Tecnologías de Separación para Aguas Producidas (Upstream) Siemens All rights reserved. siemens.com/oil-gas

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Texto completo

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Tecnologías de Separación para

Aguas Producidas (Upstream)

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• Revisión General requerimientos de Tratamiento de Aguas Producidas

• Proceso de Selección de Equipos para el Sector Upstream de Oil & Gas

• Tratamientos Primarios • Tratamientos Secundarios • Tratamientos Terciarios • Preguntas • Información de Contacto

Contenido

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Portafolio Water Solutions

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(6-7 ppm) (6-7 ppm) CLARIFICANTE CLARIFICANTE (3-4 ppm) (3-4 ppm) Tanque de Lavado Tanque Almacenamiento Pozo Productor Calentador S e p a ra d o r Tubing 27/8” Casing 7 ” Qiny= 800 - 1200 bapd/pozo ??? ppmO/W ??? ppm TSS Calentador - Tratador Electrostático Separador Bifásico FWKO Desnatador Tanque de reposo Tanque de Inyección Skimmer Tank 300-350 ppm O/W 200 ppm TSS Qiny > 7000 bapd/pozo 50 ppm O/W 18 ppm TSS 36 ppm O/W 18 ppm TSS 2 - 20 ppm O/W 5 - 20 ppm TSS

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Se estiman, cerca de 80,000 MM Barriles/año.

(SPE, 2010)

1 BARRIL DE CRUDO* * Fuente: Water Paper,

Argonne Laboratory, USA, 2004 BARRILES7 A 10 DE AGUA*

(7)

Tipo de Crudo Densidad ºAPI Viscosidad cP Liviano X > 31.1 Y < 100 Mediano 22.3 < X < 31.1 100 < Y < 1000 Pesado 10 < X < 22.3 Y > 1000 Extrapesado X < 10

Clasificación de Crudos

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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.

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Problemática de Aguas de Producción

asociada 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.

(10)

¿Porqué es necesario tratar

el agua producida?

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Separación por Gravedad

Vt =

Velocidad de sedimentación terminal, ft/s

ΔS.G =

Diferencia en gravedad específica relativa al agua entre las fases

d

m

=

Tamaño de partícula, micrones

µ =

Viscosidad de fase continua, cp

1.78 x 10

-6

(ΔS.G) d

m

2

µ

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Rangos de Separación

Tipo de Separador Tecnología Gota de Crudo Rango de Remoción

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

(14)

Análisis de Tamaño de Partícula

Canty Analizer

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Proceso de Selección de

Equipos

¿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

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Factores que gobiernan el desempeño

II. Otros factores que influyen:.

Tamaño de Gota de la fase dispersa (aceite).

Temperatura de Fluido.

Densidad diferencial de los fluidos a separar.

I. Factores primarios que afectan el desempeño 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.

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Suspended Solids Separation

Primary

Separation SecondarySeparation SeparationTerciary

Advanced Treatment Solids Handling (Sludge) To Disposal Auxiliary Equipments VOC Control Chemical Feed

Mapa de Procesos

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Clasificación de

Tecnologías

§

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

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(21)

Separación Primaria

Remoción Partículas más gruesas

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Oil Reject

Clean water Tangential Inlet

Oil Reject

Clean water

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Modelo 3D

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(29)

Separación Secundaria

Remoción Partículas medias

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¿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

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Flotación por Gas Inducido (IGF)

LIQUID LEVEL LIQUID RECIRCULATION PATHS LIQUID VORTEX 2 PHASE MIXTURER FLOW GAS CAVITY

NEGATIVE PRESSURE AREA MOTOR

BEARING HOUSING & SHAFT ASSEMBLY GAS INLET PATHS

DISPERSER ROTOR LAUDER STAND PIPE HOOD Mechanical system. Figure 1a. MECHANICAL WATER RECYCLE WATER LEVEL OIL WATER RECYCLE Hydraulic system. Figure 1b. HYDRAULIC GAS VENTURI

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Tecnología de Eductores

Agua de Impulsión

Agua con burbujas Aire o Gas

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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 posterior de descarga de la bomba.

La mezcla de gas disuelto / agua fluye a través de válvula de globo 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.

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(39)

Celdas de Flotación Proyecto 480 KBWD

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Separación Terciaria

Remoción Partículas pequeñas

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CARBON CARBON ACTIVADO ACTIVADO FILTROS DE ARENA FILTROS DE ARENA PULIDORES PULIDORES COALESCENCIA COALESCENCIA CASCARA CASCARA DE NUEZ DE NUEZ CARTUCHOS CARTUCHOS

Procesos Terciarios

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(43)
(44)

Filtros de Cáscara de Nuez

Proyecto 480 KBWD

(45)

Filtros de Cáscara de Nuez

Proyecto 480 KBWD

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(48)

Figure

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Referencias

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