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TRATADOR TÉRMICO DIDÁCTICO

DANILO AGUIRRE EDUAR VÁSQUEZ JHON GUACANEME WILLSON GUZMAN

CORPORACIÓN INTERNACIONAL DEL PETRÓLEO “COINSPETROL” ESCUELA DE PRODUCCIÓN PUERTO LÓPEZ (META) 2009

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TRATADOR TÉRMICO DIDÁCTICO

DANILO AGUIRRE EDUAR VÁSQUEZ JHON GUACANEME WILSON GUZMÁN

ING. DENNIS SÁNCHEZ

CORPORACIÓN INTERNACIONAL DEL PETRÓLEO “COINSPETROL” ESCUELA DE PRODUCCIÓN PUERTO LÓPEZ (META) 2009

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Con cariño dedicamos este trabajo a todas aquellas personas que hicieron posible culminar esta meta, por ser nuestra fortaleza y motivación para superarnos cada día más y así poder luchar para que la vida nos depare un futuro mejor.

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AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a: Dios, por darnos la oportunidad de eslabón en nuestras vidas.

culminar

satisfactoriamente este nuevo

A mis Docentes, por compartir con nosotros su sabiduría, por sus consejos y por compartir desinteresadamente sus amplios conocimientos y experiencia. A mis compañeros y compañeras de clases, por el apoyo y motivación que de ellos he recibido.

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CONTENIDO Pág. INTRODUCCIÓN

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

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2. JUSTIFICACIÓN

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3. OBJETIVOS

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3.1 GENERAL

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3.2 ESPECÍFICOS

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4. ALCANCES Y LIMITACIONES

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4.1 ALCANCES

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4.2 LIMITACIONES

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5. ANTECEDENTES

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6. TRATAMIENTO TÉRMICO

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6.1 EQUIPO PARA CALENTAMIENTO.

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6.2 CALENTADORES DIRECTOS.

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6.3 CALENTADORES INDIRECTOS

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6.4 TRATADOR TÉRMICO

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6.5 UBICACIÓN EN EL CAMPO

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6.6 TIPOS DE TRATADORES

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6.6.1. Verticales.

22

6.6.2 Horizontales

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6.7 DESVENTAJAS DE LOS TRATADORES TERMICOS

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6.8 NUEVAS TECNOLOGÍAS

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6.8.1 Tratamiento electroestático.

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7. PRESUPUESTO

27

CONCLUSIONES

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BIBLIOGRAFÍA

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GLOSARIO

ENTRADA DE FLUIDOS: es la línea por donde fluye la emulsión del manifold hacia el interior del tratador. BARRERA DEFLECTORA: es una barrera que disminuye la velocidad del fluido al entrar en el tanque, evitando la generación de espuma y facilitando la liberación de gases en el proceso. TUBO DE FUEGO: línea que recorre el interior del tanque separador proporcionando calor producida por generadores de combustión interna, con el objetivo de calentar la mezcla y disminuir su viscosidad. ALIVIADOR DE PRESIÓN: dispositivo mecánico que se activa cuando se generan sobrepresiones en el interior del tanque, normalizando las condiciones de la atmósfera interna. MANÓMETROS: dispositivo que indica la cantidad de PSI que se generan en el interior del tanque. TERMÓMETRO: dispositivo que indica la temperatura en el interior del tanque en grados Fahrenheit. VÁLVULA DE NIVEL DE FLUIDOS: dispositivo mecánico que actúa como contralor de los fluidos en el interior del tanque. SALIDA DE AGUA: línea por donde sale el agua separada del crudo en el interior del tanque. SALIDA DE ACEITE: línea por donde se conduce el aceite ya deshidratado del interior del tanque hacia otro elemento en la batería de producción. EXTRACTOR DE NIEBLA: rejilla que actúa como filtro, reteniendo todas las partículas de aceite disueltas en el gas. SALIDA DE GAS: línea por donde se extrae el gas que resulta de la separación en el tanque de tratamiento térmico.

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INTRODUCCIÓN

Llevando a cabo este proyecto, se pretende beneficiar todo el grupo de alumnos de coinspetrol, que se encuentren iniciando su ciclo de aprendizaje, ya que la institución no cuenta con la instrumentación suficiente para realizar una capacitación más visual y tangible respecto a todo lo relacionado con baterías de producción.

