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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