TRANSPORTE DE CRUDOS PESADOS INTRODUCCIÓN El Transporte de Hidrocarburos se convierte en la fase o eslabón necesario e imprescindible para llevar la producción hacia los lugares de procesamiento, consumo o distribución (mercado). En el mundo del petróleo los oleoductos y los buques-tanque son los medios por ecelencia para el transporte del crudo. El petróleo es impulsado a trav!s de los oleoductos por estaciones de bombeo, controlados por medios electrónicos desde una estación central, que hacen que el petr petról óleo eo avan avance ce cont contin inua uame ment nte. e. "a capa capaci cida dad d de tran transp spor orte te de los los oleoductos var#a y depende del tama$o de la tuber#a
TIPOS DE SISTEMAS DE TRANSPORTE DE HIDROCARBUROS "a activi actividad dad de transp transport orte e compr comprend ende e aquell aquella a activi actividad dad que sucede sucede a la eplo eplotac tación ión de un yacimi yacimient ento o para para trasla trasladar dar el crudo crudo hacia hacia los centr centros os de re%nación o a los puertos de embarque con destino a la eportación, los cuales proporcionan proporcionan un valor agregado al crudo. "as maneras de transportar el hidrocarburo se puede dar mediante un medio terre terrestr stre e y &uvial &uvial.. En el medio medio terre terrestr stre e podemo podemos s nombra nombrarr los oleodu oleoducto ctos, s, poliductos, gaseoductos y camiones.
MÉTODOS PARA PARA EL TRANSPORTE DE CRUDOS PESADOS EN OLEODUCTO "oca "ocali li'a 'aci ción ón geog geogr r%c %ca, a, la disp dispon onib ibil ilid idad ad de mate materi rial ales es y equi equipo pos, s, los los reque equeri rimi mien ento tos s de tube tuber# r#a, a, mant manten enim imie ient nto, o, los los cost costos os de oper operac ació ión n y requerimiento de calidad de crudo todo esto in&uye en la elección del m!todo. "os !todos o tecnolog#as ms utili'ados son* +. Dilución (puede ser con crudos livianos o con derivados del crudo). . Emulsión . Calentamiento (se reali'a al crudo, tuber#a o ambos). . Tans!ote ans!ote !o a"ua (por medio de emulsiones o la t!cnica de &u/o anular-cora'ón). 0. Pocesos #e e$na#o o U!"a#in" (procesos de conversión mediante reaccione reacciones s catal#tic catal#ticas as y craqueo craqueo t!rmico( t!rmico(proc procesos esos de viscorre viscorreducci ducción, ón, coqui'ación retardada retardada y des asfaltado por disolventes) +. DILUCIÓN Es uno de los m!todos ms antiguos y preferidos para reducir la viscosidad en crudos pesados. "a diluc dilució ión n cons consis iste te en me'c me'cla larr un crud crudo o pesa pesado do con con uno de mayo mayorr 1234 1234 (condensados de gas natural o crudos ligeros)5 generando una disminución de la viscosidad y la densidad del crudo original. "a proporción de solvente de 667, es a menudo su%ciente para evitar altas ca#das de presión o la necesidad de altas temperaturas, y por ende, facilitar las operaciones de deshidratación y desalado. 8in embar embargo, go, esta esta t!cnic t!cnica a puede puede reque requerir rir invers inversion iones es sustan sustancia ciales les en el bomb bombeo eo y tube tuber# r#as as,, debi debido do al aume aument nto o del del volu volume men n de tran transp spor orte te y la necesidad de separar en alg9n momento el solvente. •
RETOS %UE PRESENTA PRESENTA LA DILUCIÓN
+) "a relació relación n crudo: crudo:sol solvent vente e se ve afecta afectada, da, cuando cuando el crudo present presenta a cambios en su composición.
) Es importante determinar de antemano la proporción de solvente. ) ;eri%car los parmetros de medición de crudo, viscosidad de me'cla y compatibilidad entre los &uidos.
DILUCIÓN DE ACEITE "a dilución del aceite pesado se hace con hidrocarburo l#quido ligero en proporción +*+65 la me'cla se transporta a trav!s de tuber#a a una unidad de des asfaltado con disolvente que pueda estar en un lugar remoto. El proceso de des asfaltado produce una fracción de asfaltenos, una fracción de aceite des asfaltado esencialmente libre de asfltenos que est listo para el re%nado adicional, y la fracción de disolvente que puede ser recuperado y reciclado como el disolvente de etracción, o devuelto para la dilución de aceite pesado.