También facilitar a los instructores una sofisticada herramienta de trabajo didáctico-visual, que complemente en los alumnos el conocimiento que se quiere difundir, de manera acertada.

En muchas baterías de producción se encuentran tratadores térmicos, pero no en todas son del mismo estilo y tamaño lo que se busca difundir en este proyecto es una idea clara sobre el funcionamiento básico de dicho equipo, teniendo en cuenta todos sus riesgos y beneficios además de las consecuencias que se pueden tener por su errada operación.

Además se tratara de inculcar los peligros inminentes que se encuentran en la industria cuando se esta trabajando con este equipo, se buscara la manera de inculcar responsabilidad y paciencia para la operación de cualquier equipo, independientemente del que se este utilizando ya que en muchos casos cuando no se tiene información suficiente de determinado tema, podemos ocasionar accidentes con daños irremediables.

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1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Se considera que la principal necesidad que se tiene actualmente en los procesos de aprendizaje, son la falta de material didáctico-practico, que permita al alumno tener relación permanente con el campo de acción sin necesidad de desplazarse hasta estos lugares.

Además se detecta que el aprendizaje teórico no alcanza a dejar una idea clara y precisa de los procesos que en la industria petrolera se desarrollan, dejando un vacio que puede causar perjuicios profesionales al momento de desarrollar las actividades operacionales directamente.

Es aquí en donde se encuentra la falencia principal, puesto que a nivel mundial la industria energética, requiere profesionales que tengan la capacidad y la pericia de desarrollar los trabajos asignados, sin necesidad de pasar por periodos de capacitación pre laboral, generando gastos y perdidas de tiempo para la empresa.

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2. JUSTIFICACIÓN

Con el presente proyecto se pretende complementar y afianzar el conocimiento que se adquiere en las aulas de clase, relacionando al alumno con los elementos que componen las baterías de producción en tiempo real, sin necesidad de desplazamientos costosos y en muchos de los casos improductivos, debido a las restricciones que las empresas operadoras exigen en las visitas industriales.

El equipo de trabajo cuenta con el conocimiento y la capacidad técnica necesaria que garantizan un excelente producto, para que los alumnos y todas las personas que necesiten de su beneficio, puedan disfrutar y aprender de su complejidad operativa sin mayores prohibiciones.

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3. OBJETIVOS

3.1 GENERAL

Diseñar y fabricar un TRATADOR TÉRMICO DIDÁCTICO, que cumpla con todas las especificaciones técnicas requeridas para que sirva como apoyo didáctico en las aulas de clases o en donde se requiera.

3.2 ESPECÍFICOS • Identificar las partes básicas de un TRATADOR TÉRMICO DIDÁCTICO • Reconocer el proceso que se desarrolla en el interior de un TRATADOR TÉRMICO DIDÁCTICO durante la separación de los fluidos. • Desarrollar ayudas didácto-practicas para complementar el proceso de aprendizaje. (frisos)

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4. ALCANCES Y LIMITACIONES

4.1 ALCANCES

Considerando la necesidad que se ha detectado, el proyecto tiene como punto de partida, la investigación precisa y exacta del funcionamiento operacional de un TRATADOR TÉRMICO, en una batería de producción de petróleo, de esta investigación saldrá un diseño de fabricación tratando de emplear la mayor parte de los elementos que componen el Tratador. Este diseño permitirá la fabricación a escala de dicho elemento.

Por tanto se puede decir, que el alcance que se logrará con este proyecto será la fabricación de un tratador térmico didáctico, que cumpla con el proceso básico de separación de emulsiones mediante aplicación de calor.

4.2 LIMITACIONES

La principal limitación es la tecnología, puesto que los programas que se necesitan para automatizar los procesos en un tratador, son de alta complejidad y difícil aplicación, otra limitación es el factor económico y la falta de información audiovisual que se encuentra de un tratador térmico de separación.

El proyecto se limita a la utilización netamente didáctica o como apoyo académico en las aulas de clase. No podrá ser utilizado a nivel industrial, por su tamaño y su método de operación.

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5. ANTECEDENTES

El tratamiento térmico es el único procedimiento que puede determinar la calidad del crudo al momento de comercializarlo, debido a que en la actualidad la tendencia a la explotación de crudos pesados ha tomado mayor interés por la baja en las reservas de crudos livianos a nivel mundial. Esta tendencia marca retos y nuevas metas para las empresas operadoras y para los gobiernos de países productores de petróleo, debido a que los procedimientos para la producción de esta clase de crudos que tienen unas características físico químicas bastante complejas, son muy difíciles de manejar y además su tiempo en puesta a punto es dos y hasta tres veces mas larga que la estandarización de un crudo liviano y muchas veces mas costoso.

