Resumen Dentro de la calidad de los fluidos producidos la determinación de la calidad del crudo es una de las operaciones más importantes dentro del manejo de los hidrocarburos en la superficie y existen diversos métodos para efectuar la calidad del fluido producido, como el muestreo de los fluidos propiamente de tanques de almacenamiento y en tuberías de conducción donde las sustancias a evaluar son el aceite crudo y el gas natural a los cuales se les aplica un método de análisis de fluidos el cual consiste en determinar la densidad relativa y presión de vapor. En caso de presentarse alguna sustancia de dos fases liquido-sólido, se deberá realizar métodos como método de la centrifuga, método de depositación por gravedad y método por destilación, todos estos nos ayudan a evaluar la calidad de los fluidos que se producen y se transportan. Tema 1 Calidad de los fluidos producidos. La determinación de la calidad del crudo es una de las operaciones más importantes dentro del manejo de los hidrocarburos en la superficie y para efectuarlo es necesario recolectar muestras bajo las normas establecidas. Debe tenerse cuidado para estar seguro de que la muestra sea representativa del volumen total del crudo. 1.1 Muestreo de fluidos. En el muestreo del aceite que fluye en la tubería de descarga de un pozo se encuentran grandes variaciones en el porcentaje de agua o aceite. Aunque se hicieran muestreos a intervalos regulares y se promediaran los resultados, es mejor conducir el aceite a un tanque de aforo y muestrearlo después que el aguase haya separado por gravedad. Una vez examinado, el valor obtenido será mucho más representativo que el deducido a partir de muestras en la tubería de escurrimiento. Además, parte del agua se encuentra emulsionada, por lo que no se separa. También se encuentran en suspensión pequeñas partículas de arcilla o arena. Esto sucede sobretodo cerca del fondo del tanque, por lo que un muestreo a diferentes profundidades muestra un incremento en los porcentajes de agua y sólidos conforme va hacia el fondo. El objetivo del muestreo de fluido de un yacimiento es tomar una muestra de aceite que sea representativa del flujo original del yacimiento. Por esta razón, las muestras se deben tomar los primeros días de producción antes de que ocurra una apreciable caída de presión del yacimiento, o al menos hasta que la presión sea mayor o igual a la de burbujeo del aceite original. 1.1.1 Métodos de Muestreo en Tanques de Almacenamiento Muestra Compuesta Obtener varias muestras a diferentes profundidades y analizarlas independientemente para después promediar los resultados; o también mezclarlos en una copa y analizar la me zcla. Muestra Continua
Esta muestra consiste en introducir el extractor o la botella tapada hasta el fondo del tanque al llegar ahí se retira el tapón y se empieza a subir el envase a una velocidad uniforme, permitiendo que se recolecta una muestra del crudo que represente aproximadamente el 85% del volumen total del tanque.
Muestra Corrida Se introduce la botella o el extractor destapado en el hasta la profundidad de la descarga del tanque, llenándose el recipiente; al llegar al fondo se sube, renovándose el líquido contenido, a una velocidad uniforme, permitiendo que se llene hasta alrededor del 85% de su capacidad. Por Válvulas Muestreadoras Válvulas instaladas en la pared del tanque, están formadas por un tubo que traspasa la pared del tanque y por una válvula de cierre. El diámetro del tubo varía entre 12.5 mm y 18.75 mm, dependiendo el tipo de crudo. El extremo del tubo del interior del tanque debe estar por lo menos 3
a 10 cm de la pared. Cuando la capacidad del tanque es menor a 1590 m la disposición de las válvulas. 1.1.2 Muestreo de fluidos en tubería t ubería de conducción Muestreo de crudo Se toman en conexiones que se encuentran preferentemente en líneas verticales, y si están en líneas horizontales, deben estar situadas arriba de la media del tubo y penetrar hasta el centro del mismo. La parte de la conexión que se encuentra en la línea donde puede e star perforada o con un bisel al final que tenga ángulo de 45° y este dirigido en contra del flujo. La muestra se recolecta en una botella de vidrio o metal y después se guarda en un contenedor. Gas Natural El funcionamiento de los dispositivos de muestreo está basado en uno o más fenómenos físicos con las partículas pequeñas, tales como:
Su comportamiento bajo la influencia de fuerzas externas.
Las propiedades ópticas de las partículas y liquidas en medios gaseosos.
Principio de funcionamiento: funcionamiento: 1. Instrumentos de Detección: Dispersión de Luz, es un dispositivo que mide la intensidad de la luz dispersa por partículas suspendidas. Calibrando el aparato se puede obtener la concentración de partículas de gas. Sus partes principales son: a.
Fuente luminosa
b. Conjunto de lentes y difractores c.
Fotocelda
d. Amplificador e. Medidor f.
