Tecnologías de Separación para Aguas Producidas … · Tecnologías de Separación para Aguas...
Transcript of Tecnologías de Separación para Aguas Producidas … · Tecnologías de Separación para Aguas...
© Siemens 2015 - All rights reserved. siemens.com/oil-gas
Tecnologías de Separación paraAguas Producidas (Upstream)
• Revisión General requerimientos deTratamiento de Aguas Producidas
• Proceso de Selección de Equipos parael Sector Upstream de Oil & Gas
• Tratamientos Primarios• Tratamientos Secundarios• Tratamientos Terciarios• Preguntas• Información de Contacto
Contenido
Portafolio Water Solutions¿En la industria de petróleo y gas?
Etapas en la Producción de Petróleo y Gas
(6-7 ppm) (6-7 ppm)CLARIFICANTE CLARIFICANTE
(3-4 ppm) (3-4 ppm)
Tanque deLavado
TanqueAlmacenamiento
PozoProductor
Calentador
Sepa
rado
r
Tubing 27/8
”
Casing 7 ”
Qiny= 800 - 1200 bapd/pozo
??? ppmO/W??? ppm TSS
Calentador - Tratador ElectrostáticoSeparador BifásicoFWKO
Desnatador
Tanque dereposo
Tanque deInyección
SkimmerTank
300-350 ppm O/W200 ppm TSS
Qiny > 7000 bapd/pozo
50 ppm O/W18 ppm TSS
36 ppm O/W18 ppm TSS
2 - 20 ppm O/W5 - 20 ppm TSS
¿De dónde proviene el agua?
Se estiman, cerca de 80,000 MM Barriles/año. (SPE, 2010)
1BARRIL
DE CRUDO*
* Fuente: Water Paper,Argonne Laboratory, USA, 2004
7 A 10BARRILESDE AGUA*
Situación Mundial del Agua de Producción
Tipo deCrudo
DensidadºAPI
ViscosidadcP
Liviano X > 31.1Y < 100
Mediano 22.3 < X < 31.1100 < Y < 1000
Pesado 10 < X < 22.3
Y > 1000Extrapesado X < 10
Clasificación de Crudos
v Temperaturas entre 10 y 105° C, tendencia hacia 40 °C.
v Aceite libre, emulsificado o como hidrocarburo disuelto (100-10000 mg/L).
v Gases: H2S y CO2.
v Fenoles (1- 80 mg/L).
v Sulfuros (81-5 mg/L).
v TDS (500- 30000 mg/L).
v TSS (20- 500 mg/L).
v(*) PDVSA CIED. 2003. Control de Aguas.
Composición Típica del Agua Producida (*)
Problemática de Aguas de Producciónasociada a Crudo
Factores en aguas de crudos pesados
Procesos de Tratamiento exigidos en:
• Proceso más difícil que crudo convencional.• Alta viscosidad de la fase dispersa.• Menos diferencia de densidad entre fases.• Emulsiones más estables.• Presencia de sólidos tipo arenas, arcillas,
resinas, asfaltenos, ceras.• Amplia gama de distribución de partículas
• Altos requerimientos de calor y/o diluentes.• Alto consumo de tratamiento químico.• Mayores tiempo de residencia para procesos
de separación.• Formación de depósitos e incrustaciones.
¿Porqué es necesario tratarel agua producida?
Separación por Gravedad
Vt = Velocidad de sedimentación terminal, ft/sΔS.G = Diferencia en gravedad específica relativa al agua entre las fasesdm = Tamaño de partícula, micronesµ = Viscosidad de fase continua, cp
1.78 x 10-6 (ΔS.G) dm2
µVt =
Efectos de Variables de Proceso en Separación
Rangos de Separación
Tipo de Separador Tecnología Gota de Crudo Rango deRemoción
API Gravedad Abajo, hasta 150 micrones
CPI Gravedad, Coalescencia Abajo, hasta 50 micrones
DAF,IGF, DGF Aire/Gas inducido Burbujas Abajo, hasta 25-30 micrones
Hidrociclones Fuerza Centrífuga Abajo, hasta 15 – 20 micrones
Centrífuga Fuerza Centrífuga Abajo, hasta 5 – 20 micrones
Filtro de Cáscara de Nuez,Coalescedor
Filtración/ Coalescencia Abajo, hasta 2 micrones
UF,RO, Micro, Nano Membrana Hasta menos de 1 micrón
Análisis de Tamaño de Partícula
Canty Analizer
Interpretación del estudio
Proceso de Selección deEquipos
¿La aplicación es tierra firme o costa afuera?
¿Para el caso de tierra firme, que cuestiones deben ser abordadas?
n Normativa Local
n Espacio disponible
n Requerimientos de influentes y efluentes
Una vez que el proceso comienza,los siguientes son los parámetros:
1. Huella del equipo
2. Altura del Equipo
3. Desempeño esperado
4. Peso
5. Regulaciones de Descarga
Factores que gobiernan el desempeño
II. Otros factores que influyen:.
• Tamaño de Gota de la fasedispersa (aceite).
