Cuando en e1 campo se empieza a presentare1 problema de emu1siones

estas posib1ementepuedan ser f10jas y se traten con un tratamiento

senci110, pero a medida que pasa e1 tiempo sepueden ir haciendo mas

duras y es necesario ir implementando e1 sistema de tratamiento.

Como en un mismo campo las emu1siones pueden variar de un pozo a

otro puede ocurrir que haya diferentes tratamientos; por ejemp10 si

hay pozos con produccion 1impia 0 con produccion solamente de agua

1ibre no sera necesario inyectar qUlmico y sera suficiente can ha ­

cer10s pasar por un Fwko para retirar1e e1 agua 1ibre antes de en ­, - "

viar e1 crudo a1 tanque de a1macenamiento.

4.5.4.1 Sistemas de tratamiento de emu1siones. Hacen referencia

a1 proceso que se sigue para romper las emu1siones en e1 campo ap1i­

cando los cinco pasos antes mencionados. Dependiendo del equipo

utilizado y de 1a presion a la cua1 se hace e1 tratamiento se habla

de sistemas a baja presion y de sistemas a alta presion 0 presuriza­

dos. En el primer caso el tratamiento se hace a presion atmosferica

o ligeramente superior y en e1 segundo caso la presion de tratamien­

to es de por 10 menos unas 25 1pc (173 kPa).

4.5.4.1.1 Sistemas de tratamiento a baja presion. Un esquema dell

proceso a que es sometida 1a emulsion se muestra en 1a Figura 19b.

Como se trabaja a presionesmuy bajas para transferir los f1uldos

de un sitio a otro se requiere el uso de bombas locual podrla ser

desfavorable porque puede producir agitacion y favorecer 1a forma­

cion 0 estabi1izacion de emu1siones;cuando sea posible es

82d

PUMP JACI(

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CHEMICAL INJECTOR

SEPARATon

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Figura 19 b. Sistema de tratamiento a baja presion.

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STORACE TANKS

Duh.d lin. ahow eltern." pump

... Ialed Ihermollphon heating.

acansejable hacer usa del desplazamienta par gravedad locual se 10­

graria instalando los recipientesde tratamiento a alturas diferen ­

tes dependiendo de la direccion de flujo en el proceso; esto es po ­

sible cuando la topografia del terreno en la bateria se presta para

ella.

E1 f1uido proveniente del pozo recibe la inyeccion de quimico y lue­

go es enviado al separador; para tratar de aprovechar el f1ujo par

gravedad e1 separador se ubica tan alto como 10 permita la presion

de 11egada de los f1ufdos de los pozos. En el separador sale gas a

baja presion, que puede usarse como combustible para e1 calentador,

y 1a mezcla 1iquida es enviada a un tanque de tratamiento . (Gun

Barrel) en el cual se pueden aplicar los pasos de calentamiento,

coalescencia y asentamiento. En la parte inferior del tanque se

tiene agua a la cual se le permite pasar al calentador y del cual

sale caliente y regresa nuevamente al tanque par un sitio cercano a

la interfase agua petr61eo. El fluido que procede del separador en­

tra par la parte superior del tanque pero es descargado en un punta

cercano al fonda del mismo, en la zona deagua fria; la emulsion y

el petroleo par ser mas livianos que el agua se van hacia arriba a

traves de la fase agua la cual ayudara a que muchas particulas de 0­

__~ agua de la emulsion se unan y se separen; al llegar a la parte supe­

rior de la faseagua tendran que pasar par una zona caliente en la

cual recibira calor para acelerar el asentamiento de las particulas

de agua que aun siguen suspendidas, de esta maneracuando llegue el

petr61eo a la interfaseagua aceite se espera que ya este can la

82e

calidad suficiente para enviarlo al tanquede almacenamiento. Como

en algunos casas es posibleque al llegar el petroleo a la interfa­

se aun tenga un contenido alto de agua es posible que dentro del

mismo tanque haya un empaque, general mente elaborado a base de ase­

rrin a fibra de vidrio, a traves del cual tendra que pasar el aceite

dejando las particulas deagua antes de buscar la salida hacia el

tanque de almacenamiento; el filtro debe serhumectado par el agua y

en el se presenta la union de las gotas mas peque~as de agua.

