PRUEBA N°6

PRUEBA PILOTO PARA LA IDENTIFICACION Y TRATAMIENTO DE EMULSIONES

PRESENTADO POR

LORENA LOPEZ MORALES COD 20112106432KAREN TATIANA GOMEZ CORONADO COD 20111101641

ASIGNATURACRUDOS Y DERIVADOS

GRUPO 04

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAFACULTAD DE INGENIERIA DE PETRÓLEOS

NEIVA, 19 DE NOVIEMBRE 2012

PRUEBA N°6

PRUEBA PILOTO PARA LA IDENTIFICACION Y TRATAMIENTO DE EMULSIONES

PRESENTADO POR

LORENA LOPEZ MORALES COD 20112106432KAREN TATIANA GOMEZ CORONADO COD 20111101641

PRESENTADO A

ING. HAYDEÉ MORALES MONDRAGÓN

ASIGNATURACRUDOS Y DERIVADOS

GRUPO 04

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANAFACULTAD DE INGENIERIA DE PETRÓLEOS

NEIVA, 19 DE NOVIEMBRE 2012

PROCEDIMIENTO

Para la realización de la prueba piloto para la identificación y tratamiento de las emulsiones, se deben realizar de manera secuencial 3 prácticas, la de relación, eliminación y confirmación, con el fin de elegir el desemulsificante o rompedor disponible en el laboratorio mas apropiado para un crudo determinado en nuestro caso el crudo PAREX de Casanare.

PRUEBA DE RELACION:

Es importante aclarar que la primera prueba, es decir la de relación se encarga de determinar la concentración o volumen de rompedor que arroja mejores resultados de la separación de las emulsiones, la cual se evaluara en base a tres criterios para su elección, como lo son la claridad de la interface, el volumen de agua separada y la calidad de la misma.

Procedimiento:

De acuerdo a lo indicado en la guía de laboratorio, para la realización de la prueba de relación, se debe seguir el siguiente paso a paso, así:

Se verifica que todos las zanahorias se encuentren libres de agua u otra clase de contaminantes.

Se drena el agua libre de emulsión que se pueda encontrar en el crudo. Agitar la emulsión para homogenizar la mezcla antes de llenar las

botellas de prueba. Llenar cinco botellas con 100 ml de muestra de crudo. Se tapa cada botella y se invierten procurando que la pared de la botella

quede completamente húmeda por una fina capa de la muestra o crudo. Ayudados de pipetas graduadas se adicionan 0.03, 0.05, 0.1, 0.15, 0.5

ml, de un agente desemulsificante cualquiera en cada una de las botellas respectivamente, las cuales deben de estar previamente marcada para reconocer en cada una la cantidad de rompedor utilizado en el.

Se debe tapar cada botella y agitar durante cierto tiempo asegurando que esta tenga una dispersión del químico en el crudo adecuadamente y se registran las observaciones que se realicen.

Colocar las botellas en el baño de temperatura a 60 oC durante 30 minutos manteniendo constante la temperatura.

Una vez terminado el calentamiento se observa el volumen de agua separada, principalmente la presencia de emulsión, color y aspecto general.

Seguidamente se transfiere la muestra a tubos para la centrifuga o zanahorias. Se colocan a centrifugar a 1650 RPM durante 15 minutos y registrar la lectura del BSW obtenido.

Se agregan 2 o 3 gotas de un separador rápido a cada tubo. Se coloca a centrifugar nuevamente durante 10 minutos y se lee el

nuevo valor de BSW obtenido. Se registra nuevas observaciones y en base a tres criterios como lo son:

la definición de la interface, el volumen y calidad del agua separada, se decide la relación de desemulsificante más efectiva para el rompimiento de emulsiones.

La prueba de eliminación, es decir la segunda prueba a realizar, es importante debido a que esta servirá para determinar dentro de un conjunto de rompedores, aquel deselmusificante que logre una mejor separación o rompimiento de la emulsión.

