Post on 25-Jul-2015
DEWATERING DEWATERING Y Y
TRATAMIENTO TRATAMIENTO DE AGUASDE AGUAS
Es la separación físico/química de las fases sólida y liquida de un fluido de desecho.
Su principal aplicación esta en el tratamiento de volúmenes de lodo en exceso.
Remueve la mayoría de los sólidos coloidales de los fluidos de perforación.
Que es el Dewatering?
DEWATERING
Que es una Solución?Mezcla de 2 o mas sustancias que no reaccionan entre si. El tamaño de las partículas es atómico. Las sustancias en solución no pueden ser separadas por los procesos de coagulación y/o floculación. Ejm: Soluciones salinas (NaCl, KCl, etc)
Que es una Suspensión?Mezcla homogénea de partículas desde tamaño molecular hasta tamaños visibles. Generalmente una suspensión tiene aspecto turbio. Las suspensiones pueden ser separadas por los procesos de coagulación y/o floculación, Ejm: lodo
DEWATERING
DEWATERING
DIAMETRO TIEMPO PARA CAER EN UN METRO DE AGUA
ARENA 10 segundos
ARENA FINA 2 minutos
LIMO 2 horas
PARTICULAS COLOIDALES
0.001 mm 4 días
0.1 micrón 2 años
0.01 micrón 10 años
Tiempo de Sedimentación.
Coagulation
DestabilizedCoagulated Particles
+
++
++
+ +
+ ++
++ +
+
+++
+
+
++
+ +
++ +
+ +
++
+
+
+
+
+ +
++
++
+ +
++
+
+
++
+
++ +
+
+
+
+
+
+
+ +
+ +
+
+
++
+
+
+
+
+
+
+
++
+
NegativeChargeParticles
+
++
+ ++
+
+
CationicCoagulant
Coagulación
DEWATERING
Desestabilización de las partículas en suspensión debido a la reducción de las cargas electroestáticas, lo cual permite que estas se muevan más cerca y más juntas
Flocculation
Negative-ChargeParticles
- --- --- --
- --
- --- --
- --- --
- --- --
- --- --
- --- --
- --- --
- --- --
- --- --
- --- --
- --- --
+ +++ +
+++
+ +
+ +
++
+
Multiple particles
HMW CationicPolymer
+++
++++
+++++
+++
++
+++++
+++
+++ +
+
++
++++
++ +++++
+++ ++++ +
+++
++
++ ++++
++
Physical in nature - “Bridging”
DestabilizedFlocculated
Particles
- --- --
+++++
++++ ++++ + ++
++++
+++ +++++
++
- --- --
- --- --
- --- --
- --- -
- --- -- - --
- --
- --- --
-- --
- --
- --- --
- --- ---
-
- --- --
+ +++ +
+++
+ +
+ +
++
+
Strong flocsformed
Shear degrades floc - notreversible
DEWATERING
Floculación
Puenteo físico de dos o mas partículas, la cual aglomera estas partículas, las aglomeraciones son fuertes y resistentes a fuerzas mecánicas, por lo general es irreversible.
Costo efectivo Vs transporte y opción de disposición.
Mejora la reología del lodo.
Reduce el volumen de desechos líquidos y costos de disposición.
Reduce el consumo de agua y el impacto ambiental.
Altamente efectivo en perforación con lodo bentonitico.