Registrador
Este es un aparato que hace fluir el gas a través de un rayo de luz y las partículas se detectan en la fotocelda, como pequeñas manchas luminosas en un fondo negro. Posteriormente estas manchas se amplifican, se miden y se registran, con lo que se obtiene la concentración de las part ículas en el gas. 2. Colectores de partículas: en estos dispositivos se hace pasar una muestra de gas a través del colector, el cual separa las partículas suspendidas, las cuales se pueden examinar ya se con el microscopio i bien por análisis físicos y químicos. 1.2 Método de análisis de fluidos Análisis de Petróleo Crudo Determinación de la densidad relativa La densidad relativa se define como la relación que existe entre el peso específico de una sustancia y la del agua. Generalmente se mide a condiciones estándar, o sea, a una temperatura de 15.5 °C y 1 atmosfera de presión. Cuando las condiciones a las que se mide con diferentes a las mencionadas (principalmente la temperatura) es necesario corregir ese valor para obtener a las condiciones estándar. Para la obtención de la densidad relativa del crudo se utiliza un densímetro o hidrómetro. Cuya escala varía de acuerdo al tipo de crudo que se va analizar. Para efectuar este análisis se puede usar un recipiente de metal o vidrio, hasta su marca de aforo, evitando la formación de burbujas y si estas son formadas, eliminarlas. Después se introduce el densímetro hasta el nivel que flote de manera libre, con el cuidado de que este no toque las paredes del recipiente. Cuando se equilibre se tomara la lectura donde el nivel del crudo alcance una escala. Determinación de la Presión de vapor Cuando los líquidos se evaporan, las moléculas liberadas en esta acción, ejercen una presión parcial en el espacio, conocida como presión de vapor. Si el espacio por encima de la superficie libre de líquido se encuentra limitada, entonces, después de cierto tiempo, el número de moléculas de vapor que chocan contra la superficie de líquido y se condensan, resulta igual al número de moléculas que escapan de la superficie en un intervalo de tiempo dado, estableciéndose el equilibrio.
El aparato que se usa para la medición de la presión de vapor, se le llama recipiente de presión de vapor. Se compone de una cámara de gasolina, cámara de aire, un manómetro y las conexiones. A la cámara de aire también se le llama superior y ala de gasolina inferior. La cámara de aire es un cilindro de diámetro de 5 cm y de longitud de 25 cm. En un extremo tiene una conexión de 6.25 cm de diámetro para instalar el manómetro. En el otro hay una conexión para acoplarla con la cámara de gasolina. Existen dos tipos de cámara de gasolina: de una abertura y de dos aberturas. Es el mismo diámetro que el de la cámara anterior, pero difiere en su longitud. La diferencia entre una y otras es que la de dos aberturas tiene una válvula de aguja de 6. 25 mm. El manómetro es de Bourdon con un rango de presión de que varía de acuerdo a la presión de vapor de la muestra. Adicionalmente se usa recipiente donde se somete a la bomba a un baño maría y otro para la muestra. Análisis con el contenido de agua y sedimentos Método de la Centrifuga Consiste en llenar dos tubos graduados hasta la marca del 50% con un solvente (Benzol, Tolueno, Gasolina Blanca) y añadir la muestra a analizar hasta la marca del 100%, agitarlos hasta que se mezcle bien, posteriormente se colocan en la centrifuga a una velocidad de 1500 rpm. Durante un tiempo que varía entre 3 y 10 min, dependiendo de las características de la mezcla. Luego se lee directamente el porcentaje de Agua y sólidos con exactitud de 0.1%. Después se colocan en la centrifuga durante un periodo de tiempo igual al final del cual se toma de nuevo la lectura. Si la diferencia de lecturas está afuera de un rango de 0.2% se vuelven a colocar en la centrifuga; cuando estén en el rango se suman las lecturas y ese valor será el porciento de agua y sólidos de la muestra. En cierto tipo de crudo es necesario calentar hasta 600 °C antes de hacer la medición, para evitar que dentro del conte nido de agua y sólidos se incluya material ceroso. Método de Depositación por Gravedad Se usa un cilindro de cristal de fondo plano (matraz). Se llena el matraz con la muestra hasta la marca 100% y se coloca en un calentador a una temperatura de 50°C durante 24 horas. Después se retira el matraz y se toma la lectura del porcentaje de agua y sólidos. De preferencia colocar un termostato para regular la temperatura. Método por destilación 3
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Para esta prueba se toman 100 cm de la muestra y se coloca en un matraz de 500 cm se agregan 3
100 com de gasolina y 25 % de Benzol. El matraz se coloca en el aparato para destilación de agua 3
que consiste en un refrigerante de 30.5 cm de longitud y una trampa de 10 cm con el objeto de que el agua no vuelva hacia matraz. Se calienta el matraz hasta 150 °C con lo que el agua que hay en la muestra se evapora al pasar por el refrigerante se condensa y escurre a la trampa, en donde se almacena. La lectura del porcentaje de agua se toma directamente de la trampa.
: Se introduce la botella o el extractor destapado en elaceite hasta la profundidad de la descarga del tanque, llenándose elrecipiente; al llegar al fondo se sube, renovándose el líquido contenido