Procedimiento:

Inicialmente, se verifica que el equipo a utilizar para la práctica se encuentre libre de suciedades, mugre o demás contaminantes que puedan alterar los resultados de la prueba.

Se retira el agua que se encuentre libre en el crudo, con el fin de obtener durante la prueba el agua que en realidad se encuentra emulsionada en el crudo PAREX de Casanare.

Se agita el recipiente que contiene al crudo, con el fin de homogenizar la mezcla completamente.

Llenar las botellas de prueba hasta 100 ml y agitar la buscando que las paredes del recipiente queden cubiertas con una fina capa de la emulsión o muestra.

Una vez se ha elegido la relación o concentración del rompedor mas optima, se adiciona esta cantidad a la emulsión para diferentes desemulsificante. Se realiza una marcación en cada botella con el fin de identificar en cada una el rompedor utilizado.

Seguidamente se debe colocar las botellas sin tapones en el baño a temperatura a 60 oC . durante 30 minutos.

Luego de terminado el calentamiento, se registra el volumen de agua separada, claridad del agua y de la interface agua-crudo. Se transfiere el contenido de las botellas a las zanahorias.

Se centrífuga cada zanahoria durante 15 minutos. Una vez terminada la centrifugación se registran observaciones en relación a las características apreciables de la separación.

Se adicionan 2 o 3 gotas de un rompedor rápido, es decir de alta concentración, para mejorar la separación hasta el momento obtenida.

Centrifugar durante 10 minutos a 1650 RPM Se toman nuevas observaciones en base al agua separada. Se elige en base a los criterios ya mencionados el rompedor más

apropiado para la emulsión del crudo de PAREX de Casanare.

Por ultimo la prueba de confirmación, tal como su nombre lo indica arrojara aquel rompedor y su concentración más apropiada para desarrollar el tratamiento más adecuado de la misma, en base al deselmusificante más compatible para la separación de la emulsión del crudo PAREX de Casanare y l mejor relación.

Procedimiento:

Inicialmente, se verifica que el equipo a utilizar para la práctica se encuentre libre de suciedades, mugre o demás contaminantes que puedan alterar los resultados de la prueba.

Se retira el agua que se encuentre libre en el crudo, con el fin de obtener durante la prueba el agua que en realidad se encuentra emulsionada en el crudo PAREX de Casanare.

Se agita el recipiente que contiene al crudo, con el fin de homogenizar la mezcla completamente.

Llenar dos botellas de prueba hasta 100 ml y agitar la buscando que las paredes del recipiente queden cubiertas con una fina capa de la emulsión o muestra.

Una vez se ha elegido la cantidad y el rompedor más eficiente, se adiciona esta cantidad a la emulsión. Se realiza una marcación en cada botella con el fin de identificar en cada una cantidad mayor y menor en 0.1 ml de un mismo rompedor

Seguidamente se debe colocar las botellas en el baño a temperatura a 60 oC . durante 30 minutos.

Luego de terminado el calentamiento, se registra el volumen de agua separada, claridad del agua y de la interface agua-crudo. Se transfiere el contenido de las botellas a zanahorias.

Se centrífuga cada zanahoria durante 15 minutos. Una vez terminada la centrifugación se registran observaciones en relación a las características apreciables de la separación.

Se adicionan 2 o 3 gotas de un rompedor rápido, es decir de alta concentración, para mejorar la separación hasta el momento obtenida.

Centrifugar durante 10 minutos a 1650 RPM Se toman nuevas observaciones en base al agua separada. Se elige la concentración mas eficiente del desemulsificante para el

crudo en cuestión.

Lo anterior es con fin de tener una mayor claridad frente a la finalidad o justificación de los procesos a desarrollar durante esta practica.

