06 Tratamiento de Crudo

8/10/2019 06 Tratamiento de Crudo

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UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERESCUELA DE INGENIERA DE PETRLEOS

BUCARAMANGA, DICIEMBRE DE 2014

FACILIDADES DE SUPERFICIE:TRATAMIENTO DE CRUDO

EDISON ODILIO GARCA NAVAS

Ingeniero de Petrleos - UISMagster en Ingeniera de Hidrocarburos - UIS

[email protected]


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Procesos

Rompimieto Separacin

gravitacional

Coalescencia

Flotacin

Filtracin

Tratamiento de

crudo Tratamiento qumico

Gun Barrels

Tratadores trmicos

Tratadoreselectrostticos

Tratamiento de

agua Tratamiento qumico

Skim tanks

Coalescedores

Celdas de flotacin

Piscinas deestabilizacin

TRATAMIENTO DE EMULSIONES


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TRATAMIENTO DE EMULSIONES

El tratamiento de emulsiones

busca neutralizar de algunamanera la accin del agente

emulsificante, ya sea venciendo

las fuerzas repulsivas que

impiden que las gotas de la fase

dispersa se unan, o

destruyendo la pelcula

adherida a las gotas de la fase

dispersa.


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SELECCIN DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO

Pruebas de botella

La determinacin del tratamiento a seguir se establece inicialmente en

pruebas de laboratorio, llamadas pruebas de botella, donde seselecciona el tipo de rompedor ms eficiente, as como su

correspondiente dosificacin.

Prueba de CampoLas pruebas de botella debe ser confirmados mediante pruebas de

campo, con una duracin mnima de 8 das, donde los resultados sean

representativos y estables.


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FACTORES PARA LA SELECCIN DE UN SISTEMA DETRATAMIENTO DE CRUDO.

1. Dureza o apretado de la emulsin

2. Gravedad especfica del aceite (crudo pesado, liviano o

intermedio) y del agua de producidos.3. Cantidad del fluido a ser tratado.

4. Porcentaje de agua presente en la produccin

5. Salinidad del agua presente en la produccin

6. Efecto corrosivo del aceite, agua o gas.7. Tendencia del agua a formar incrustaciones.

8. Presencia de agentes emulsificantes en la formacin productora.

9. Tendencia del crudo a formar parafinas


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Tratamiento de Emulsiones

Tratamiento Trmico.

Tratamiento Electroesttico.

Tratamiento Qumico.

Tratamiento Gravitacional.

Existen diversas formas para realizar el rompimiento de las emulsiones. Para el

caso de las emulsiones directas (agua en petrleo) se van a considerar cuatro

procesos:


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Tratamiento Trmico

Un mtodo comn en la separacin

de emulsiones de agua en aceite, estratar que la corriente que llega al

recipiente tratador adquiera calor

para ayudar al rompimiento de la

emulsin. Incrementado la

temperatura de los dos fluidos seaumenta la posibilidad que las gotas

de agua dispersadas puedan chocar

con suficiente fuerza para coaleser.


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Tratamiento Trmico

El proceso requiere que las gotas de agua tengan suficiente tiempo de

contacto una con otra. Tambin se supone que las fuerzas de boyanza queactan sobre las gotas que estn coalesciendo, permitan el asentamientoen el fondo del tratador.

El calor hace que las gotas de agua aceleren su movimiento y choquenentre si con mayor fuerza y frecuencia. Cuando las gotas chocan, la

pelcula constituida por el agente emulsificador que las recubre se rompe,dando origen a la formacin de gotas mas grandes y pesadas que sonvencidas por la fuerza gravitacional y caen sedimentndose.


9/60FACILIDADES DE SUPERFICIE: TRATAMIENTO DE CRUDO

TRATADORES TRMICOS:

Los tratadores trmicos son

equipos que cuentan con dos

secciones: una seccin inicial de

calentamiento (la cual cuenta con

un tubo de fuego) y otra decoalescencia (donde se produce

la separacin. Pueden ser

verticales u horizontales.

A pesar de que su costo es ms

elevado que el de un calentador,

se est usando masivamente,

pues reduce la necesidad de

instalar otros equipos aguas

abajo.


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TRATAMIENTO TRMICO

FACILIDADES DE SUPERFICIE: TRATAMIENTO DE CRUDO

El objetivo de este tipo de

tratamiento es la reduccin de

la viscosidad del crudo, para

favorecer el movimiento de lasgotas de agua.