A nivel mundial el tratamiento térmico se ha convertido en el arma más eficaz al momento de aplicar deshidratación a la mezcla obtenida en la producción petrolera y la mas económica. No se tiene el momento exacto ni el nombre del personaje que determino la utilización de este procedimiento en la producción de petróleo, lo que si se puede determinar es que la eficacia es total e irremplazable actualmente. Esto no quiere decir que existan otros métodos, lo que sucede es que esos métodos son de poca eficacia y no están a la altura de los crudos que se manejas hoy por hoy.

Puesto que las empresas que desarrollan las nuevas tecnologías en este campo, son extremadamente celosas en sus avances, es bastante difícil encontrar información reciente en los medios de comunicación o en la red. La única información disponible, es la que data de hace 10 años atrás, pero que aun es vigente en los campos de operación, de esta información podemos hablar de que al tratamiento térmico lo han pasado de un calentador directo hasta los mas complejos tratadores termo-electroestáticos, conservando el principio de operación, adicionando nuevas tecnologías como las celdas de energía para ayudar en la coalescencia de las gotas de agua disueltas en el gas.

El presente proyecto se ha construido con base a trabajos desarrollados por estudiantes de la Universidad Industrial de Santander y alumnos de Corporación Institucional del Petróleo “COINSPETROL”. La información recopilada fue depurada y clasificada, teniendo como resultado la más precisa y concreta información para el desarrollo técnico de la elaboración de un separador piloto.

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6. TRATAMIENTO TÉRMICO

Varias teorías se han desarrollado para explicar el efecto del calor en el tratamiento de emulsiones. Una teoría supone que unas gotitas diminutas tales como las formadas en las emulsiones, están en un movimiento continuo debido al fenómeno del movimiento browniano. Este movimiento se aumenta por el calor, que hace chocar las gotitas con más frecuencia y mayor fuerza. En cuanto ala fuerza de coalición es suficientemente grande, la película circundante se rompe y las gotas se juntan.

También el propósito del calentamiento es reducir la viscosidad del petróleo y hacer más fácil la sedimentación de los glóbulos de agua. La aplicación de calor también afecta las tensiones interfaciales existentes entre el petróleo y el agua.

En efecto cualquier emulsión podrá ser rota por la aplicación del calor a una temperatura igual al punto de ebullición del agua; cuando esa temperatura es alcanzada, los glóbulos de agua se gasifican y rompen sus películas protectoras. Sin embargo la aplicación de calor en tal extremo tiene varias desventajas importantes: un excesivo calentamiento causa pérdidas de los productos o partes más ligeras de hidrocarburos (más volátiles). Esto resulta en perdida, tanto en volumen como en gravedad, para el productor. Además, el aumento de la escala de deposición sobre el equipo, y un mayor gasto de aceite hacen no deseables las temperaturas altas.

Algunos sistemas por los cuales las emulsiones son calentadas son: -

Por inyección de vapor o aire caliente comprimido. Calentándolo en un re-hervidor o en otro tipo de caldera. Indirectamente calentándolo en un intercambiador de calor. Calentándolo por pase a través de una capa de agua caliente.

El vapor o inyección de aire es poco usado, y los intercambiadores de calor son usados solamente para un calentamiento preliminar de la emulsión antes de que pase dentro del tratador de calor o heater.

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Si el petróleo emulsificado es calentado pasándolo a través de una capa de agua caliente, como es a menudo en este caso, el agua es usualmente calentada por un fogón ú hogar de combustión de llama directa, subyacente a la capa de agua, o por espirales de calentamiento colocadas en el fondo del tanque.

La aplicación de calor a las emulsiones de petróleo constituye a menudo un medio efectivo de deshidratación, y en muchos casos se utiliza para ayudar en otros procesos de tratamiento del crudo.

Antes del calentamiento es necesario separar el gas y el agua libre con el fin de reducir la cantidad de calor requerida, para evitar la re-emulsificación. El calentamiento ayuda al rompimiento de las emulsiones debido a que tiene los siguientes efectos sobre ellas: -

Dilata la película emulsificante que rodea las gotas de agua, debilitándola y facilitando la unión de ellas.