DEWATERING
Beneficios del Dewatering
DEWATERING
Fluido Base• Tipo de carga eléctrica y densidad de carga• Distribución del tamaño de particulas• Concentración de partículas• Fracción de partículas solubles / insolubles
Polímero• Tipo de carga y densidad• Peso Molecular• Distribución del Peso Molecular• Configuración estructural de la molécula• Estabilidad química• Capacidad de disolución
Mezclado• Intensidad• Efectividad de transporte• Velocidad
Flóculos• Integridad mecánica del flóculo• Densidad y porosidad• Potencial de desprendimiento de agua• Eficiencia de captura de partículas pequeñas
Solucion aquosa• pH• Contenido de Iones• Contenido de iones de alto potencial de carga• Contenido de compuestos organicos solubles Medio Filtrante
• Tipo de proceso (gravedad, presión, vacio o flotación• Eficiencia mecánica del equipo• Limpieza del medio filtrante Solidos Deshidratados
• Consistencia de los lodos• Claridad del efluente• Porcentage de sólidos
Lodo
Separación
Filtrado
Sólidos
Coagulante/Floculante
Variables del proceso de Dewatering
Coagulantes FloculantesSales Inorgánicas Polímeros Sintéticos
Sulfato Férrico Poliacrilamidas
Cloruro Férrico Polietileno
Cloruro de hierro Oxido de Polietileno
Sulfato de Calcio Polímeros Naturales
Sulfato de Aluminio Almidones
Cloruro de Calcio Gomas
Sales Inorgánicas
DEWATERING
Floculantes y Coagulantes Típicos
DEWATERING
Características de los Coagulantes Inorgánicos
Económicos Trabajan a limitados rangos de pH Requieren ajuste de pH antes de la coagulación. Producen excesivos lodos residuales Aumentan los sólidos disueltos al agua Problemas de corrosión
Al 3+
Fe 3+
Fe 2+
Ca2+
DEWATERING
Eficiencia de los Polímeros.-
La eficiencia depende de los siguientes factores:
Concentracion de la solución Cantidad de agua de dilución posterior Tiempo de mezclado Intensidad de mezclado Tiempo de añejamiento Caracteristicas del agua de solución
DEWATERING
Eficiencia de los Polímeros.-E
fici
enci
a R
elat
iva
Dosaje de Polímero
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Eficiencia de un Polímero en función de dosis
DEWATERING
Tipos de Cargas de los Polimeros
Los Polímeros se fabrican de tres tipos de carga eléctrica:
Aniónicos - cargados negativamente
Catiónicos - cargados positivamente
No ionicos - neutros, sin carga
DEWATERING
Tipos de Cargas de los Polimeros
Productos Cytec para el tratamiento de lodos de perforacion: Floculantes tipo en polvo aniónicos y no-ionicas:
Cyfloc 4000, 4010, 4020, 4500, Cyfloc 1143 Floculantes tipo emulsión aniónicas y no-ionicas:
Cyfloc 5200, 5300, 5500 Floculantes tipo en polvo catiónicos:
Cyfloc 1133, 1146, 1148, 1125 Floculantes tipo emulsión catiónicas:
Cyfloc 1154, 1156, 1136, 1151, 1137, 1230 Floculantes catiónicas tipo líquidas:
Cyfloc 7000 Coagulantes catiónicas tipo líquida:
Cyfloc 6100, 6120, 6620, 6200, 8100, 8200, SF C 7787
DEWATERING
Preparación de los soluciones de Polímeros.• Sistema automático para polímeros en polvo
Dosificador dePolímero
Mezclador
Tanque desolución Bomba de
DesplazamientoPositivo
Tanque de añejamiento
BombaDosificadora
.Mezclador
estático
Polimer
Polimer Agua
Agua dehumedactación
Agua de dilución
.
Medidor de Flujo
DEWATERING
Preparación de los soluciones de Polímeros. Se debe prehidratar las particulas antes de
añadir al tanque mediante un eductor. La concentracion recomendada es de 0.1 a
1% peso. Emplear baja intensidad de mezclado de
60 a 80 rpm en el agitador. Deje añejar la solución por lo menos 30
minutos Caracteristicas del agua de dilución
DEWATERING
Añejamiento de los Polímeros.
