100261387 calidad de inyeccion de agua
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Expositor : Ing. Juan Luna
CALIDAD DEL AGUA DE
INYECCIÓN
ALCANCE
Profesionales de la industria del petróleo, estudiante del pre grado y personal relacionado con el manejo de
plantas de inyección de agua producida en campos petroleros.
OBJETIVOS
Revisar los conocimientos teóricos-prácticos sobre técnicas usadas en la industria del petróleo para mejorar la calidad del agua que se inyecta para recuperación secundaria y disposal.
Contar con las herramientas requeridas para el adecuado control de la calidad del agua por medio de la comprensión cabal de las operaciones de tratamiento del agua.
.
Circuito del Agua de Producción
FREE WATER KNOCK OUT (FWKO)
• Separa el agua que decanta en un periodo de reposo
aprox. de 5 min. (agua libre)
• Previene el exceso de carga al tratador térmico (reduce
consumo de combustible).
• Pueden ser de dos fases (emulsión - agua libre) o de
tres fases (gas – emulsión – agua libre)
TRATADOR TÉRMICO (HEATER TREATER)
• Usado para reducir la viscosidad de la emulsión y facilitar la
separación del agua y el petróleo.
• Facilita separación en crudos parafinosos por efecto de
fusión de cristales de parafinas.
• El incremento de la temperatura puede:
• Afectar la gravedad específica del crudo
• Incrementar los costos por consumo de combustible.
TANQUE PULMÓN (SURGE TANK)
• Recibe los aportes de los drenajes de agua no
presurizados de toda la planta.
• Compensa las variaciones de flujo permitiendo una
operación estable.
• Se recupera hidrocarburo sobrenadante y el agua se
retira por el fondo y se envía al Skim Tank.
TANQUE DESNATADOR (SKIM TANK)
• Separa el hidrocarburo del agua por un proceso
continuo de skimming.
• El agua contaminada asciende a través de la columna
central por orificios radiales entre dos platos dentados
quedando el hidrocarburo en la superficie y el agua
desciende.
• Opera completamente lleno y a caudal constante
• Drena el agua separada hacia la unidad de flotación.
UNIDAD DE FLOTACIÓN DE GAS (GFU)
• Se usa en combinación con químicos para proveer la
formación de flocs.
• Formación de microburbujas de gas en el agua las
cuales al elevarse arrastran las partículas dispersas de
aceite y sólidos.
• Los flocs son recolectados de la superficie por unas
paletas y enviados por un sistema de drenajes a su
disposición final.
• El agua pasa de esta etapa a la de filtración.
FILTROS
• Pueden ser de varios tipos siendo los más comunes:
• Filtro de arena
• Filtro de cáscara de nuez
• Filtro de cartucho
Filtro de Arena
Filtro de Cáscara de Nuez
Filtros Cartucho
CONCENTRACIÓN DE SÓLIDOS EN
SUSPENSIÓN
• Parámetro de Calidad:
• Sólidos Totales Suspendidos (STS)
• Índice Relativo de Taponamiento de Amoco (RPI)
• Valores Recomendados:
• STS ≤ 10 mg/L (buena calidad de agua)
• RPI < 3 Excelente
• 3-10 Buena
• 10-15 Regular
• > 15 Mala
Sólidos Totales Suspendidos
• Partículas de óxidos metálicos de la tubería del pozo o
hierro oxidado originalmente en el agua, sedimentos,
arena, arcillas o cuerpos bacterianos, microcristales de
sales minerales.
• En una prueba estándar el agua se filtra a través de una
membrana de celulosa de 0.45 µm. Por gravimetría se
determina la masa de sólidos retenidos por volumen de
agua filtrado.
•
Indicadores de Calidad del Agua
• Millipore Test Slope Number (MTSN).- Pendiente de la
recta del flujo a través del filtro con relación al volumen
filtrado acumulado de agua.
• Mientras más cercana a la horizontal la recta, mejor
calidad del agua filtrada.
• Relative Pluggin Index (RPI).- Método desarrollado por
la cía Amoco para evaluar la calidad del agua.
• RPI = STS - MTSN
Oxígeno Disuelto
• Rara vez se encuentra presente en los fluidos producidos
que salen del yacimiento.
• Es el agente corrosivo más agresivo que se encuentra en
las plantas de inyección de agua salada.
• Combinado con otros gases disueltos (CO2, H2S)
incrementa severamente su corrosividad.
• Genera agentes taponantes por la oxidación del hierro
ferroso y del sulfuro de hidrógeno.