Algunas veces es posible que el agua caliente del calentador entre

al tanque par la parte superior can el fluido proveniente del sepa­

radar can el fin de evitar calentar el agua libre del fonda del tan­

que y permitir una liberacion mas rapida y completa del gas.

Cuando hay mucha agua libre es recomendable hacer pasar el fluido

del separador par un Fwko antes de llegar al tanque de tratamiento.

Las desventajas de este sistema de tratamiento son ademas de que pue­

de hacerse necesario el usa de bombas para desplazar el fluido, el

mayor usa de equipo, 10 cual implica mayor demanda de espacio y mayo­

res costas de mantenimiento, y la posibilidad de mayores perdidas de

volumen y disminucion de la gravedad API ocasionadas par el calenta­

miento a baja presion.

4.5.4.1.2 Sistema de tratamiento presurizado. Los sistemas de tra­

tamiento presurizado hacen su aparicion alrededorde 1935~1936 can

82f

e1 desarrollo de 1a unidad integrada .para .tratamiento de emulsion

11amada tratador e1 cual, como yasevio, ~ealiza simu1t§neamente

1a separacion de gas y agua libre, el ca1entamiento, 1a coa1escencia

o fi1tracion y e1 asentamiento.

La Figura 19c muestra un esquema de un sistema de tratamiento presu­

rizado.

A1gunas ventajas de estos sistemas de tratamiento son: menor reduc­

cion en e1 volumen y mejor conservacion de la gravedad API en el ca­

lentamiento, 1a presion se puede usar para desplazar los fluidos has­

ta los sitios de a1macenamiento, se pueden usar tratadores horizonta­

les los cuales son de mayor capacidad y de m§s f§cil mantenimiento,

el almacenamiento en los tanques se puede hacer a presiones ligera ­

mente por encima de la atmosferica 10 cual evita perdidas por evapora­

cion.

En el sistema presurizado se hace necesario el uso del Fwko para re­

tirar la mayor parte del agua libre de la mezc1a y reducir un poco

m§s la presion de esta; e1 retiraragua 1ibre reduce los requerimien­

tos de capacidad del tratador en la seccion de agua libre.

El dispositiv~ m§s importante de un sistema de tratamiento presuriza­

do es el tratador. Los dise~os inicia1es de tratadores fueron verti­

cales pero luego fueron apareciendo los horizontales loscuales son

en 1a actualidad de mayor aceptacion.

82g

L. P. 0 .. ~ - I. ~ IFueU

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Wellheed 5epar 1101 Chem. Pump

F,ee Waler Kllockoul T,eale, 510;1Ige Tank.

Figura 19 c. Sistema de tratamiento a presi6n.

El tratador vertical que se mostroen la Figura 18 aplica un modele

de calentamiento hacia arriba, es decir el fluido · (petrole6 y ~mul­

sicn) vasubiendo yse va calentando; en la Figura 19d semuestran

tres modelos de tratadores verticalesque aplican un modei o de calen­

tamiento flujo - abajo (Down - Flow). Parece que cuando se ap1ica

calentamiento flujo abajo es menos frecuente 1a depositacicn de es­

camas en e1 tubo de combustion. E1 diametro de los tratadores verti­

cales es general mente de unos 10 pies; rara vez puede ser de 14 pies.

