RECOLECCIÓN Y TRATAMIENTO DE FLUIDOS
FACILIDADES DE PRODUCCION EN SUPERFICIE FACILIDADES: conjunto de equipos o elementos a través de los cuales se realiza un proceso.
FACILIDADES DE PRODUCCION EN SUPERFICIE: conjunto de equipos mediante los cuales se realiza la separación de las tres o de dos fases de un campo de petróleo o de gas, y además se implementa el tratamiento de cada una de las fases para poderlas comercializar o disponerlas sin alterar el equilibrio del medio ambiente
TRASPORTE DEL CRUDO
Cuando el crudo llega al cabeza de pozo, este es conducido por medio de tuberías hacia la batería en donde se separará el petróleo del agua, gas y sedimentos.
TUBERÍAS En la industria existen varias clases de tuberías según el uso y las condiciones con que se trabajan en las cuales se tiene en cuenta: Presión de servicio Rata de flujo Movimiento relativo y ubicación del equipo de la prueba de pozo
GENERALIDADES DE UNA BATERÍA DE PRODUCCIÓN En forma generalizada una estación de recolección, tratamiento y
almacenamiento de crudo, se define como: una instalación industrial a donde llega el fluido producido por los pozos de un área determinada, para realizarle la respectiva separación de sus fases (petróleo, agua y gas), tratarlo y almacenarlo en condiciones óptimas para ser utilizado o para la venta.
LOCALIZACIÓN DE BATERÍAS DE PRODUCCIÓN • Facilidad de acceso, costos de transporte. • Cercanía a pozos actuales o por perforar. • Disponibilidad de agua. • Disponibilidad de fuentes de energía. • Facilidad para eliminación de desechos sin contaminar. • Lejanía a sitios residenciales.
PARTES DE LA BATERIA Siguiendo el orden del proceso y teniendo en cuenta la finalidad y funciones de una batería de recolección, tratamiento y almacenamiento de crudo, tenemos las siguientes partes: Múltiple de recolección Separadores: Líquido-gas, Trifásicos Tratadores: Térmicos, Electrostáticos Scrubber o depurador. Tanques desnatadores: “Gun Barrels”, “Skimming Tank” Tanques de Almacenamiento: General, Prueba Sistemas de Bombeo
MÚLTIPLE DE RECIBO (MANIFOLD) En una batería todas las líneas llegan a un sitio común conocido como múltiple de recibo o serpentina, constituido por un conjunto de válvulas, tuberías y accesorios. Un múltiple cuenta con colectores de producción general que facilitan la clasificación del crudo de acuerdo al corte de agua.
FUNCIONES DEL MULTIPLE Recibir los fluidos provenientes de los pozos a las condiciones de presión estipulada. Derivar, desviar o enviar los fluidos hacia la vasija o sitio de destino. Facilita hacer los movimientos para hacer un determinado pozo Inyectar químicos para tratamiento de fluidos, toma de muestras, instalación de corrosómetros u otros accesorios para determinar características determinadas.
COMPONENTES Colectores de producción general. Colectores de prueba. Colectores de producción limpia. Colector de recirculación. Válvulas tapón por cada línea de llegada. Válvula cheque por cada línea de llegada. Válvula de compuerta (toma muestra). Puntos de inyección química. Manómetros Termómetros
SISTEMA DE INYECCIÓN DE QUÍMICOS Los desemulsificantes se aplican con el fin de neutralizar la acción de los emulsificantes presentes y de esta forma desestabilizar y romper la emulsión. La aplicación de productos químicos para el tratamiento de emulsiones se efectúa por medio de bombas dosificadoras, las cuales inyectan el producto químico (desemulsificantes y antiespumantes) en los colectores de la estación, antes de la entrada a los separadores, con el fin de evitar la formación de espumas y así mejorar la eficiencia de la separación.
SEPARADOR Es un cilindro presurizado que se usa con el propósito de separar los componentes líquidos y gaseosos de los fluidos del pozo. La acción de separación, se lleva a cabo debido a la fuerza de gravedad y a efectos mecánicos, haciendo que el fluido entre chocando continuamente sobre las platinas y mallas.
CLASIFICACIÓN DE LOS SEPARADORES Los separadores se pueden clasificar dependiendo de las fases que separan, como de la forma, de la posición y utilización de trabajo.
Según las fases que separan pueden ser bifásicos o trifásicos. Serán bifásicos si solamente separan gas y líquido y trifásicos si separan gas, petróleo y agua. De acuerdo a su utilización pueden haber en las baterías separadores de prueba y generales.
En cuanto a la forma cilíndricos o esféricos.
•En
cuanto
a
VERTICALES:
posición son llamados horizontales.
verticales
y
Los separadores verticales se usan cuando hay una RGL más bien baja y en pozos que pueden tener producción de arena. Fluidos con cantidades apreciables de arena, lodo y sólidos. Corrientes donde los volúmenes de líquido varían rápidamente e instantáneamente (pozos con levantamiento de gas intermitente). Colocados después de equipos que pueden causar condensación o coalescencia de líquidos. Instalaciones con limitaciones en espacio horizontal (plataforma costa afuera).