-

Origina o aumenta el movimiento de las moléculas de agua produciendo colisiones cada vez mas violentas que ayudan también al rompimiento de la película.

-

Reduce la viscosidad del aceite, aumentando los impactos entre los glóbulos de agua y facilitando la caída mas rápida de las gotas de agua (aumenta la velocidad de asentamiento).

-

Aumenta la diferencia en densidad entre el agua y el aceite, facilitando también el asentamiento de las gotas de agua.

-

Reduce la tensión superficial del agua, facilitando la unión de las gotas ya que tienden a tomar una cóncava y a ofrecer mayor superficie de contacto con el aceite.

6.1 EQUIPO PARA CALENTAMIENTO. La aplicación de calor a las emulsiones se puede hacer por medio de calentadores (directos o indirectos) y tratadores térmicos

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6.2 CALENTADORES DIRECTOS

En este tipo de calentador la emulsión entra en contacto directo con el elemento de calentamiento. Son rápidos, eficientes y de costo inicial relativamente bajo, pero tienen como desventajas que desperdician productos livianos; son peligrosos y requieren supervisión constante. Se usan principalmente para calentar emulsiones no corrosivas que este a baja presión.

Existen gran variedad de diseños y capacidades, pero el mas común es de tipo tubular, con capacidad de hasta 5000 barriles por día, para un aumento de temperatura de 100°F.

En los calentadores-tratadores de tipo directo el calor es transferido por contacto directo de la corriente alimentada con el calentador. Aunque este tipo presenta problemas de sedimentación y de corrosión, pueden manejar mayores volúmenes de fluidos con menor gasto de combustible que los calentadores indirectos. Estos calentadores directos operan eficientemente en procesos realizados a baja presión y donde los fluidos manejados no son corrosivos.

6.3 CALENTADORES INDIRECTOS

En estos calentadores la emulsión fluye a través de tubos sumergidos en agua y esta se calienta por contacto con el elemento de calentamiento. Es decir el calor del quemador se transmite indirectamente a la emulsión por medio del agua que esta alrededor del quemador y recibe de este el calor.

Los calentadores indirectos tienen la ventaja de mantener una temperatura constante por tiempo largo, y no ofrece peligro. Como desventaja se puede anotar que requiere varias horas para calentar después de un periodo inactivo, haciendo imposible tratar una emulsión inmediatamente. Sus capacidades son aproximadamente de 2000 barriles de emulsión por día para un aumento de temperatura de 100°F.

Los tratadores-calentadores pueden ser de tipo directo e indirecto en función de la forma en que se aplica el calor. El diseño normal de un tratador-calentador tipo vertical cumple las siguientes funciones:

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-

Desgasificado de la emulsión de entrada. Remoción de arenas, sedimentos y agua libre previo al calentamiento. Lavado con agua y calentamiento de la emulsión. Coalescencia y asentamiento de las gotas de agua. Coalescencia mecánica puede ser usada en esta sección.

El aceite deshidratado caliente puede ser usado para precalentar la emulsión de entrada usando un intercambiador de calor.

Los calentadores-tratadores no son recomendables para remover grandes cantidades de agua libre y ésta limitante llega a ser más aguda en yacimientos viejos con gran producción de agua congénita. En estos casos la instalación previa de un EAL es una solución ideal.

Las mismas funciones básicas son previstas en un calentador directo tipo horizontal, como se muestra en la figura 4. La alimentación es parcialmente desgasificada, luego direccionada hacia la parte de abajo para la precipitación del agua libre y la arena. Después la alimentación es calentada y sufre una última desgasificación. Posteriormente a través de un distribuidor pasa a un baño de agua para finalmente pasar a la sección de coalescencia Las partículas sólidas, tales como arena, escama, productos de corrosión se depositarán en la parte inferior de estos equipos. Si estos sedimentos no son removidos puede causar los siguientes problemas: -

Acumularse y ocupar un volumen importante en el recipiente y eventualmente bloquear la corriente de alimentación. Bloquear la transferencia de calor y causar quemado del equipo de calentamiento. Interferir los controles de nivel, ánodos, válvulas, medidores y bombas. Así mismo pueden incrementar el crecimiento bacteriano y la velocidad de corrosión.

