PREVENCIN

METODOS DE TRATAMIENTO

CONCLUSIONES

AGENDA


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INTRODUCCIN

La acumulacin de sedimentos minerales esuno de los problemas de mayor importancia alevaluar la implementacin de procesos deinyeccin de agua en campos petroleros. Se

trata de un conjunto de depsitos que seincrustan en los equipos de superficie,tuberas y orificios de los caoneos,causando frecuentemente paradas del equipo

para remocin de estos o reemplazo pordaos irreparables e ineficiencia en el procesode inyeccin.


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DEFINICIN

Los precipitados de Fe, Ca y otros minerales, mas conocidos

como incrustaciones o scales son depsitos formados a partirde la precipitacin de iones de baja solubilidad en el agua.

La formacin de las incrustaciones comienza cuando se perturbael estado de cualquier fluido natural de forma tal que se excede el

lmite de solubilidad de uno o ms de sus componentes. Lasolubilidad de dichos componentes estn directamenterelacionados con los cambio de T y P.

Estos compuestos al precipitarse forman depsitos duros yadherentes.


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PROCESO DE FORMACIN

Adherencia

Formacin del

Ncleo

Crecimiento

del Cristal

Solucin supersaturada


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o uc n supersa ura a : Los iones de incrustacionespresentes en la solucin tienen un nivel ms alto del que pueden tolerar los

solventes.a. Cada de Presin

b. Cambio de Temperatura

c. Mezcla de aguas incompatibles

d. Aumento del pH

e. Evaporacin del Agua

f. Grado de Supersaturacin


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Formacin del Nucleo

Al encontrarse el fluido sobresaturado se presenta la formacin degrupos de tomos inestables.


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Crecimiento

Para que se formen incrustaciones, el cristal debe crecer e incluir:

Adsorcin de molculas de incrustaciones hacia la superficie delcristal.

Incorporacin de las molculas de incrustaciones en la estructura

entramada del cristal.

AdherenciaPara que las incrustaciones se conviertan en depsito, los cristales deben

adherirse a la superficie. Los factores que influyen en la adherencia son:

Dinmica del fluido del sistema

Tiempo de contacto entre el fluido y la superficie

Estructura de la superficie

Crecimiento y Adherencia del Cristal


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Daos en la matriz. Los depsitos mineralesrestringen el flujo de los fluidos a travs de laformacin, lo que provoca una prdida depermeabilidad.


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Daos en un pozo inyector

La autosedimentacin del agua deinyeccin puede ocasionar eldesarrollo de incrustaciones ygenerar restricciones en la tuberade inyeccin.

El aumento de la presin y la

temperatura puede provocar laprecipitacin de carbonato decalcio, lo cual puede originardeposicin y dao en lasvecindades del pozo,particularmente en pozos con altapresin y alta temperatura. Lamezcla de aguas incompatibles(agua de inyeccin y agua de laformacin) puede provocar dao alcomienzo del programa deinyeccin de agua.


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HIERRO CALCIO

El contenido de Fe usualmente es

bajo y un aumento del mismo es unindicativo de corrosin en elsistema. La presencia deprecipitados de hierro usualmentecausa problemas de taponamiento.

Es el principal constituyente del

agua de formacin y es de granimportancia por su fcil reaccincon bicarbonatos, carbonatos osulfatos y se precipita con facilidadya sea para formar scale o slidossuspendidos.


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NOMBRE FORMULA QUIMICA PRINCIPALES VARIABLES

CALCIO Presin parcial de CO2

CARBONATO Temperatura

(CALCITA) TSD

SULFATO DE CALCIO

YESO (Ms comn) CaSO4.2H2O Temperatura

HEMI-HIDRATADA CaSO4.1/2H2O TSD

ANHIDRITA CaSO4 Presin

SULFATO DE BARIO BaSO4 Temperatura

SULFATO DE ESTRONCIO SrSO4 TSD, Presin

COMPUESTOS DE HIERRO

CARBONATO DE HIERRO FeCO3 CorrosinSULFURO DE HIERRO FeS Disuelto

HIDROXIDO DE HIERRO Fe(OH)2 Gases

HIDROXIDO FERRICO Fe(OH)3 pH

OXIDO FERRICO Fe2O3

CaCO3

TIPOS DE SCALES


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INCRUSTACIONES COMUNES

CARBONATO DE CALCIOPueden formarse:Por la combinacin de un in Calcio con

su in Carbonato o Bicarbonato

HIERRO Y GASES DISUELTOS

Muchas de las incrustaciones que contienen hierro sonproductos corrosivos.

