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Tema ISistema de Produccin

Separadores

2012-1PRODUCTIVIDAD DE POZOSTema I: Introduccin a la Ingeniera de Produccin

Separadores

Ing. Horacio Andrs Ortega Benavides

Separadores

Para la separacin de los hidrocarburos procedentes de yacimientos

de aceite, el equipo utilizado es el separador.

Pueden ser de dos fases (lquidos y gas) o tres fases (aceite, gas y

agua).

Para separar el agua del aceite, ha sido ms exitoso utilizar equipos

conocidos como eliminadores de agua.


conocidos como eliminadores de agua.

Separadores de dos fases de acuerdo a su forma:

Verticales

Horizontales

Esfricos

La separacin gas-aceite es la primera operacin que se lleva a cabo en lasinstalaciones de produccin..El separador se selecciona en base a factores como: la presin y temperatura deoperacin, relacin de flujos gas-aceite, localizacin del equipo y otros, unaseleccin acertada alcanzar la eficiencia esperada.En la actualidad existen una gran variedad de internos que ayudan a aumentar laeficiencia de separacin por lo que al equipo que los contiene se le llamaseparador de alta eficiencia.

Separadores


separador de alta eficiencia.

Separadores de campo son aquellos que reciben el flujo de alimentacindirectamente de pozos productores, en otras palabras no existe ningnprocesamiento de la mezcla antes de su alimentacin a dichos recipientes.

Separadores de proceso son aquellos que se encuentran operando en undeterminado proceso, ejemplo de ellos son los separadores interetapas de losprocesos de compresin, los separadores de los procesos de regeneracin deaminas, etc.

SEPARADORES DE CAMPO

HORIZONTALESVERTICALES

HORIZONTALESVERTICALES

GAS-HIDROCARBURO

GAS-HIDROCARBURO-AGUA(TRIFASICO)

(BIFASICO)

Separadores


SEPARADORES DE PROCESO

HORIZONTALES

VERTICALESHORIZONTALES

VERTICALES

GAS-LIQUIDO

GAS-LIQUIDO-AGUA

(BIFASICO)

(TRIFASICO)

Para establecer las condiciones de separacin ms apropiadas, de

acuerdo con las caractersticas de los fluidos producidos, se debe

considerar las siguientes variables de control:

a) El tipo, tamao y dispositivos internos del separador.

Condiciones de separacin


a) El tipo, tamao y dispositivos internos del separador.

b) El tiempo de residencia del aceite.

c) Las etapas de separacin.

d) Las presiones y temperaturas de operacin.

e) El lugar de instalacin de los separadores.

Los equipos de separacin se utilizan para separar mezclas de

lquido y gas.

Las mezclas de lquido y gas se presentan por:

Los pozos generalmente producen lquidos y gas mezclados.

Separacin de los fluidos producidos


Hay tuberas que por los cambios de presin y temperatura que

llevan una sola fase, se produce vaporizacin de lquido o

condensacin de gas.

El flujo de gas arrastra lquidos de las compresoras y equipos

de procesamiento.

Secciones:

De separacin primaria.

De separacin secundaria.

Extraccin de niebla.

Descripcin de un separador


Extraccin de niebla.

Almacenamiento de lquido.

Seccin de separacin primaria

Se realiza mediante un cambio de direccin de flujo (centrfuga).

Entrada tangencial.

Placa desviadora.



Placa desviadora.

Seccin de separacin secundaria

Se separa la mxima cantidad de lquidos de la corriente de gas.

Por gravedad.

Turbulencia mnima.

Seccin de extraccin de niebla

Se separan las gotas de lquido que no se separaron en las dos

secciones anteriores.

Efecto de choque y/o fuerza centrfuga.

Se drenan a travs de un conducto a la seccin de acumulacin



Se drenan a travs de un conducto a la seccin de acumulacin

de lquidos.

Puede ser:

Conjunto de veletas o aspas.

Alambre entretejido.

Tubos ciclnicos.

Seccin de almacenamiento de lquidos

Se almacena y descarga el lquido separado de la corriente de gas.

Instrumentacin:

Controlador

Indicador de nivel



Indicador de nivel

Flotador

Vlvula de descarga.

Partes adicionales del separador:

Vlvula de seguridad, tubo desviador de seguridad y controles de

contrapresin adecuados.