Para prevenir la depositación de estos sedimentos se pueden instalar “hidrojets” que operando a 30 psi por arriba de la presión de operación del calentador pueden remover los sedimentos para su drenado por la parte inferior del recipiente. En los calentadores de tipo indirecto primero se calienta un fluido. Posteriormente a través de un intercambiador de calor el fluido de calentamiento transfiere calor a la corriente de alimentación.

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En este tipo de calentadores disminuye el riesgo de explosión y son utilizados en instalaciones donde es posible recuperar calor, tales como el gas caliente de salida de las turbinas.

En general el calentamiento ya sea de tipo directo o indirecto tiene las siguientes ventajas: -

Reduce la viscosidad de la fase continua: un incremento en la temperatura de 10 °F baja la viscosidad de la emulsión por un factor de 2. Incrementa el movimiento browniano y la colisión de las gotas de agua para su coalescencia. Incrementa la diferencia de densidad entre la salmuera y el crudo. Promueve una mejor distribución del desemulsificante. Disuelve las parafinas cristalizadas que le dan estabilidad a las emulsiones. Esto se logra manteniendo la temperatura del crudo por arriba de su punto de nube. Debilita la película de emulsificante que rodea a las gotas de agua.

Sin embargo el calentamiento presenta las siguientes desventajas: -

Provoca la migración de los compuestos más volátiles del crudo hacia la fase gas. Esta pérdida de ligeros en el crudo provoca una disminución de volumen del crudo calentado (encogimiento) y una disminución en su gravedad API. Incrementa los costos de combustible Incrementa los riesgos en las instalaciones Requieren mayor instrumentación y control Causa depósitos de coke.

6.4 TRATADOR TÉRMICO

Si un aceite lubricante y agua son colocados en una botella y agitados violentamente, solo una pequeña cantidad de agua (1.0 a 2.0 por ciento) formara una emulsión con el aceite. Para formar una emulsión estable con un gran porcentaje de agua en aceite, uno debe agregar un agente emulsificante, el cual formara una película alrededor de las gotitas de agua.

Casi todos los métodos de tratamientos de emulsiones se basan en neutralizar los efectos del agente emulsificante. En el tratamiento de las emulsiones de los fluidos del pozo, dos pasos deben ser tomados:

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-

Remover el gas. Remover el agua libre.

Ambos de estos productos podrían causar las emulsiones y reformarlas después que han sido rotas.

El tratador tipo presurizado es diseñado para incorporar las funciones de tres unidades de separación, ejemplo: el separador de petróleo-gas, el calentador tipo volumen con caja de fuego interno desmontable y el tanque decantador (gunbarrel). El gun barrel o tanque de asentamiento fue el primer sistema automático de tratamiento, el cual provee espacio para el agua fuera del aceite. Con algunas emulsiones se requiere un tanque de asentamiento grande, para tener un tiempo de retención suficiente para la separación. El volumen o indirectamente el fuego para calentar se agrego para calentar el agua en la sección de baño del gun barrel y así acortar el tiempo de permanencia y hacer posible un equipo más pequeño y económico.

En el tratador el flujo del Pozo entra a la sección de separación de donde el gas fluye a través del extractor de niebla y el fluido fluye a través del tubo descendente (downcomer) a la sección de deshidratador de agua libre (free water knock-out). El agua libre es la que se asentara fuera del aceite dentro de 5 minutos. La remoción del agua libre previene otras emulsificaciones y disminuyen las cargas de

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calentamiento. El aceite y la emulsión fluyen a través del plato deflector en la sección de calentamiento (lavador de agua).la aplicación de calor tiene varios efectos sobre las emulsiones: (1) disminuye la viscosidad del aceite y la viscosidad (stickiness) del agente emulsificante. (2) baja la tensión superficial del agua; (3) aumenta la diferencia entre la gravedad especifica del aceite y el agua.

La sección de heno provee la filtración y la fusión. La emulsión fluye a través del filtro y es exprimido en las fibras y la película del agente emulsificante es rota. La sección de heno también actúa como una barrera de calor entre la sección de calentamiento y la sección de asentamiento; también se quita alguna humedad que proviene de la sección de asentamiento. Después de sacar el gas, el agua libre y el calor adicional, la emulsión fluye de la sección de heno a la sección de asentamiento. Esta sección debe ser tan grande y tan libre de agitación como sea posible.

Son unidades para el tratamiento de emulsiones diseñadas para incorporar las funciones de tres unidades separadas: separador de aceite y gas, calentador indirecto (tipo volumétrico) y tanque acumulador de agua.