En crudos livianos se requiere

una gran cantidad de calor para

conseguir el efecto deseado.

Tarea. Qu correlaciones sencillas se pueden usar para elclculo de la viscosidad de un crudo?


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Tratamiento Trmico

En los calentadores de tipo directo el calor es transferido por

contacto directo de la corriente alimentada con el calentador. Loscalentadores indirectos, en donde el calentamiento se realiza pormedio de un fluido a alta temperatura que rodea el fluido acalentar.

Es importante que el nivel de fluido sea revisado continuamente en

el calentador, porque siempre debe estar por encima del tubo decombustin, pues, ste se podra fundir.


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Tratamiento Trmico

El calor acelera la accin qumica del agente emulsificador de la pelcula

que recubre las gotas, la cual es rgida, pero se expande hasta rompersecon la aplicacin de calor, permitiendo a las gotas combinarse entre si,caer y sedimentarse.

Los tratadores trmicos pueden ser de tipo directo e indirecto en funcinde la forma en que se aplica el calor.



CALENTADORES DIRECTOS:

La eficiencia de estos equipos es alta (entre el 75 y el 90%) y ofrecen

un costo inicial que no es tan elevado como otros sistemas de

calentamiento. Para su operacin es normal que se utilice gas o

incluso crudo del mismo campo. Son utilizados para calendar

emulsiones no corrosivas a presiones relativamente bajas.



CALENTADORES INDIRECTOS:

Los calentadores de fuego indirecto son ms seguros, pues no existe

un contacto directo entre la fuente de calor y la emulsin, pero estoacarrea prdidas de energa, lo que se traduce en eficiencias ms

bajas. El calor de la zona de combustin es transferido dentro del

recipiente indirectamente por medio de un bao de agua a el haz de

tubos.



CALENTADORES INDIRECTOS:

Dependiendo de la temperatura a la cual debe llegarse, el bao puede ser deagua, vapor o hot-oil. En cualquier caso, el fluido a calentar circula por unconjunto de serpentines horizontales, y la mezcla combustible circula por untubo de fuego que circula en U. En los casos de baos de agua o hot-oil, se

debe instalar un recipiente de expansin para compensar las variaciones devolumen del lquido.

http://www.flargent.com/ProductDetail-SP.php?ProdId=4&CatId=1


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Provoca la migracin de los

compuestos ms voltiles del crudo

hacia la fase gas.

Incrementa los costos por el

combustible.

Incrementa los riesgos en las

instalaciones.

Requieren mayor instrumentacin y

control.

Ventajas Desventajas

Reduce la viscosidad de la fase

continua.

Incrementa la diferencia de densidad

entre la salmuera y el crudo.

Promueve una mejor distribucin del

desemulsificante.

Disuelve las parafinas cristalizadas

que le dan estabilidad a las

emulsiones.


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Tratamiento Electrosttico

Un tratador Termo-electrosttico es un tanque a

presin que combina todo el equipo necesariopara tratar la emulsin. Su objetivo principal esseparar la emulsin y permitir al aguasedimentarse, para permitir la obtencin de crudolimpio.

Estn provistos de dos secciones, la primeracorresponde a los calentadores tubulares para queel crudo sea calentado y se le retire el gas.

La segunda seccin consta de rejillas que crean uncampo elctrico, que separa el agua del aceite.


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Tratamiento Electrosttico

Este proceso es posible debido a la

composicin molecular del agua(naturaleza polar), es decir, en lamisma molcula existen dos polosuno positivo y uno negativo, ycuando estas molculas pasan porun campo electrosttico, se orientan

en la direccin de este.

Los tratadores termo-electrostticos reciben la emulsin cuandosta ya ha sido tratada qumicamente.


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TRATAMIENTO ELECTROSTTICO


Algunos tratadores trmicos horizontales tienen un aditamentoespecial, se les ha incluido una rejilla electrosttica en la zona decoalescencia con el objetivo de favorecer este proceso.

Estos electrodos se encuentran conectados a un sistema elctricoque les suministra un voltaje elevado, normalmente entre 10000 y

34000 voltios. Este voltaje crea un campo electrosttico que actasobre las gotas de agua, polarizndolas y favoreciendo sucoalescencia.


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Para su buen funcionamiento se requieren varias condiciones:

La viscosidad del crudo debe ser menor que 50cp.