Separacin de gas-crudo-agua

Mecanismos de Separacin


Mecanismos de separacin Por Fuerza Centrifuga (seccin primaria). Por Gravedad (seccin secundaria). Por Choque (extractor de niebla). Por Filtracin

Separacin por fuerza centrifuga. Consiste en darle movimiento centrfugo a la corrientegas-liquido mediante un elemento interno (vrtices) diseado especficamente para dareste efecto. Las gotas de lquido por su inercia chocan contra las paredes del cicln y caenal seno del lquido. El comportamiento de las partculas esta determinado por la fuerzacentrifuga proporcionada a la corriente gas-liquido.


Separacin por gravedad. Al entrar la mezcla gas-liquido al separador, las partculas delquido un poco menos pesadas chocan y descienden por la accin de la gravedad. Estoocurre nicamente cuando la fuerza de arrastre de la corriente de gas es menor a lafuerza gravitacional, en ese momento dichas partculas empezarn a caer hasta obteneruna velocidad constante, conocida como velocidad de asentamiento. Esta velocidad estaen funcin de las fuerzas que actan sobra la gota de liquido.


Separacin por choque (extractor de niebla). La separacin de fases se favorecehaciendo chocar la mezcla liquido-gas con alguna superficie (malla muy fina), ya que el gastendera a rodearla a diferencia de las gotas del liquido que al chocar contra la malla caernal tubo colector. El tipo de choque, depende de los ngulos y placas localizadas en formaperpendicular al separador.


B) ANGULOS GAS

GAS

LIQUIDO

A) PLACA DE CHOQUE

MEZCLAGAS-LIQUIDO


GAS

LIQUIDO

MEZCLAGAS-LIQUIDO

LIQUIDO

GAS

LIQUIDO

C) CENTRIFUGO

MEZCLAGAS-LIQUIDO

GAS

LIQUIDO

Separacin por filtracin. Esta separacin se realiza mediante filtros; la mezcla gas-liquido se hace pasar por una cmara de filtracin en donde las gotas de lquido seacumulan para formar otras mayores y se retienen las partculas de slidos de la corriente.Estos separadores son de alta eficiencia, pero es necesario un reemplazo peridico de loselementos filtrantes.


Esquema de un separador Vertical


Clasificacin de los separadores

Pueden clasificarse por su forma y geometra:

HorizontalesBifsico


Verticales

Esfricos

Trifsico

Etapas de SeparacinLos separadores trifsicos con internos tipo Vane tienen dos funciones principales: entregar unacorriente de vapor libre de lquidos y separar por gravedad dos lquidos inmiscibles (hidrocarburo-agua).En los separadores puede haber etapas, estas corresponden al nmero de internos localizados en elequipo en los cuales estn presentes el gas y el lquido a separar. El nmero y tipo de internosdepende del servicio y la eficiencia de separacin que se requieran obtener en el procesoseleccionado, as como de la posicin del equipo.

En los separadores horizontales se pueden tener tres etapas de separacin:


En los separadores horizontales se pueden tener tres etapas de separacin:Primera etapa. En esta etapa gran cantidad de lquido es separado y para mejorar la eficiencia serecomiendan los internos de tipo ciclnico y voluta. Tambin se recomiendan placas de choque yngulos, entre otros.

Segunda etapa. En esta etapa, las placas Vane las mas convenientes para eliminar la turbulenciadel gas, ya que adems se lleva a cabo la separacin de las partculas pequeas del liquidoarrastradas por el gas. En esta etapa tambin se pueden tener placas concntricas o paralelas,mallas, etc.

Tercera etapa. En esta etapa, se eliminan las partculas ms pequeas de lquido o neblinaarrastradas por la corriente de gas. Los internos mas recomendables son placa Vane, Multiciclones yFiltros.

Separadores verticales

Ventajas: Es fcil mantenerlos limpios, por lo que se recomiendan para manejar

fluidos de pozos con alto contenido de lodo, arena o cualquier material

slido.

El control de nivel de lquido no es crtico, puesto que se puede emplear

un flotador vertical, logrando que el control de nivel sea ms sensible a


un flotador vertical, logrando que el control de nivel sea ms sensible a

los cambios.

Debido a que el nivel de lquido se puede mover en forma moderada,

son muy recomendables para flujo de pozos que producen por bombeo

neumtico, con el fin de manejar baches imprevistos de lquido que

entren al separador.

Hay menor tendencia de revaporizacin de lquidos.

Separadores verticales

Desventajas:

Son ms costosos que los horizontales.

Son ms difciles de instalar que los horizontales.