TRANSPORTE POR DILUCIÓN "a nafta y los crudos livianos son una interesante alternativa a la utili'ación de condensados de gas natural, debido a su alta gravedad 234 y e%ciencia en la dilución de crudo pesado.
irecta o normal 4nversas >uales • •
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Emulsiones en am&ientes '(os El crudo pesado en ambientes fr#os puede ser transportado e%cientemente a trav!s de tuber#as de gran dimetro con aislamientos a temperaturas inferiores de ?.+0@. "a emulsión se forma en una proporción de aproimadamente 6?67 A:A de crudo en salmuera, con contenido tal de sales disueltas que evitan la congelación. Estas condiciones permiten que la tuber#a pueda ser enterrada en el subsuelo sin causar da$os tanto al medio ambiente como a la tuber#a. arsden y Bose (+C?) sugieren que el gas natural sea transportado disuelto en la emulsión de aceite pesado en frio con una venta/a económica considerable.
Dregoli y lah (+CC) proponen el uso de me'clas de tensoactivos comunes para formar una emulsión y complementado por el uso del biopol#mero Fanthan para me/orar la estabilidad de la emulsión.
Desaollo #e tecnolo"(a #e tans!ote !o Emulsiones "as emulsiones se producen de forma natural en la producción del crudo y en el transporte de este, principalmente las de agua en aceite y otras un poco ms comple/as que son aceite-en agua-en aceite. Estas son per/udiciales para el sistema de producción debido a que incremente los problemas de corrosión y a la di%cultad de romper en las unidades de tratamiento y re%nación.
)omación #e las emulsiones El crudo y el agua son inmiscibles, al verterlos en un mismo recipiente rpidamente se separan. "a agitación necesaria para formar una emulsión resulta de la combinación de varias fuentes* Gomba de fondo de po'o. lu/o a trav!s de la tuber#a o la l#nea. Gomba de super%cie. Ia#da de presión a trav!s de bobinas, vlvulas, u otros equipos de super%cie. • •
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Emulsiones !aa el tans!ote #e cu#o !esa#o* =na emulsión adecuada para el transporte de cru do pesado, se caracteri'a por* ;iscosidad en el rango de operatividad de los oleoductos. Estabilidad para superar las condiciones de transporte (presión, temperatura). ayor cantidad de crudo. cil rompimiento de la emulsión despu!s del transporte. enor cantidad de surfactante y desemulsi%cante. •
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Sistema !aa la im!lementación #e la tecnolo"(a #e Emulsiones El acondicionamiento de un oleoducto para el transporte por emulsi%cación se compone de las siguientes etapas* 3lanta de tratamiento* 2condiciona el crudo y el agua de forma que se encuentren en el estado ms favorable para formar la emulsión. 3lanta de bombeo. 3lanta de me'cla* 8e prepara la emulsión. Es preferible tener un movimiento turbulento de los &uidos, para que eista mayor contacto entre ellos y se evite la formación de gotas peque$as de la fase dispersa, lo cual di%culta el rompimiento de la emulsión. 3lanta de reacondicionamiento* 2segura que la emulsión llegue al oleoducto en las condiciones ms favorables. 3lanta de rompimiento de la emulsión* 8e encarga de separar el crudo del agua y del recobro del surfactante empleado. •
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Tatamiento #e emulsiones #e cu#o !esa#o* "a cantidad de agua que emulsiona con el crudo en la mayor#a de los sistemas de producción puede variar desde +7 - J67 en casos ecepcionales. El rango ms com9n de agua emulsionada del crudo es entre 07 - 07 volumen. 8e requieren tres pasos bsicos para separar la emulsión :K * •
Desesta&ili+ación
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Coalescencia Se!aación "a,itacional
. CALENTAMIENTO DE CRUDO - TUBER.AS Este es el segundo m!todo ms utili'ado para el transporte de crudo pesado por tuber#as. El principio es el de conservar la Temperatura elevada. El calentamiento eterno, es necesario, debido a las p!rdidas de calor que se producen por el ba/o &u/o. El m!todo solo funciona cuando el petróleo se vuelve a calentar en las estaciones de bombeo a trav!s de calentadores de fuego directo. . )LU/O ANULAR 0 CORA1ÓN 3ara el transporte de crudo pesado por tuber#a podemos usar el &u/o anular central, para reducir la ca#da de presión. Este 3BIE8 se basa en una delgada pel#cula de agua o solución acuosa, que la situamos adyacente a la pared interior de la tuber#a, el &uido interno es el crudo pesado, lo que conlleva a un gradiente de presión longitudinal reducido y una ca#da de presión total similar al del agua en movimiento.