TIEMPO(30 Minutos)
+
Gota de Emulsióno Grano de Polímero
Polímero
+ Agua ++
+ +
++
+
++
+
+
+
+ ++ +
+
+
++
+
+
+
++
++ + +
++
++
+
+
+ +
+
+
+
++
++
+
+
+
+
+
+
+
Molécula de Polímero añejadaFuerza de repulsión
DEWATERING
Optimización en la adición de floculante a las centrifugas:Puntos de adición:
Muchas centrifugas tienen un sólo punto de adición del floculante.
Multiples puntos de adición permite una mejor optimización de la eficiencia del proceso.
Posible puntos de adición:En la succión de la bomba de lodo de la centrifuga.En la descarga de la bomba de lodo de la centrifuga.A la entrada a la centrifuga.En uno o más puntos entre la bomba de lodo y la centrífuga.
Pruebe cada punto para determinar el que ofresca mejor resultados.
DEWATERING
Optimización en la adición de floculante a las centrifugas:
Dosificadora de Polímero
Bomba de Lodos
Válvula de mezclado, mezclador estático
o mezclador dinámico de linea
Filtrado Lodo
CentrifugaCentrifuga
DEWATERING
Selección del floculante/coagulante:El programa de tratamiento se determina por medio de pruebas de laboratorio, llamado pruebas de jarras:
Preparar soluciones de coagulantes de 1% a 2% (p/v) y de floculantes de 0.1% a 0.3% (p/v).
Ensayar el coagulante a distintas concentraciones el fluido a tratar.
Ensayar el floculante a distintas concentraciones sobre el fluido con el coagulante seleccionado.
DEWATERING
Ensayar el floculante a distintas concentraciones sobre el fluido con el coagulante seleccionado pero diluyendo el fluido.
Ensayar el floculante a distintas concentraciones sobre el fluido con el coagulante seleccionado no diluido con ajuste de pH 6-7
Ensayar el floculante a distintas concentraciones sobre el fluido con el coagulante seleccionado y ajuste de pH pero a distintas diluciones.
Repetir todo con diferente coagulantes y floculantes.
pH puede afectar los costos del dewatering Los dispersantes hacen que el proceso sea
difícil (generalmente es muy costoso) Los coagulantes pueden ser usados para
reforzar las reacciones químicas Los polímeros líquidos generalmente
tienen mayor costo que los secos. El tiempo de hidratación es critico en los polímeros secos.
DEWATERING
FACTORES QUE AFECTAN EL DEWATERING
Coagulants
Pump
FlocculantsDewatering Unit518 Centrifuge
1
Blending & StorageA
A
Drill WaterB
B
Solids DiscardC
C
Clean Liquid to Active Systemor Storage
D
D
Mud from Active SystemE
E
2
3
4
5
1
2
3
4
5
DEWATERING
Diseño Básico de un Sistema de Lodo Liviano
SW 01098
Process Tank 1
Agitator
Coagulants
Pump
Flocculants
Dewatering Unit
518 Centrifuge
414 Centrifuge
Barite Hopper
Jet
1
Chemical Blending & StorageA
Drill WaterB
Solids DiscardC
Clean Liquid to Active Systemor Storage
D
Polished Liquid to Active System, Storage or Discharge To Environment.