NOTA:

Durante el desarrollo de la prueba se realizo algunas modificaciones en cada una de las tres pruebas con respecto a lo establecido en la guía de laboratorio, las cuales se enuncian a continuación:

En general:

1. El calentamiento de las zanahorias se realizo durante 20 minutos durante todas las pruebas.

2. El proceso de centrifuga se realizo durante 15 minutos, a 1650 RPM.3. Aunque la guía no lo aclara, las zanahorias mientras se encuentran en el

baño de temperatura y la centrifuga se colocaban sin tapones.4. Luego de realizada la primera centrifugación siempre se adiciono 3

gotas de un separador rápido, el cual fue Quinza 25%, con el fin de no alterar las condiciones de cada una y así poder compararlas ya que todas fueron anteriormente sometidas a los mismos factores o cambios.

5. El desemulsificante con el cual se realiza la prueba de relación fue con el Quinza al 10%, debido a que era del cual se disponía en el laboratorio en mayor volumen.

Prueba de relación:

1. Se adiciona en 5 botellas, 0.03, 0.05, 0.1, 0.15 y 0.5 ml de rompedor Quinza al 10%, con el fin de disponer de mayor puntos para realizar la curva de eficiencia del rompedor.

2. Debido a que el baño de temperatura solo tiene 3 lugares para las zanahorias, se procedió con el calentamiento de tres de ellas inicialmente, luego se realizo sus respetivas centrifugaciones con el fin de evitar la perdida del calor de estas, debido a que el tratamiento se realiza en base a dos formas, física con calentamiento y química con la adición de aun agente desemulsificante.

3. Pasados 5 minutos desde el inicio de la primera centrifugación (como son 3 las zanahorias calentadas se debe ubicar y una cuarta de ellas en blanco para el balanceo de la centrifuga), se ingresan al baño de temperatura las 2 zanahorias restantes, de tal forma que al terminar la ultima centrifugación del primer grupo de las muestras, ya estén terminando el calentamiento de las 2 ultimas, con el fin de aprovecha al máximo el tiempo. Para lo anterior se estima que nos demoramos 5 minutos en sacar las zanahorias de la centrifuga, adicionarles las 2 gotas del rompedor rápido e ingresarlas nuevamente a la centrifuga.

4. Al salir el segundo grupo de zanahorias del baño de temperatura, se le realiza el mismo tratamiento que a las primeras.

Prueba de eliminación:

1. Como de la prueba de relación no se obtuvo en ninguna de las zanahorias contenido de agua, entonces no fue posible la determinación

de una cantidad eficiente del rompedor, razón por la cual y a sugerencia del monitor del laboratorio debido al bajo contenido de rompedores disponibles, se escogió 0.1 ml como la relación optima.

2. Los rompedores utilizados para esta prueba fueron: Quinza 10%, Nalco V-2499, rompedor 3, rompedor 2, rompedor 1, distribuidos en las zanahorias 1,2,3,4,5 respectivamente.

3. Con respecto al paso a paso para el desarrollo de esta prueba se desarrollo de igual forma que la mencionada en el numeral 3 anterior, debido a la misma finalidad. No obstante se hizo necesario calentar de nuevo el baño de temperatura debido a que la temperatura disminuyo por debajo de 60 oC hasta 55 oC.

Prueba de confirmación:

1. De acuerdo a los resultados obtenidos en la prueba anterior se escogió como el rompedor mas eficiente en NALCO 4299 en virtual al volumen de agua separada y la relativa claridad de la misma en comparación a las otras muestras.

2. De acuerdo a las guías de laboratorio se debe enumerar las botellas con dos relaciones para cada desemulsificante de los que se escogieron en la prueba anterior, una por encima (+0.1 ml) y la otra por debajo (-0.1 ml), pero como nuestra cantidad optima era 0.1 ml entonces lo anterior implicaba dejar una de las zanahorias con 0.2 ml y la otra sin rompedor, lo cual no era posible porque no se estaría evaluando el cambio del volumen de agua a causa de a variación de la cantidad de rompedor, ya que como es de esperar no se separaría ningún volumen de agua y sedimentos. En razón a lo anterior y como sugerencia del monitor se utilizo como concentración del agente desemulsificante 0.05 ml y 0.15 ml.