Antece#entes #e la tecnolo"(a #e )lu2o Anula0 Coa+ón liemans y oms (+CLJ) concluyeron que la inestabilidad capilar rompe el n9cleo interno en lingotes a ba/a velocidad y se produce la estrati%cación. 3oettmann (+C?0) sugiere la aplicación de un anillo anular de solución micelar para reducir la resistencia, formando una pel#cula temporal sobre el interior de la tuber#a. Ihilton y Handley (+C0L) propusieron un sistema de tuber#a con inyección de agua y unidades de etracción con el ob/etivo de minimi'ar el agua a utili'ar. El establecimiento de &u/o anular para el transporte de crudo pesado implica importantes problemas para su aplicación comercial. Magustin et al.(+CLL) formularon un proceso bsico para reiniciar el &u/o de base con los crudos pesados despu!s de una larga inactividad. En primer lugar, un &u/o de &uidos de ba/a viscosidad tal como el agua se bombea en una porción de entrada de la tuber#a, gradualmente este &u/o aumenta hasta alcan'ar la velocidad cr#tica requerida para desarrollar &u/o anular en una condición de estado estacionario. 8eguidamente, el &u/o de aceite pesado se inicia en la porción de entrada de la tuber#a y se incrementa gradualmente.
El aumento de presión debido al bombeo de aceite pesado es mucho menor que los picos de presión observados durante la acumulación de &uido de ba/a viscosidad en las etapas.
Monta2es e'ectua#os !aa esta&lece el 3u2o anula0coa+ón Es esencial un dise$o adecuado de las boquillas para establecer el &u/o principal. Bese$a sobre los principales aspectos de dise$o y tipo y dise$o de las boquillas* "a boquilla utili'ada por Hasson et al., fue dise$ada de tal manera que la trayectoria del &u/o del l#quido de la pared se reduce gradualmente. 8e observó que este tipo de con%guración reduce las perturbaciones de entrada y tambi!n se encontró que la posición sim!trica de la boquilla es ms e%ca'. 3arda y GannAart, utili'ó un inyector cónico en su traba/o de levantamiento de crudo pesado de po'os verticales. El dimetro de entrada de la boquilla se reduce gradualmente hasta coincidir con el dimetro del tubo, %nalmente, se inyecta el agua lateralmente para colocar el aceite en el centro de la tuber#a. GensaNhria et al., utili'a un inyector que introduce agua en el anillo, mientras que el aceite pesado pasa a trav!s de la región central. J. PARCIAL UP4RADIN4 =na de las posibilidades del negocio de crudos pesados es la migración a procesos de me/oramiento (=pgrading) de estos tipos de crudos. "a ruta de me/oramiento de crudos pesado se reali'a a trav!s de* +. 3rocesos de conversión mediante reacciones catal#ticas, . Ionversiones mediante craqueo t!rmico.
Pocesos #e con,esión !aa ca5ueo catal(tico El craqueo catal#tico rompe las mol!culas comple/as en mol!culas ms sencillas. Ionvierte la alimentación de pesado en fracciones ms ligeras, tal como queroseno, gasolina, D"3, aceite para calentamiento y productos de alimentación a la petroqu#mica. El craqueo catal#tico es seme/ante al craqueo t!rmico ecepto que en este los catali'adores facilitan la conversión de las mol!culas. "as temperaturas t#picas utili'adas son de L061-C061 a presiones de +6-6 psi. "os catali'adores pueden ser* Meolita, hidrosilicato de aluminio, arcilla tratada de bentonita, bauita y aluminio de s#lice. "a instalación de esta unidad requiere personal especiali'ado en operaciones de re%ner#a.