En los tratadores horizonta1es tambien se puede ap1icar ca1entamien­

to f1ujo abajo y ca1entamiento f1ujo arriba. La Figura 19muestra

un ca1entador con ca1entamiento f1ujo arriba (up Flow) y en 1a Fi­

gura 19E se muestra un tratador horizontal con ca1entamiento f1ujo

abajo y con dos zonas de ca1entamiento. E1 f1uido entra por e1 ex­

tremo superior izquierdo y empieza a tener contacto en f1ujo hacia

abajo con e1 ca1entador; e1 gas que se separe en esta zona se puede

sacar del recipiente. En 1a parte inferior de 1a primera zona de

ca1entamiento se separ~ e1 agua libre y ahi se puede drenar; e1 pe­

tro1eo y 1a emulsion pasaran por una lamina ranurada para empezar a

ascender hacia 1a placa horizontal superior que los 11eva a1 extremo

derecho del tratador donde esta e1 otro tubo de combustion. Aqui

tambien el ca1entamiento es un f1ujo hacia abajo. E1 gas que se 1i­

bere al pasar e1 f1uido por 1a p1aca horizontal hacia e1 extremo de­

recho tambien puede salir del recipiente. Despues de pasar por el

ca1entador derecho 1a mezc1a de agua y aceite 11ega a1 fonda del re­

cipiente donde se separara agua 1a ·cual se puede drenar por e1

82h

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lh gas.

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agua agua.

. ESQUEMAS DE TRATADORES

ALES CON CALENTAMIENTO

A8AJO.

N FLOW.)

FIG 19 e. ESQUEMA DE UN TR.ATADOR HORI ZONTAL CON 2

TRATADORES Y CALENTAMIENTO FLUJO ABAJO.

--- --­ -SALIDA

~I

SALIDA DE ACEITE.

~

~ a9uaU Ii SALIDA

',.

DE AGUA.

extremo inferior derecho, y el aceite pasar~ con 10 queaQn quedede

emulsion por la l~mina ranurada en el centro del tratador hacia la

seccion de coalescencia y al salir de esta encontrar~ el rebozadero

que le permite al petroleo salir del recipiente. Si se presenta li­

beracion de gas en la zona de coalescencia este puede salir hacia la

parte superior a traves del igualizador. Los tratadores horizonta ­

les ademas de tener mayor capacidad para manejar flu i dosque los ver­

ticales tambien pueden tener instalados calentadores de mucha mayor

capacidad.

Cuando se va a disenar un tratador se tiene encuenta la capacidad

al agua, la capacidad al petroleo y el calor requerido para realizar

el calentamiento. Casi nunca se tiene en cuenta la capacidad al gas

pues antes de llegar al tratador el fluido ha pasado general mente por

un separador y un Fwko; de todas maneras se debe tener presente en

dejar un cierto espacio para manejar algo de gas.

En cuanto al calor requerido y suponiendo que el agua libre no se ca­

lienta, este se compone de calor necesario para calentar el crudo y

la emulsion, calor de vaporizacion y perdidas de calor a traves de

las paredes del tratador hacia la atmosfera; muchas veces estas dos

Qltimas no se consideran.

Cuando se quieren calcular las perdidas por evaporacion y por radia­

cion hacia la atmosfera se puede hacer 10 siguiente: en el laborato­

rio se puede determinar la cantidad de fluidoque se evapora al

82i

aplicarle un calentamiento en unas condiciones similares a las de

operacion . . Si sesupone que para un crudo el calor de vaporizacion

es del orden de 150 SnJ/lb se puede calcular la cantidad de calor

por vaporizacion. Para calcular las perdidas de calor hacia la at­

mosfera se debe conocer la temperatura del petroleo Y la del agua,

10 mismo que la temperatura ambiente Y,lavelocidad del viento; de

la Figura 19f se puede determinar el coeficiente de transmision de

calor en SnJ/hr.pie2 para cuando el tanque esta lleno con agua, pe­

ro se puede suponer que para el caso de petroleo 0 gas se podia to­

mar el mismo valor; las perdidas de calor por radiacion de las zonas

de agua Y aceite en el tanque calculan de

(38a)

(38b)

donde:

u

Son las perdidas de calor a traves de las zonas del

tratador en contacto con petroleo Y agua respectivamente.

Es el valor de coeficiente de transmision para la zona

ocupada por agua Y leido de la Figura 19f.

Son las areas mojadas po~ petroleo Y agua en el tratador

82j