Un tratador térmico consta de las siguientes secciones: •

Separación: Separa el gas que arrastra la emulsión.

Extracción: Separa las gotas de líquido demasiado pequeñas para asentarse por gravedad (de 10 a 200 micras de diámetro).

Acumulación de agua libre: Permite la separación y acumulación del agua libre que acumula y que acompaña la emulsión, con el fin de evitar emulsificación adicional y reducir la cantidad de calor requerida en la sección de calentamiento.

Calentamiento: Incluye los quemadores y el sistema de intercambio de calor, formados normalmente por un tubo en “u” rodeado por la columna de agua de lavado. La emulsión asciende a través del agua por tubos sumergidos y alrededor del quemador hasta la sección de filtración. El agua de lavado ayuda a trasmitir el calor y aprisiona las gotas grandes de agua.

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Filtración Baja: En esta sección se realiza un proceso de filtración forzada de la emulsión a través de un lecho filtrante de paja, ocasionado el rompimiento de la película formada por el agente emulsificante. Además actúa como una barrera entre las secciones de calentamiento y asentamiento asegurando un reposo mas completo de esta ultima.

Asentamiento: Permite la precipitación de las ultimas gotas de agua a medida que el crudo asciende. Debe ser tan grande y libre de agitación como sea posible.

MANEJO DE LA PRODUCCION EN SUPERFICIE TRATADOR TERMICO

SALIDA DE GAS ALIVIADOR DE PRESION

ENTRADA

NIVELES DE TEMPERATURA Y PRESION

EXTRACTOR DE NIEBLA

GAS VALVULA DE NIVEL

GAS TUBO DE FUEGO OIL OIL WATER

SALIDA DE AGUA

SALIDA DE ACEITE

6.5 UBICACIÓN EN EL CAMPO

Generalmente un TRATADOR TÉRMICO, es un elemento de deshidratación secundaria, utilizado comúnmente en el rompimiento de emulsiones estables y fuertes concentradas en crudos de alta viscosidad y baja gravedad API, crudos en los cuales las emulsiones se hacen mucho más difíciles de separar.

En el campo de producción se lleva un orden específico en la ubicación de los elementos que se utiliza en la deshidratación del crudo, teniendo en cuenta que al momento en que tenemos fluido en cabeza de pozo lo debemos conducir por la

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planta de tal manera que los procesos de separación del agua, gas y crudo se desarrollen paulatinamente desde la separación mas simple hasta el proceso mas complejo en toda la operación. En la siguiente grafica se presenta un diseño simple de la ubicación de un TRATADOR TÉRMICO en una batería de producción.

6.6 TIPOS DE TRATADORES

Pueden ser verticales u horizontales, usar uno u otro depende de: -

Condiciones de operación Disponibilidad del equipo Disponibilidad de espacio Experiencia y preferencia del equipo de trabajo

6.6.1. Verticales. Esta clase de tratadores se utilizan para tratar corrientes provenientes de pozos individuales y fluidos con un alto porcentaje de gas. Su tiempo de retención es de tres a cinco minutos, por su diseño no son actos para altos volúmenes de fluido y los dispositivos de verificación son difíciles de leer.

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6.6.2 Horizontales. Estos tratadores al contrario de los verticales, manejan altos niveles de fluidos, por ende se utilizan para manejar corrientes provenientes de varios pozos, pero son ineficientes en el manejo de gas y ocupan amplias zonas en su ubicaci贸n.

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6.7 DESVENTAJAS DE LOS TRATADORES TÉRMICOS -

Reducción del volumen del crudo Variación de las propiedades físicas Costos mayores por equipo y combustible No es versátil Hay mayor riesgo que el tratamiento químico.

6.8 NUEVAS TECNOLOGÍAS

6.8.1 Tratamiento electroestático. Los tratadores termo-electrostáticos permiten el acondicionamiento del petróleo para poder retirar del mismo su contenido de agua y darle valor de venta.