La diferencia entre las gravedades especficas del crudo y el agua

debe ser mayor que 0,001.

La conductividad elctrica del aceite no debe exceder el valor de

10-6mW/cm.

La salinidad del agua debe ser mayor que 10000 ppm (el agua de

mar tiene unas 35000 ppm).


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Su mayor desventaja es el gastoadicional que ocasionan por elsistema elctrico requerido,

sistemas de control y demantenimiento.

Ventajas Desventajas

La emulsin puede ser rota atemperaturas mas bajas que lasrequeridas por los calentadores.

Debido a que los recipientes sonmas pequeos que los tratadorestrmicos, son ideales para serusados en plataformas costaafuera.

Como manejan menorestemperaturas de tratamientoprovocan menos problemas decorrosin e incrustacin.


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Tratamiento Gravitacional

Este tratamiento se basa en la diferencia de densidades de

dos fluidos. Debido a la mayor densidad o gravedadespecifica del agua, esta ira al fondo del tanque, mientrasque el aceite de menor densidad estar en la parte superior.

Para que este tipo de tratamiento sea efectivo, es necesariodejar al crudo enreposo durante un tiempo determinado,

drenndose el agua depositada en el tanque que recibe elnombre de Agua Libre.


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SEPARACIN GRAVITACIONAL: GUN BARRELS



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GUN BARRELS



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Ahorro de combustibles porque no necesita calentar la emulsin.

Evita problemas de incrustacin, debido al calentamiento del agua.

Reduce costos de tratamiento qumico adicional para lasincrustaciones.

Ventajas


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Equipos

Tanques.

Sedimentadores.

Tanques de Lavado.

Gun Barrels.

Free Water Knock Out.


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Equipos

Gun Barrel FWKO. Tiempo deasentamiento de 10-20 min.


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Tratamiento Qumico

Definicin

Desemulsificantes

Dosificacin

Seleccin

Consiste en agregar a la emulsin

ciertas sustancias qumicas,llamadas desemulsificantes, lascuales atacan la sustanciaemulsificante y neutralizan suefecto para promover la

neutralizacin de la emulsin.

Ventajas


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TRATAMIENTO QUMICO


Existen qumicos que se inyectan para

diversas tareas (bactericidas, inhibidores de

corrosin, inhibidores de incrustaciones,

secuestrantes de oxgeno, antiespumantes,etc.).

El problema que acarrea su uso radica en

que los principios activos de estos

productos incluyen tensoactivos.

Los qumicos usados en el rompimiento deemulsiones tienen un efecto coagulante.

Es importante seleccionar el tipo de qumico

en funcin del tipo de fluido presente.


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TRATAMIENTO QUMICO


EFECTO: Existen diversas teoras.

Para algunos autores, cuando existe una

emulsin directa (W/O) y se aplica un

rompedor, ste neutraliza las cargas

tendiendo a formar una emulsin inversa,con lo cual se altera el equilibrio

termodinmico y se produce la ruptura.

Otros sostienen que el rompedor hace que

la pelcula que rodea la gota se contraiga

hasta que no resiste ms y se rompe.Y as, cada autor plantea una explicacin a

este fenmeno.


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TRATAMIENTO QUMICO


Para determinar la dosis ptima del producto qumico que se desea

emplear, se realiza una prueba dejarras(prueba de botella).


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El punto de inyeccin ms adecuado para el

desemulsificante corresponde al mltiple de

produccin, donde la entrada de las lneas de flujo

se forman mezcladores naturales, lo que facilita el

contacto del rompedor con la interfase agua/aceite

de cada gota de agua dispersa en la fase continua

aceite.

PUNTOS DE INYECCIN DEL DESEMULSIFICANTE.


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PUNTOS DE INYECCIN DEL DESEMULSIFICANTE.


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La aplicacin depende de las caractersticas de la emulsin:

Se necesita de agitacin para que el desemulsificante se mezclecon la emulsin.

Si hay mucha agua libre, es mejor retirarla antes de agregar eldesemulsificante porque este es soluble en agua.

A mayor temperatura mayor ser el efecto del desemulsificante.

Aplicacin


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Bajo costo de instalacin y operacin.

Proceso y equipo sencillo.

Versatilidad: Se puede aplicar a procesos de gran y pequeaescala.

No se altera la calidad del crudo.

Separacin rpida y efectiva.

Ventajas


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DESALACIN DE CRUDO


Los principales problemas asociados a

la presencia de sales en el crudo son la

corrosin y la precipitacin de

escamas.