HORIZONTALES Los separadores horizontales de un solo tubo se usan cuando se tienen una RGL alta pero una tasa líquida estable. Para manejar crudos espumosos. Corrientes de gases con altas relación gas-aceite (mayor de 100 PCE/BL). Pozos con ratas de flujo relativamente constantes.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS VERTICALES: Ventajas: Eficientes para el manejo de sólidos Eficientes para absorber turbulencia Menor tendencia a la reincorporación de líquido al caudal de gas. Más efectivo en el manejo de caudales de producción con bajas RGL. Ocupa un menor espacio.
Limitaciones: Dificulta el mantenimiento y el control de las válvulas de alivio, cabezote de seguridad etc. Se dificulta el transporte.
HORIZONTALES: Ventajas: Para pozos con alto RGL. Más eficiente en el manejo de crudos espumosos. Más eficiente en el manejo de emulsiones. Mayor facilidad en el manejo y mantenimiento de instrumentos de control. Son de fácil transporte. Limitaciones: Tiene limitaciones para absorber turbulencia. No maneja sólido como lo hace el vertical. Requiere de mayor área de instalación.
ESFÉRICOS VENTAJAS: Tratamiento de gas. Es más económico que el horizontal y el vertical. Más compacto que los otros tipos. Más fácil de drenar y limpiar. Para altas presiones. Fácil transporte. LIMITACIONES: Capacidad de separación limitada. Difícil el nivel de control del líquido.
ETAPAS DE SEPARACIÓN
TABLA GUÍA PARA LAS ETAPAS DE SEPARACION Presión inicial separador (psi) 25 – 125 125 – 300 300 – 500 500 – 700
Número de etapas
1 1-2 2 2-3
INSTRUMENTACIÓN DEL SEPARADOR Válvula automática reguladora de nivel de aceite (LCV). Válvula automática reguladora de presión (Gas) (PCV) Válvula de Alivio (PSV) Válvula de bloqueo (SDV) Indicador de nivel Porta orificio Registrador de presión estática y diferencial Medidor de flujo Interruptores o swiches de presión y nivel Indicadores de presión y temperatura (IP – IT). Transmisores de presión (PCT) Transmisores de nivel (PCT)
SECCIONES DE SEPARACIÓN Primaria: En esta sección la separación es por gravedad y fuerza centrífuga.
Secundaria: parte de éste líquido alcanza a caer por gravedad, es un compartimiento donde se presenta la separación de fases. Acumuladora de Líquido: permite que el gas acabe de separarse del líquido e impide que el gas se vaya por el fondo del separador donde está la salida de los líquidos.
Extractora de humedad: se encarga de retirar las gotas de humedad, por medio de filtros donde queda atrapado el líquido en forma de pequeñas gotas.
DISPOSITIVOS INTERNOS EN EL SEPARADOR ELIMINADORES DE NIEBLA
ELIMINADORES DE NIEBLA
SISTEMA DE TRATAMIENTO QUÍMICO Los desemulsificantes se aplican con el fin de neutralizar la acción de los emulsificantes presentes y de esta forma desestabilizar y romper la emulsión. La aplicación de productos químicos para el tratamiento de emulsiones se efectúa por medio de bombas dosificadoras, las cuales inyectan el producto químico (desemulsificantes y antiespumantes) en los colectores de la estación, antes de la entrada a los separadores, con el fin de evitar la formación de espumas y así mejorar la eficiencia de la separación
TRATADORES Es un recipiente o vasija a presión, diseñado para separar y romper la emulsión aceite- agua mediante calentamiento. También se obtiene la separación de gas y agua libre como efecto secundario.
TRATAMIENTO TÉRMICO TRATADORES HORIZONTALES En el tratador horizontal, el flujo entra por la sección frontal. El líquido cae en los alrededores de la interfase petróleo-agua en donde éste es lavado y es separada el agua libre. El petróleo y la emulsión pasan por los tubos de fuego (pirotubo) y a la cámara o sección de agua libre. La interfase petróleo-agua en esta sección del recipiente es controlada por un controlador de nivel de interfase que acciona una válvula de descarga para el agua libre.
TRATADOR TERMICO VERTICAL En el tratador además del calentamiento ocurre la separación de fases. La remoción de agua del crudo requiere por lo general de un procesamiento adicional que va más allá de la separación gravitacional. Un método común para separar esta emulsión de "agua en petróleo" consiste en tratar el flujo en un contenedor de tratamiento del petróleo que aporta energía en forma de calor para ayudar al proceso de rompimiento de la emulsión.