Se necesita un dimetro mayor que el de los horizontales para


Se necesita un dimetro mayor que el de los horizontales para manejar la misma cantidad de gas.

Separadores horizontales

Ventajas:

Tienen mayor capacidad para manejar gas que los verticales.

Son ms econmicos que los verticales.

Son ms fciles de instalar que los verticales.


Son ms fciles de instalar que los verticales.

Son muy adecuados para manejar aceite con alto contenido de espuma. Para esto, donde queda la interfase gas-lquido, se instalan placas rompedoras de espuma.

Separadores horizontales

Desventajas:

No son adecuados para manejar flujos de pozos que contienen materiales slidos como arena o lodo, pues es difcil limpiar este tipo de separadores.

El control de nivel de lquido es ms crtico que los separadores


El control de nivel de lquido es ms crtico que los separadores verticales.

Separadores esfricos

Ventajas: Ms baratos que los horizontales o verticales.

Ms compactos que los horizontales o los verticales, por lo que se usan en plataformas costa afuera.

Son ms fciles de limpiar que los separadores verticales.


Son ms fciles de limpiar que los separadores verticales.

Los diferentes tamaos disponibles los hacen el tipo mseconmico para instalaciones individuales de pozos de altapresin.

Desventajas: Tienen un espacio de separacin muy limitado.

Capacidad de los separadores

Los factores que intervienen en forma fundamental en la capacidad delos separadores de aceite y gas son:

a) El dimetro y la longitud del separador.

b) El diseo y arreglo de las partes internas del separador.

c) Las caractersticas fsicas y qumicas del aceite y el gas que se van aseparar. (La densidad del aceite y del gas, la viscosidad del gas, elequilibrio de las fases, etc.)


equilibrio de las fases, etc.)

d) La presin y la temperatura de operacin del separador.

e) El nmero de etapas de separacin.

f) El nivel del lquido en el separador.g) La tendencia del aceite a formar espuma.h) La cantidad de material slido arrastrado por los fluidos que se van a

separar.i) Las condiciones del separador y sus componentes.

Rompeolas: estos elementos nos ayudan a amortiguar la formacin de olas, evitando unmayor arrastre de lquido en el gas; normalmente son dos placas localizadas en formatransversal a 1/3 y 2/3 de la longitud del equipo.

Rompedor de Vrtice: Sirve para evitar problemas en las bombas que se localizana la salida del liquido en el equipo de separacin y evitan la contaminacin del productocon gas, este interno se considera en caso de que se requiera instalar una bomba parasuccionar el liquido a la salida del separador.


ROMPEDOR DE VORTICES

ROMPEOLAS

VISTA SUPERIOR

ROMPEDOR DE VORTICESROMPEOLAS

VISTA LATERAL

Tanques de almacenamiento

Los tanques de almacenamiento de hidrocarburos lquidos son losdispositivos que permiten guardar la produccin hasta que existaun mercado para su venta o bien hasta que se tenga sitio para surefinacin. Mientras el almacenamiento se lleva a cabo, el controldel producto almacenado es de suma y vital importancia.


El material del cual estn construidos, debe poseer caractersticascomo: resistencia a la corrosin, al intemperismo, a la tensin,presin, etc.

Tipos de tanques de almacenamiento

Techo cnico Techo flotante Almacenamiento a baja presin

Sus dimensionesaproximadas son

Reducen las prdidaspor vaciado y llenado,eliminando o

Se emplean para elalmacenamiento deproductos voltiles,


aproximadas sonde 250 pies dedimetro y 60 piesde altura.

eliminando omanteniendo constanteel espacio destinado avapores, arriba del niveldel lquido.

productos voltiles,cuya presin a latemperatura dealmacenaje varia de 0.5a 15 lb/pg2.

Diseo

En el diseo de los tanques de almacenamiento para lquidosdebe tomarse en cuenta los siguientes factores:

1) Presin interna tanto de llenado como de vaciado

2) El peso del tanque y su contenido, de vaco a lleno, con y sin lapresin mxima.

3) El sistema de soporte considerando las caractersticas y propiedadesdel material.


del material.

4) Cargas adicionales; plataformas, escaleras, conexiones de tubera yen ocasiones la carga por depositacin de nieve en el techo.

5) Cargas de empuje ocasionadas por el viento.6) Cargas ocasionadas por terremotos.7) Aislamiento y forros.8) Esfuerzos a la tensin y a la compresin.9) Esfuerzos de corte.

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