Debido a que las sales son compuestos

de tipo polar se disuelven en su gran

mayora en la fase acuosa.

El contenido de sal se puede expresar

en partes por milln(ppm) o en libras

por cada mil barriles(PTB).


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Provienen de las formaciones geolgicas donde est depositado el

crudo y se encuentra en el crudo como una emulsin.

El contenido de sal de crudos puede variar entre 2 2000 PTB con

contenido de agua entre 0-+90%. La sal tambin puede ocasionalmente

existir en el crudo en forma de cristales.

Los tipos de sal encontrados en salmueras son: cloruros de sodio(75%), calcio (15%), magnesio (10%) cantidades muy pequeas de

sulfatos y carbonatos.

SALMUERAS


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DESALACIN DE CRUDO


La salinidad aceptada por cada refinera (u oleoducto) vara entre 1 y

10PTB. El tratamiento para retirar la sal consiste bsicamente en la

dilucin de esa solucin salina (agua de produccin + sal) mediante la

adicin de agua fresca.


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NUEVAS TECNOLOGAS PARA TRATAMIENTO DECRUDOS


Recientemente han surgido nuevos mtodos y equipos para el

tratamiento de emulsiones, que se encuentran en diversas fases

de desarrollo.

Se destacan:

Tratamiento centrfugo

Ultrasonidos Deshidratacin magntica

Microondas


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TRATADORES CENTRFUGOS.

Se explica por s solo. Es posible y ms eficaz cuanto mayor

sea la diferencia densidades entre el crudo y el agua.

Su uso comercial en la industria petrolera no es comn.


Pruebas en Colombia: Jazmn, Rubiales y Castilla.


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TRATADORES CENTRFUGOS.


Ventajas

Alta eficiencia.

Alta capacidad de

tratamiento (hasta80000BFPD).

Bajo requerimiento de calory solventes.

Alto nivel de automatizacin.

Equipos compactos (4m dealtura, 5m de lado).

Desventajas

No manejan ms de un 5%de gas libre (se requieren

separadores aguas arriba). No manejan slidos.

Alto consumo de energaelctrica.

Pruebas en Colombia: Jazmn, Rubiales y Castilla.


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PRUEBAS TRATAMIENTO CON ULTRASONIDOS


Ventajas

Alta eficiencia en laremocin de crudo.

Reduccin en elconsumo de qumicos

y solventes. Bajo costo.

Desventajas

Su uso no esrecomendable encrudos pesados.

No se han realizado

pruebas de campo.


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DESHIDRATACIN MAGNTICA


El efecto conseguido con el tratamiento magntico es la

orientacin de las parafinas que contiene el crudo, las cuales

migran a la interfase y neutralizan el efecto del agente

emulsificante.


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Pruebas en Colombia: campo Dina Terciarios.


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Ventajas

Buenos resultados en ellaboratorio y en laspruebas de campo.

Reduccin del consumo

de qumicos y solventes. Buen funcionamiento a

bajas temperaturas

Desventajas

No se han realizadopruebas en crudospesados.

Poco conocimiento de

esta tecnologa.


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TRATAMIENTO CON MICROONDAS


Las microondas son una forma de radiacin electromagntica

en la banda de 300 MHz a 300 GHz, por lo que se encuentra

dentro del espectro electromagntico entre los rayos infrarrojos

y la radiofrecuencia.


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TRATAMIENTO CON MICROONDAS


Ventajas

Buenos resultados en el

laboratorio y en la industria de lapalma.

Reduccin de costos decalentamiento pues se realiza deforma puntual.

Reduccin del tiempo de

tratamiento. Se puede usar en emulsiones

directas e inversas.

Desventajas

No se han realizado pruebas en

campos petroleros. Poco conocimiento de esta

tecnologa.


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EMULSIFICACION DE CRUDO CASTILLA EN CAMPO

Operacionalmente la mayora

de oleoductos en Colombiatransportan crudos con

viscosidades inferiores a 100

Cp. Lo cual hace imposible el

trasporte de crudo castilla a

temperatura ambiente por sualta viscosidad que produce

grandes perdidas por friccin.