• Generalmente se filtra en los sistemas de inyección a
través de uniones no selladas herméticamente o por
tanques abiertos a la atmósfera.
Proceso de Corrosión
Reacciones de Oxidación
Fe Fe Fe
Corrosión Ácida
Fe Fe Fe
Corrosión Ácida
Polarización
Fe
Fe
Fe
H2 H2 H2
Efecto del Oxígeno – Depolarización
Fe
Fe
Fe
H2
REACCIÓN CATÓDICA
Efecto del Oxígeno – Oxidación
Fe
Fe
Fe
H2
REACCIÓN ANÓDICA
Parámetro de Calidad
• DIRECTO : Medición de Oxígeno Disuelto
• Colorimetría ampollas al vacío desarrollado por
CHEMetrics
• Método Rhodazina D™.
• Estándar ASTM D 5543-94 (2005)
• Concentración de oxígeno disuelto ≤ 20 ppb
• INDIRECTO : Medición de Residual de Sulfito
• Titulación de sulfito
• Estándar APHA
Contaminación Microbiológica
• Causa de dos grandes problemas en los sistemas de
inyección; corrosión y taponamiento.
• Ocasionada por bacterias, principalmente las sulfato
reductoras DESULFOVIBRIO DESULFURICANS (BSR),
son del tipo anaeróbico y por su naturaleza sésil se
reproducen en áreas de flujo estancado.
• Metaboliza a partir de los iones sulfato presentes en el
agua (SO4=) y genera como subproducto el sulfuro de
hidrógeno (H2S).
Desulfovibrio Desulfuricans
Parámetros de Calidad
• Conteo de colonias de bacterias.
• Concentración de BSR ≤ 1,000 colonias / mL
• Técnica de cultivos en viales por dilución:
• API RP 38
• 1 mL de muestra virgen
• Diluciones de 1:10
• Incubación por 28 días.
• Resultados en base a viales positivos (color negro)
API RP 38
Método de Dilución en Serie
API RP 38
CLARIFICACIÓN
• Química (Secundario)
• Polímeros y/o sales metálicas.
• Procesos de floculación y floculación
• Mecánica (Primario)
• Decantación (tiempo de residencia)
• Flotación con gas
• Filtración
Mejor Opción
• Tratamiento combinado (Mecánico Químico)
• Ejemplo.- Inyección de floculante LMW a la entrada del
GFU y refuerzo con coagulante a entrada de filtro de
cartucho.
• Ventajas:
• Reduce inversiones altas en equipos de gran tamaño
• Mejor calidad del agua de inyección.
• Requiere menos espacio de planta.
• Desventaja:
• La calidad del agua es altamente dependiente de la
eficiencia del sistema de inyección de los químicos
INERTIZACIÓN (Eliminación O2 Disuelto)
• Química (Primario)
• Secuestrante de oxígeno
• Mecánica (Secundario)
• Hermetización del sistema
• Aplicación de sistema Gas Blanketing
Mejor Opción
• Tratamiento combinado (Mecánico Químico)
• Ejemplo.- Inyección de secuestrante de oxígeno en la
descarga del Surge Tank. Refuerzo a menor dosis a la
salida del filtro.
• Ventaja:
• Reduce costos de tratamientos químicos al minimizar
dosis.
• Desventaja:
• Se debe monitorear el sistema con frecuencia para
detectar fallas en el sistema de Gas Blanketing.
CONTROL MICROBIOLOGICO
• Químico (Primario)
• Biocidas
• Mecánico (Secundario)
• Diseño para minimizar zonas estancadas.
• Sistemas de purgas de equipos adecuados
• Programas de limpieza de equipos (retiro de fondos)
• Programa de limpieza de líneas (raspatubos o
“chanchos”)
Mejor Opción
• Tratamiento combinado (Mecánico Químico)
• Ejemplo.- Aplicación de biocida iónico (surfactante) en
salida de Surge Tank en forma de bache dos veces por
semana.
• Ventaja:
• Reduce costos de tratamientos químicos al minimizar
dosis.
• Desventaja:
• Se debe monitorear el sistema con frecuencia para
detectar fallas en el sistema de Gas Blanketing.
• El control de los tratamientos para mejorar la calidad del
agua es vital para la conservación de pozo y las
instalaciones de inyección.
• Los principales parámetros a controlar en la planta son
los STS, el oxígeno disuelto y las BSR.
• Los sistemas diseñados para el tratamiento deben ser lo
más “independientes” de la presencia del operador para
su adecuado funcionamiento.
• Es recomendable realizar estudios más profundos para
conocer el grado de corrosión e incrustaciones
minerales que se presentan en la planta.