G
Mud from Active SystemE
Barite to Active SystemF
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Liquid Return Pump11
Process Tank 212
Dual Cartridge Filter Unit13
B
C
D
E
G
F
C
A
4
5
6
910
11
3
1
2
12
7
8
13
DEWATERING
Diseño de un Sistema de Lodo Pesado, con Filtro de Cartucho
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Flow LineRig ShakerMud CleanerActive Mud SystemFeed PumpCentrifugeEnviro UnitLiving AreaMix TankStore TankAcid TankCoagulant TankCatch Tank: CleanWater
Catch Tank:Dirty WaterStorage Tank:Clean WaterStorage Tank:Dirty Water
2
1
2
3
4
4
5
6
4
7
8
9
10
1112
1314
15
16
Drilling FluidCentrifuge EffluentClean WaterDirty WaterAcidCoagulantSolids
DEWATERING
Diseño Típico de un Sistema de Clima Frío
2
1
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Mix TankStore TankAcid TankCoagulant TankCatch Tank: Clear WaterCatch Tank: Dirty WaterAgitatorFlocculant Transfer PumpMain SwitchboardPolymer Dosing PumpCentrate PumpLiving Area
SW 00067 C
1
2
3
45
6
7
7
7
8
8
9
1010
11
11
12
DE-WATERING
Diseño Típico de un Sistema de Invierno Fuerte
Medidores de Coagulante y Polímero
Medidor de Agua y Lodo Alimentado
Mezcladores de Coagulante y Polímero Bomba
Mezclador Estático
Consola de Polímero Liquido
EQUIPO DE DE-WATERING
Unidad de Dewatering
EQUIPO DE DEWATERING
Sistema Automatizado
EQUIPO DE DE-WATERING
Sistema Automatizado
EQUIPO DE DE-WATERING
TRATAMIENTO DE TRATAMIENTO DE AGUASAGUAS
Es un tratamiento y pruebas finales que se le dan al agua industrial, de dewatering, lluvia o domestica para que cumpla con los estándares de disposición al medio ambiente o para re-uso en el equipo
Puede ser hecho en piscinas, tanques australianos, plantas de depuración, filtración o frac tanks
Que es un tratamiento de Aguas ?
TRATAMIENTO DE AGUAS
Turbiedad (Fenómeno óptico que se mide por la mayor o menor resistencia del agua al paso de la luz)
Color (verdadero es debida a sustancias en solución, 90% con tamaños <10 , aparente debida a sustancias en suspensión)
Sabor (se cuantifica por el numero de veces que se debe diluir con agua insalubre, hasta que el sabor deja de percibirse)
Olor (se cuantifica por el numero de umbral de olor)
Sólidos suspendidos
CARACTERISTICAS FISICAS DEL AGUA
TRATAMIENTO DE AGUAS
TRATAMIENTO DE AGUAS
pH Sólidos disueltos totales (Iones y Cationes) Alcalinidad (pf/mf o relación entre pH de
fenolftaleina y pH del metil naranja. Muestra la concentración de H+ y OH-)
Dureza (contenido de calcio y/o Magnesio) Oxigeno disuelto Sulfatos Cloruros Conductividad (mide la cantidad de iones presentes) Demanda química de oxigeno DQO Demanda bioquímica de oxigeno DBO
CARACTERISTICAS QUIMICAS DEL AGUA
Manejo y Tratamiento de Aguas / Sistema Abierto
Sistema de Tanques Australianos Sistema de Piscinas
TRATAMIENTO DE AGUAS
Pit No. 2 10,000 - 12,000 bbls
Transfer Pump
Pit No. 3 8,000 - 10,000 bbls
Transfer Pump
Circulation Pump
Circulation Pump
Aeration Pump
Oil Trap
Aeration or Circulation
PumpMist
System
Mist System
Chemical Injection Pump
Circulation Pump
Coagulants
Flocculants
Chemical Injection Pump
Floculación / Sedimentación en un Sistema de Piscinas Doble
TRATAMIENTO DE AGUAS
SW 9190 C
Mud
Mist System
Aeration Pump
Settled Flocculated
Solids
Clear Water
AFTER
TREATMENT
Chemical Injection
Pump
Circulation Pump
Coagulants
Flocculants
Chemical Injection
Pump