Pocesos #e con,esión !aa ca5ueo t6mico Estos procesos son conocidos como tecnolog#as de recha'o de carbón basndose en temperatura y presión. =no de los productos que se obtiene es el gasóleo de fracción media, procedente de la destilación. 3rocesos* ;iscorreducción, Ioqui'ación retardada y >esasfaltado por disolventes. Tecnolog#as ms com9nmente utili'adas* •
7iscoe#ucción
Este proceso se reali'a en una torre de fraccionamiento atmosf!rica, de la cual se obtienen tres cortes principalmente* Das y fracción de nafta, Dasoil ligero (corte medio), Besiduo pesado (corte de cola). El corte ligero se me'cla con el de cola para obtener un producto me/orado (crudo sint!tico) con reducida viscosidad. >ependiendo del grado de conversión, el crudo sint!tico producido (8I) puede ser inestable durante el almacenamiento y env#o. "a alimentación de este proceso son los residuos provenientes de las torres atmosf!ricas o de vac#o. El proceso es sensible a las variaciones de la calidad de alimentación. • •
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Co5ui+ación eta#a#a
"a carga de alimentación (t#picamente residuo de torres atmosf!ricas de destilación) es transferida a grandes tambores que proporcionan el tiempo de residencia necesario para permitir que las reacciones de craqueo sean alcan'adas. 4nicialmente el residuo pesado es alimentado a un horno con temperaturas entre C66-C06 1 a presiones de 0-6 psi. "a me'cla se pasa del horno a uno o ms tambores de coqui'ación, donde la materia caliente se retiene aproimadamente horas a presiones de 0-?0 psi, hasta que se craquee en productos ms ligeros. "os vapores de los tambores son enviados a un fraccionador donde se separan el gas, nafta y los gasóleos. •
Desas'alta#o !o #isol,entes
El proceso de desasfaltado se fundamenta bsicamente en la separación (noconversión) del asfalto a trav!s del lavado con disolvente, retirando de esta manera la parte ms pesada de crudo y obteniendo, en consecuencia, la me/ora de su calidad. "as caracter#sticas del crudo de alimentación, in&uyen en la selectividad de me'clas de di-solventes y el correspondiente a/uste de las condiciones operacionales. "os servicios bsicos requeridos para el proceso son principalmente* ;apor de agua, Energ#a el!ctrica Iombustible, O se generan tres productos principales* producto desasfaltado (para la venta), asfalto, agua agria. •
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TECNOLO4.AS COMPLEMENTARIAS AL TRASPORTE DE CRUDO PESADO POR TUBER.AS >ebido a que la viscosidad de los crudos es el factor ms in&uyente en el transporte por oleoducto, se debe encontrar una alternativa económica y ambientalmente aceptable que redu'ca la viscosidad del crudo.
"a ca#da de presión por fricción o ro'amiento es el resultado de la resistencia que encuentra el &uido circulante cuando entra en contacto con una super%cie sólida. •
A#iti,os e#uctoes #e aaste
Iuando los &uidos son transportados por tuber#a, la fuer'a que se debe superar para conducir el &uido a trav!s de la tuber#a, se de%ne como la fuer'a de arrastre o simplemente arrastre. "a función de los aditivos es suprimir el crecimiento de los remolinos turbulentos, generados por la absorción de la energ#a liberada en la descomposición de las capas laminares •
De!esoes #el !unto #e nu&e
"os 3>> alternativamente conocidos como modi%cadores de cristales de para%nas, son aditivos qu#micos que afectan a la nucleación, la adsorción o la solubilidad de las para%nas.
ESTACIONES DE BOMBEO DE oc!
Sistemas #e &om&eo El dise$o del sistema de bombeo lo debe reali'ar un eperto en el rea, para seleccionar el sistema de bombeo adecuado para cada caso. >entro de la información que se debe obtener, entre otros detalles, es la siguiente* • • • • • • • • • • • •
3ropiedades del &uido que se va a bombear. ;olumen que se va a transportar. Iondición de bombeo en la succión. Iondición de bombeo en la descarga. Iabe'a total de la Gomba. Tipo de sistema al que la bomba est entregando el &uido uente de alimentación de energ#a. "imitaciones de peso, espacio y posición. Iondiciones ambientales. Iosto de la bomba e instalación. Iosto de operación de la bomba. Iódigos y estndares
El conocimiento de esta información ayuda a la correcta selección del elemento ms importante del sistema de bombeo, que es la bomba. 3ero, la información principal que describe las caracter#sticas de la bomba en la aplicación que funcionar, es la solicitada en la ho/a del fabricante.