• Temperatura de Fluido.• Densidad diferencial de los
fluidos a separar.
I. Factores primarios que afectan eldesempeño de la separación de aguas
aceitosas:
Selección de Tecnología es multifactorial
• Concentración en la entrada.• Formación de bolsones de crudo /
agua (oil slugging).• Tensión Interfacial.• Tratamiento Químico y Sólidos.• Contenido de Gas libre y disuelto.
SuspendedSolids
SeparationPrimary
SeparationSecondarySeparation
TerciarySeparation
AdvancedTreatment
SolidsHandling(Sludge)
To Disposal
AuxiliaryEquipments
VOCControl
ChemicalFeed
Mapa de ProcesosTratamiento de Aguas Producidas
Clasificación deTecnologías
§ Separación Primaria• Hidrociclones
• Sólido/Líquido• Líquido/Líquido
• Separadoresde Platos Corrugados (CPS)• Desnatadores
• Separación Secundaria• Flotación por Gas Disuelto (DGF)
• Spinsep – Recipiente vertical• Veirsep – Recipiente horizontal• Combosep• Cyclosep
• Flotación por Gas Inducido (IGF)• Hydrocell• Quadricell
• Separación Terciaria• Filtros de Coalescencia• Filtros de Cáscara de Nuez• Filtros de Cartucho
Sistema de Tratamiento de Agua Producida
Separación Primaria
Remoción Partículas más gruesas
• Mayores de 50 micrones
Procesos Primarios
Oil Reject
Clean water
Tangential Inlet
Oil Reject
Clean water
Hidrociclón con “Liners” Activos
Hidrociclones
Modelo 3DPartes Internas del Hidrociclón
Liners HC L/L & S/L
¿Cómo trabaja el CPS?
CPSs Proyecto 480 KBWD
Separación Secundaria
Remoción Partículas medias
• Hasta de 25 - 30 micrones
Procesos Secundarios
Proceso de Flotación
¿Qué diferencia las Tecnologías de Flotación?
• Población de burbujas de gas creadas• Tamaño y volumen de burbujas de gas• Distribución de las burbujas de gas• Tamaño de las gotas de aceite (al ser comparadas al tamaño de las burbujas de
gas)• Diseño del recipiente de flotación (distancia que la gota de aceite debe ascender)• Fuerzas restrictivas• Control operacional de las características de las burbujas• Requerimientos de Mantenimiento• Requerimientos de Potencia• Requerimientos de Tratamiento Químico asociado• Tiempo de Retención, o tiempo de contacto entre la burbuja y la gota de aceite.
Flotación por Gas Inducido (IGF)
LIQUID LEVEL
LIQUID RECIRCULATIONPATHS
LIQUID VORTEX
2 PHASEMIXTURER FLOW
GAS CAVITYNEGATIVE PRESSURE AREA
MOTORBEARING HOUSING
& SHAFT ASSEMBLY
GAS INLET PATHS
DISPERSER
ROTOR
LAUDER
STAND PIPE
HOOD
Mechanical system.Figure 1a.
MECHANICAL
WATERRECYCLE
WATER LEVEL
OIL
WATERRECYCLE
Hydraulic system.Figure 1b.
HYDRAULIC
GAS VENTURI
Tecnología de Eductores
Agua de Impulsión
Agua con burbujas
Aire o Gas
Flotación por Gas Disuelto
• Contrapresión clave para funcionamiento del sistema.
• Se emplea bomba con impeller dual para impulso del fluido.
• Gas se disuelve en agua y mantenido bajo la presión posteriorde descarga de la bomba.
• La mezcla de gas disuelto / agua fluye a través de válvula deglobo creando caída de presión debido a alta velocidad.
• El gas escapa de la solución debido a la caída de presión.
• Las burbujas se encuentran en el rango 1 a 100 micras.
• Requiere menos tratamiento químico.
• Las características de las burbujas son ajustables.
• Mantenimiento reducido
Bomba Brise
Veirsep 3D Animación
Celdas de Flotación Proyecto 480 KBWD
Celdas de Flotación Proyecto 480 KBWD
Adición de Desnatadores
Separación Terciaria
Remoción Partículas pequeñas
• Hasta de 2 micrones
CARBONCARBONACTIVADOACTIVADO
FILTROS DE ARENAFILTROS DE ARENAPULIDORESPULIDORES
COALESCENCIACOALESCENCIACASCARACASCARADE NUEZDE NUEZ
CARTUCHOSCARTUCHOS
Procesos Terciarios
¿Cómo trabaja?
Filtro de Cáscara de Nuez
Filtros de Cáscara de NuezProyecto 480 KBWD
Filtros de Cáscara de NuezProyecto 480 KBWD
Proyecto 480 KBWD
Proyecto 480 KBWD
Proyecto 480 KBWD