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Caractersticas Crudo Castilla

PROPIEDADES CRUDO PESADO

Gravedad API 13-13.3

Contenido de agua 0.2%

Viscosidad Cp

25 C 7800

40 C 2080

90 C 2080

Contenido de Sal 3.3


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Oleoducto chichimene Apiay

Oleoducto Chichimene- Apiay 40.5 Km. y 10 pulg. Dimetro,viscosidad de 400 cp a 30 C

Crudo chichimene5400 BPD

Condensado

800bls

Crudo castilla15000 BPD

Otros crudos livianos2000 BPD


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Teniendo en cuenta la rpida disminucin de los campos de crudoliviano en el rea de la gerencia de los llanos, la tecnologa de

emulsin se presenta como una alternativa que permite manejar

mayores volmenes de crudo de castilla con viscosidades inferiores

a 100 cp a 25 C, lo que supone una ventaja enrgica.

Crudo Castilla como Emulsin


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Ventaja energtica Emulsiones

Temperatura C

V

i

s

o

d

d

p

10 20 30

40

50

1

10

10000

100

1000

Crudo Castilla

Emulsin 70/30

Castilla/agua


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El instituto Colombiano del petrleo (ICP-ECP) dentro del proyectonacional de crudo pesado implement la tecnologa de transportar

crudo castilla emulsionado. En el campo Chichimene se instalaron

facilidades que permiten la preparacin de 40000 BPD de emulsin

de crudo castilla (ECA)

Crudo Castilla Emulsionado


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Crudo Castilla Emulsionado

Crudo Castilla

Agua chichimene + 2000bls

500 bls aditivo

MEZCLADOR

ESTATICO

EMULSION
http://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.dinero.com/photos/Generales/ImgArticulo_T1_15874_2007724_093102.jpg&imgrefurl=http://www.dinero.com/wf_InfoArticulo.aspx?IdArt=38348&h=202&w=297&sz=24&hl=es&start=31&tbnid=GznalwL0K0fpDM:&tbnh=79&tbnw=116&prev=/images?q=ECOPETROL&start=20&gbv=2&ndsp=20&svnum=10&hl=es&sa=Nhttp://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.dinero.com/photos/Generales/ImgArticulo_T1_15874_2007724_093102.jpg&imgrefurl=http://www.dinero.com/wf_InfoArticulo.aspx?IdArt=38348&h=202&w=297&sz=24&hl=es&start=2&tbnid=GznalwL0K0fpDM:&tbnh=79&tbnw=116&prev=/images?q=ecopetrol&gbv=2&svnum=10&hl=es&sa=Ghttp://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.dinero.com/photos/Generales/ImgArticulo_T1_15874_2007724_093102.jpg&imgrefurl=http://www.dinero.com/wf_InfoArticulo.aspx?IdArt=38348&h=202&w=297&sz=24&hl=es&start=2&tbnid=GznalwL0K0fpDM:&tbnh=79&tbnw=116&prev=/images?q=ecopetrol&gbv=2&svnum=10&hl=es&sa=Ghttp://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.dinero.com/photos/Generales/ImgArticulo_T1_15874_2007724_093102.jpg&imgrefurl=http://www.dinero.com/wf_InfoArticulo.aspx?IdArt=38348&h=202&w=297&sz=24&hl=es&start=2&tbnid=GznalwL0K0fpDM:&tbnh=79&tbnw=116&prev=/images?q=ecopetrol&gbv=2&svnum=10&hl=es&sa=G


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La factibilidad operacional de la tcnica en transporte de crudopesado en emulsiones quedo demostrada, con pruebas de

transport realizadas utilizando la infraestructura de los

oleoductos de Galn- Ayacucho- Retiro y Chichimene Apiay.

RESULTADOS OBTENIDOS


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Que son las Orimulsiones?.

TAREA


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SALAGER Jean Louis. El mundo de los Surfactantes. CUADERNO FIRP S311-A. Mrida -Venezuela 2004

SALAGER Jean Louis y lvaro Fernndez CUADERNO FIRP S302-PP, Modulo DE Enseanzaen Fenmenos Interfaciales. Mrida - Venezuela 2004

RODRGUEZ, Rogelio. Emulsiones Asflticas. Documento Tcnico No. 23. Mxico 2001.

GRANADOS, P. GUTIERREZ, N. Definicin De Estndares Operativos para TratadoresTrmicos y Termo Electrostticos en Facilidades de Produccin. Tesis de Pregrado - UIS.BUCARAMANGA. 2007

http:\\FacilidadesdeSuperficie\Equipos_para_Emulsificacin_Textos_Cientficos.ht m

BIBLIOGRAFA

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