Ae"los #e &om&eo "a con%guración de las bombas en una estación de bombeo, depende del requerimiento de la instalación, y en algunas ocasiones, ms de u na bomba es requerida en la estación. "as coneiones de los sistemas de tuber#as y vlvulas pueden proporcionar la facilidad de disponer de rangos en las condiciones de operación y capacidad, pero en general eisten sólo dos tipos de arreglos que se pueden dar a las bombas, y estos son* arreglo de bombas en serie, y arreglo de bombas en paralelo.
Ae"lo #e Bom&as en Paalelo En la con%guración de bombas en paralelo, ms de una bomba tiene acceso a la succión desde la fuente, y la descarga de las bombas se la reali'a a una l#nea com9n que lleva el &uido hasta su destino. Esta con%guración se utili'a para variar las condiciones de caudal de bombeo en la descarga, pero manteniendo la presión aproimadamente constante.
Ae"lo #e &om&as en Seie
En la con%guración de bombas en serie, la primera bomba tiene acceso a la succión desde la fuente y descarga el &uido en la succión de la segunda bomba, y as# sucesivamente. Esta con%guración de bombas se utili'a para variar las condiciones en la descarga, manteniendo el caudal aproimadamente constante. "a 9ltima bomba descarga en la l#nea que lleva el &uido hasta su destino, y la presión con que descarga es igual a la suma de las presiones de descarga de todas las bombas, menos las p!rdidas que se puedan dar en la coneión.
DESCRIPCION DE ESTACIÓNES DE BOMBEO OCP 3ara iniciar su transporte el crudo es calentado indirectamente por un sistema de recirculación de aceite t!rmico e intercambio de calor. "as bombas principales dan el impulso necesario para que el crudo tenga la presión su%ciente para iniciar el recorrido.
El crudo contin9a su ascenso hasta llegar a la tercera estación* 8ardinas. Est ubicada en la provincia de
"a estación 3ramo tiene como ob/etivo dar el 9ltimo impulso al crudo pesado para poder superar su punto ms alto* .6J metros en el sector de " a virgen. Esta es la 9ltima infraestructura de bombeo del sistema I3.
ESTACIÓN REDUCTORA DE PRESIÓN OCP )uncionamiento Estaciones Re#uctoas #e Pesión OCP +. DESCENSO DEL CRUDO "uego de que el crudo ha superado el punto ms alto en su recorrido, inicia su descenso hacia la costa ecuatoriana, por ello es necesario controlar la energ#a que desarrolla el &uido durante su descenso.
3ara ello I3 Ecuador cuenta con dos estaciones reductoras y un arreglo de vlvulas reductoras a la entrada de la 9ltima estación* Terminal ar#timo en Esmeraldas. . REDUCCIÓN DE PRESIÓN El ob/etivo de todas las estaciones de este tipo es reducir la presión que tiene el petróleo a trav!s de vlvulas reductoras . 78L7ULAS REDUCTORAS El &uido pasa por los laberintos de los discos que conforman las vlvulas reductoras para continuar con el recorrido hacia el Terminal ar#timo en Esmeraldas. El funcionamiento de las vlvulas reductoras requiere del apoyo de sistemas auiliares que les permiten disponer de aire comprimido, energ#a el!ctrica, combustibles, entre otros como5 I3 Ecuador cuenta con toda la tecnolog#a necesaria para mantener una operación segura como* vlvulas seccionamiento (cierre automtico y remoto) y de retención de &uido (vlvulas automticas). Iuenta con dos controles tecnológicos de alta calidad* el 8istema de Iontrol, 8upervisión y 2dquisición de >atos (8I2>2) y el 8istema de >etección de ugas (">8). El 8I2>2 es el cerebro de toda la operación del oleoducto, centrali'a el control y monitoreo de toda la infraestructura relacionada con el I3. . ALMACENAMIENTO - CAR4A El Terminal ar#timo en Esmeraldas cuenta con 0 tanques de ?06 666 bls. de capacidad, el petróleo es almacenado antes de ser despachado a los buques de carga para su eplotación.