Dixido de CarbonoForma scales de carbonato de Hierro

Sulfuro de HidrgenoForman sulfuro de hierro como producto de la corrosin

OxgenoForma hidrxido ferroso, hidrxido frrico y xidofrrico


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a. Evitar agua incompatible

b. Modificar el agua

1. Remover los componentes que forman incrustaciones2. Remover los gases disueltos

3. Bajar el pH (aumenta la solubilidad del Fe y las incrustacionescarbonatadas)

4. Mezclar con otra agua

c. Qumicos para el control de incrustaciones

Prevencin de formacin de incrustaciones


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MTODOS DE TRATAMIENTO

Mecnicos

Motor de desplazamiento positivo y fresa Martillo de impacto

Qumicos

Aplicacin inhibidores de corrosin e incrustaciones Herramienta fija de lavado Herramienta a chorro rotativo Herramientas snicas


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incrustaciones

Carbonato de Calcio

cido Hidroclordico de diversas concentraciones

Los cidos ms dbiles son Actico, Frmico e Hidroxiactico

Necesita un inhibidor de Corrosin

Sulfato de Calcio (Yeso)

No reacciona con cido hidroclorhdrico

Se usan convertidores para que el yeso se dilate y convierta en hidrxido de calcio.

El Hidrxido puede ser enjuagado del sistema y/o disuelto con cido hidroclorhdrico

Componentes de Hierro

cido Clorhdrico o varios cidos orgnicos.

El cido debera ser Inhibido y contener un surfatante para remover el Petrleo


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TRATAMIENTO QUIMICOLos inhibidores de incrustacin reducen o previenen la

formacin de precipitados, absorbiendo los cristales yaformados, previniendo su crecimiento o agrupacin.

Tipos de Inhibidores

a. Formadores de Ncleo

b. Deformadores de Cristales

c. Formadores de pelcula

d. Agentes secuestrantes


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Seleccin del Inhibidor

Se debe tener en cuenta:

- Composicin qumica del scale

- Severidad del problema

- Temperatura del sistema

- Compatibilidad con el agua

- Costo


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Inhibidores de incrustaciones

Fosfatos inorgnicosVentajas Funcionan como modificadores del crecimiento del cristal Inhibe el umbral puede estabilizar grandes

concentraciones de calcio con menores cantidadesestequiomtricas

Relativamente barato

Desventajas Hidrolticamente inestable, por encima de los 90F Baja solubilidad en agua salada con calcio alto / puede

formar precipitacin de fosfato de calcio


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sters fosfato

Ventajas

Funcionan como modificadores del crecimiento del cristal Inhibe los cuatro tipos ms importantes de incrustaciones Especficamente bueno para BaSO4/CaCO3 Puede aplicarse tanto en forma continua como comprimida

Puede monitorearse fcilmente por el procedimiento residual

Desventajas

Slo estable trmico a 160F Generalmente no aconsejable para squeezes


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FosfonatosVentajas

Funciona como modificador del crecimiento del cristal

Inhibidor de umbral

Inhibe la mayora de los tipos de incrustaciones que hay en los pozospetrolferos

Trmicamente estable hasta los 350-400F

Se aplica en forma continua o squeeze

Fcil monitoreo por procedimiento residual

Desventajas

Algunos tipos de inhibidores son especficos para incrustaciones

Limitada estabilidad trmica por encima de los 400FPuede verse afectado por altas concentraciones de hierro


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Polmeros

Ventajas

Funcionan como modificador ydispersante de cristales

Efectivos contra la mayora de lostipos de incrustaciones

Pueden aplicarse en formacontinua y squeeze

Estabilidad trmica hasta los450F

Desventajas

Los Fosforados son costosos

Para tratamientos de superficie,normalmente la relacin costo/beneficiono es tan buena como la de los stersfosfatos / fosfonatos

El procedimiento de monitoreo a veceses difcil

Poliacrilatos

Polimetacrilatos Poliacrilamidas

Polimaleatos

cidos polifosfinocarboxlicos


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PROGRAMA DE MONITOREO

Instalacin de cupones

Inspeccin visual de equipos Determinacin de la dureza

Incrementos en las prdidas de presin del sistema

Disminucin de la inyectividad.

Medicin de residual del producto

Carbonato de Hierro ===> Corrosin por CO2y + Sulfuro de Hierro H2S


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CONCLUSIONES

La formacin de incrustaciones frecuentemente impide el flujo

en las lneas de inyeccin, lo cual causa un aumento en lapotencia en las bombas de inyeccin.

Es muy importante considerar los parmetros que se debentener en cuenta en las aguas de inyeccin. De un buen anlisis

en laboratorio y una buena interpretacin de los resultadosarrojados depende el xito de la operacin en el campo.

El continuo y eficaz monitoreo en los sistemas de agua deinyeccin es considerado de suma importancia a la hora dedetectar cualquier alteracin o inconveniente.

La calidad del agua de inyeccin es un factor muy importantepara controlar la estabilidad de produccin y la vida delyacimiento.


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BIBLIOGRAFIAMENDOZA Pastor, PARRA Eduardo, DESARROLLO DE UNAMETODOLOGIA PARA LA DETERMINACIN DE LA CALIDADDEL AGUA DE REINYECCIN EN LA INDUSTRIA DELPETRLEO, UIS 1996

www.schlumberger.comOilfield Review

www.nalco.com

Presentacin Champion Technologies

Martins JP, Kelly R, Lane RH, Olson JB y Brannon HD: "ScaleInhibition of Hydraulic Fractures in Prudhoe Bay,artculo de laSPE 23809, presentado en el Simposio Internacional sobreControl de Dao de la Formacin de la SPE, llevado a cabo enLafayette, Louisiana, EE.UU,

Febrero 26-27 1992
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