Generalmente, este equipo está compuesto por dos secciones bien diferenciadas. En una primera sección, la mezcla crudo-agua se calienta de modo de reducir la viscosidad de los hidrocarburos, romper la emulsión y favorecer la separación entre las fases líquidas. Esta sección contiene uno o más tubos de fuego que transmiten el calor a la mezcla por medio de quemadores de gas. Es clave en este punto realizar un criterioso cálculo del diámetro y largo del tubo de fuego, de modo de no superar los flujos calóricos máximos permitidos por la normativa de diseño. La norma API 12L brinda los lineamientos que Flargent utiliza luego para el diseño de este sector del equipo. En la segunda sección, la electrostática, la mezcla se somete a una circulación eléctrica que produce un campo magnético y debido a la diferente polaridad entre las moléculas de hidrocarburo y de agua, se favorece la separación. Las tecnologías más antiguas realizan la circulación de electricidad mediante corriente continua, mientras que las más modernas y eficientes mediante polaridad dual o frecuencia dual. El contenido de agua típico de entrada en un tratador es de entre 10% y 30% y se logran salidas de menos del 1%.

La velocidad de asentamiento por gravedad es muy lenta, tal como se expone en la Ley de Stokes. Por ejemplo una gota de agua de 20 micras de diámetro en un crudo de 33 °API a 100 °F y una viscosidad de 6.5 cp. se asienta a una velocidad de 0.07 ft/hr.

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La molécula de agua es polar, por lo tanto, un campo eléctrico incrementa la coalescencia de las gotas dispersas en el aceite, por dos mecanismos que actúan simultáneamente: • Sometidas a un campo electrostático, las gotas de agua adquieren una carga eléctrica neta. • La distribución al azar de las gotas de agua en el seno del aceite, al pasar por el campo electrostático se alinean con su carga positiva orientada al electrodo cargado (negativo).

Los tratadores electrostáticos son usados generalmente cuando existen las siguientes circunstancias: • Cuando el gas combustible para calentar la emulsión no está disponible o es muy costoso. • Cuando la pérdida de gravedad API es económicamente importante. • Cuando grandes volúmenes de crudo deben ser tratados en una planta a través de un número mínimo de recipientes.

Las ventajas del tratamiento electrostáticos son: • La emulsión puede ser rota a temperaturas muy por abajo que la que requieren los tratadores-calentadores. • Debido a que sus recipientes son mucho más pequeños que los tratadores calentadores, eliminadores de agua libre y gun-barrel, son ideales para plataformas petroleras marinas. • Pueden remover mayor cantidad de agua que otros tratadores.

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• Las bajas temperaturas de tratamiento provocan menores problemas de corrosión e incrustación.

La mayor desventaja de los tratadores electrostáticos es el gasto adicional del sistema eléctrico requerido, sistemas de control y de mantenimiento.

En general se puede decir que el uso de un tratador electrostático de determinadas dimensiones procesará el doble que un tratador de otro tipo que tenga las mismas dimensiones. Así mismo el uso de la electricidad permite la deshidratación a bajas temperaturas.

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7. PRESUPUESTO

El siguiente presupuesto expone los costos que se mantendrán en el desarrollo del proyecto, desde sus primeras etapas hasta su completa ejecución.

COSTOS GENERALES PAPELERIA VALOR

IMPLEMENTOS

VALOR

PERFILERIA

VALOR

Fotocopias

15000

Pipeta de gas

40000

Lamina 3/8

35000

Guías

40000

Registros de ¼

20000

Mano de obra

180000

Videos

60000

Tuercas de ¼

6000

Tubería de fuego 1,1/2"

60000

Internet

12000

Válvula de nivel

30000

Ángulos de base

25000

Minutos

23000

Válvula aliviadora de presión

35000

Manómetro

20000

Termómetro

25000

Filtro plano de aire

12000

Tanques

24000

Soldadura

55000

Pintura

18000

Masilla

12000

TOTALES

150000

297000

GRAN TOTAL

300000 747000

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CONCLUSIONES • Construimos a manera TERMOELECTROSTATICO.

de

maqueta

didáctica

el

TRATADOR

• Aprendimos a identificar las partes internas básicas de un tratador termo electrostático. • Reconocimos y consolidamos el proceso que se desarrolla en el interior de un tratador termo electrostático. • Construimos y desarrollamos una maqueta que ayudara a complementar el aprendizaje en el sector petrolero.

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BIBLIOGRAFÍA

DIAPOSITIVAS, Conferencias, Seminario técnico “Instrumentación, control y medición en las actividades de refinación y producción en el sector petrolero.”

Pagina WEB: www.google.com/ecopetrol/herramientas/facilidadesdesuperficie /separadores.com

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TRATADOR TERMICO DIDACTICO