TRATADORES ELECTROSTÁTICOS Algunos tratadores utilizan una sección de electrodos. La trayectoria del flujo en un tratador electrostático es la misma que para un tratador horizontal. La única diferencia es que se utiliza un campo eléctrico de corriente alterna (AC) y/o corriente directa (DC) aplicada en una rejilla para provocar la unión de las gotas de agua. Cuando la emulsión llega a la rejilla el potencial hace que las gotas vibren rápidamente hacia arriba y hacia abajo causando choques que provocan la coalescencia y precipitación posterior.
DESHIDRATACION ELECTROSTATICA MICRO FOTOGRAFIA DE UNA EMULSION TOMADA SEGUNDO
A 1200 IMAGENES POR
Emulsion inicial
0.0066 sec. después de aplicar voltaje
0.0133 sec. después de aplicar voltaje
0.055 sec. después de aplicar voltaje
0.081 sec. Después de aplicar voltaje
0.083 sec. Después de aplicar voltaje
SCRUBBER Equipo (vasija) cuya función es extraer el contenido líquido en una corriente de gas, lo cual se logra haciendo pasar la corriente por un camino tortuoso donde por contacto se condensa el líquido que había sido arrastrado en etapas anteriores.
KNOCK-OUT DRUM El exceso de gas pasa al "Knock-out Drum" donde se terminan de eliminar las partículas liquidas presentes en el gas para luego dirigirse a la tea a través de una línea; cada una de estas líneas cuenta con su válvula reguladora de presión.
TEA Es un tubo vertical con su respectivo quemador y pilotos encendidos que se encarga de quemar el gas proveniente de los separadores, tratadores, scrubbber, gun barrel y tanques de almacenamiento. Funciona como un sistema de seguridad en caso que sea imperativo quemar el gas producido por presentarse alguna falla en la planta de tratamiento o cualquier otro inconveniente.
GUN BARREL Este equipo básicamente consiste en un tanque cilíndrico y vertical con una serie de conexiones para lograr una mayor separación y limpieza del agua libre y el crudo mediante sistemas internos que generan turbulencia facilitando la separación de las gotas de aceite y agua, que generalmente provienen de los separadores o tratadores. (10000 bbls)
La función del GUM BARREL es mejorar la calidad del crudo, puesto que el tiempo de retención es mayor, el cual permite una mejor separación y limpieza del agua libre y del crudo. Esto con el fin de producir aceite con un porcentaje de agua y sedimentos (BSW) por debajo del 0.5% o del límite que se haya establecido para la batería en particular.
TANQUES DE ALMACENAMIETNO Son recipientes que se utilizan para almacenar líquidos o gases en la etapa final del proceso, con la finalidad de proteger el producto de contaminaciones o de materia extraña.(5000 bbls)
CLASIFICACIÒN DE LOS TANQUES Por su forma: – Cilíndricos con techo cónico. – Cilíndricos con fondo y tapa cóncavos. – Cilíndricos con techo flotante. – Cilíndricos con membrana flotante. – Esféricos.
Por el producto que almacena: – Para crudos. – Para derivados o refinados. – Para residuos.
CILÍNDRICOS CON TECHO CÓNICO. Se usan generalmente para almacenar crudos o productos que tengan una presión de vapor relativamente baja, es decir, aquellos que no tienen tendencia a producir vapores a la temperatura ambiente.
CILÍNDRICOS CON FONDO Y TAPA CÓNCAVOS Se emplean generalmente para el almacenamiento de productos con una presión de vapor relativamente alta, es decir, aquellos con una tendencia a producir vapores a la temperatura ambiente.
CILÍNDRICOS CON TECHO FLOTANTE En su construcción se asemejan a los techos cónicos con la diferencia que su tapa superior o techo flota sobre el fluido almacenado, desplazándose verticalmente de acuerdo al nivel. Dentro de sus ventajas es que disminuye las perdidas por evaporación y no generan electricidad estática.
CILÍNDRICOS CON MEMBRANA FLOTANTE Con el objeto de minimizar las perdidas por evaporización a los tanques de techo cónico se les coloca una membrana flotante en la parte inferior del tanque, diseñada y construida de tal forma que flote sobre el fluido almacenado.
ESFÉRICOS
Se usan generalmente para almacenar productos con una presión de vapor bastante alta como son el propano (LGP) y los butanos.
SKIMMING TANK Es un tanque que cuenta con dos líneas que se desprenden de la parte superior del cuerpo; por una rebosa el exceso de agua y por la otra se descarga la nata de aceite que se acumula en estos.
SKIMMER es un conjunto de piscinas en cemento impermeabilizadas para separar el agua del aceite, lo cual ocurre por diferencia de densidades en la primero piscina se retiene el agua, y el aceite con poca agua pasa a otro compartimiento (piscina) donde se bombea por bombas eléctricas al “Gun Barrel”.
SEPARADOR DE API Al Separador API llegan las aguas provenientes de cárcamos o cunetas perimetrales, de bombas y equipos de la estación Terciarios, drenaje de condensados de “Scrubber” y “knock-out Drum”, drenaje de tanques de almacenamiento de crudo y crudo recuperado por camión de vacío.
FUNCIONAMIENTO DE LA SEPARACIÓN