TREATMENT IN PROGRESS
TRATAMIENTO DE AGUAS
Tratamiento de Aguas en Tanques Australianos
Flocculation & Settling Tank No.2Final Adjustment Tank No.3(Lab testing for quality control)
Chemical Tank
To final disposalTo Re-use
Water SupplyCentrifugal PumpRig TankCamp
Drilling RigSolids Control SystemDewatering UnitSkimmerContingency Storage TankInitial Settling Tank No.1
Domestic WaterTreatment Unit
Fresh water supplyRun-off water MudDewatering effluentTreated water Gray water & treatedDomestic water
1
2
3
4
6
7
8
10
11
13
14
16
15
5
12
9
1
2
3
4
5
2 2
2
2
2
6
7
8
15
16
11
10
13
1412
1212
9
TRATAMIENTO DE AGUAS
Drilling RigSkimmerCentrifugal PumpChemical Dosage TankStatic MixerWater Treatment Unit (480 bbls )Flocculation TankSettling TankFinal Adjustment TankSludge Catchment Tank
Water for TreatmentSludge DischargeTreated EffluentTo Final Storage or Disposal
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
A
B
C
D
1
23
5
6
3
3
7
8
9
10
B
C
D
A
4
4
TRATAMIENTO DE AGUAS
Tratamiento de Aguas en Frac Tanks
1
2
6
2
3
5
7
8
9
10
11
12
13
4
44
4
Storage PitWater Treatment Module
Mixing Flocculation TankChemical Dosage TankSettling Tanic TankSludge Discharge
Sand FilterActivated Charcoal FilterFiltration UnitReturn to Active System
Treated WaterDistribution
Treated WaterStorage Tank
RL3
1
2
3
4
5
6
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8
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10
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13
12
TRATAMIENTO DE AGUAS
Planta de Depuración de Agua
1
4
5
5
6
4
2
3
A
B
C
D
E
F
F
Flow InletDisposal if Not TreatableSeawater InletCirculation LineDischarge Below 40 ppm
Pit for 2.5 times Wash Train VolumeBack-up PitCirculation Pit 70 to 100 cbm20 micron Solid FilterOil Adsorbent FilterHydrocarbon Online Monitor(Option)
Return Line Above 40 ppm
A
1
2
3
4
5
6
B
C
D
E
F
TRATAMIENTO DE AGUAS
Filtración
TRATAMIENTO DE AGUAS
PROCESO GLOBAL
LodoLodo
SólidosSólidosFiltradoFiltrado
CoagulanteCoagulante
FloculanteFloculante
Tanque de tratamientoTanque de tratamientoProceso BiológicoProceso BiológicoClarificador Final Clarificador Final
•Sulfato Aluminio•Floculante•CalAireAire
MezcladoMezclado
CentrífugaCentrífuga
DiluciónpHOtros quimicos
CALCULOS DE CAMPO
Los Coagulantes mas comunes usados al 1% (p/v) son:Sulfato de Aluminio, Polímero 6100 y Polímero 7787.
Los Floculantes mas comunes usados al 0.1% (p/v) son.Polímero OFXC 1143, OFXC 1146 y OFXC 1148
Los controladores de pH mas comunes al 1% (p/v) son:Cal hidratada, Soda cáustica y Ácido cítrico.
Ej. Una solución de Sulfato de Aluminio al 1%, se deberá disolver una masa de 1 gr en 100 ml de agua.
CALCULOS DE CAMPO
Lodo Base PoliméricoPrueba de Jarras: Tomar 500 ml de lodo. Volumen agregado de sulfato de aluminio, 6 ml
al 1% (p/v). Volumen agregado de floculante OFXC, 1.5 ml
al 0.1% (p/v).Lodo a Tratar: 400 bbl de lodo polimérico. Cuantos sacos de coagulante y floculante
serán necesarios???
CALCULOS DE CAMPO
C1 * V1 = C2 * V2
C1 = Concentración del sulfato de aluminio en la solución de laboratorio C1 = (1/100)*6 = 0.06 gr de SO4
V2 = Volumen de lodo utilizado en la prueba
V2 = 500 ml = 0.5 lt
V1 = Volumen de Lodo a tratar
V1 = 400 bbl = 63,694.2 lt
C2 = Concentración de sulfato de aluminio a utilizar en el lodoC2 = 0.06* 63,694.2 / 0.5 = 7643.3 gr = 7.64 kg SO4
Aplicar el mismo paso para el floculante!!