MARCO TEORICO

TABLA DE DATOS

PRUEBA DE RELACION:

Tabla No. 1 Los datos registrados a continuación corresponden a las del rompedor Quisa al 10%.

No. de Zanahoria

Volumen de desemulsificante adicionado (ml)

Baño de temperatura

1ra

centrifugación2ra

centrifugaciónVolumen de agua y sedimento separada (ml)

1 0.03 0 0 02 0.05 0 0 03 0.1 0 0 04 0.15 0 0 05 0.5 0 0 0

Blanco 0.0 0 0 0

PRUEBA DE ELIMINACION

Tabla No. 2 Listado de los diferentes desemulsificantes utilizados.

No. De zanahoria

Tipo de desemulsificante Volumen de rompedor adicionado a la muestra

1 R-Quinza 0.1 ml2 Nalco V-4299 0.1 ml3 Rompedor 3 0.1 ml4 Rompedor 2 0.1 ml5 Rompedor 1 0.1 ml

Blanco Ninguno 0.0 ml

Tabla No. 3 Volumen de agua separada por cada desemulsificante

No. de Zanahoria

Baño de temperatura

1ra centrifugación 2ra centrifugación

Volumen de agua y sedimento separada (ml)

1 0.04 0.04 0.042 0.05 0.05 0.053 0.05 0.03 0.034 0.06 0.055 0.065 0.04 0.02 0.03

Blanco 0.00 0.00 0.00

Tabla No. 4 Observaciones realizadas durante la práctica de Eliminación

Baño de temperatura

No. de Zanahoria

ObservacionesVolumen de agua y

sedimento separada (ml)Claridad del

agua separadaClaridad de la

interfase

1 0.04 Regular No muy clara2 0.05 Buena Regular3 0.05 Regular No muy clara4 0.06 Mala No muy clara5 0.04 Mala Muy mala

No. de Zanahoria

1ra centrifugaciónObservaciones

Volumen de agua y sedimento separada (ml)

Claridad del agua separada

Claridad de la interfase

1 0.04 Regular Oscura2 0.05 Buena Clara3 0.03 Regular No muy clara4 0.055 Mala No muy clara5 0.02 Mala Muy mala

No. de Zanahoria

2ra centrifugaciónObservaciones

Volumen de agua y sedimento separada (ml)

Claridad del agua separada

Claridad de la interfase

1 0.04 Regular Oscura2 0.05 Buena Clara3 0.03 Regular No muy clara4 0.06 Mala No muy clara5 0.03 Mala Muy mala

PRUEBA DE CONFIRMACION

Tabla No. 5 Variación de la cantidad del desemulsificante optima para la confirmación.

No. De zanahoria

Tipo de desemulsificante Volumen de rompedor adicionado a la muestra

1 Nalco V-4299 0.05 ml2 Nalco V-4299 0.15 ml

Tabla No. 6 Volumenes de agua separado en cada etapa de la prueba.

No. de Zanahoria

Baño de temperatura

1ra

centrifugación2ra

centrifugaciónVolumen de agua y sedimento separada (ml)

1 0.05 0.05 0.052 0.05 0.06 0.06

Tabla No. 7 Criterios para la elección de la relación optima del desemulsificante más eficiente.

No. de Zanahoria

1ra y 2ra centrifugaciónObservaciones

Volumen de agua y sedimento separada (ml)

Claridad del agua separada

Claridad de la interfase

1 0.05 Turbia, con sedimentos en

suspensión

No muy definida

2 0.06 Muy poco turbia Interfase aungular pero

clara

Nota:

En todas las muestras analizadas se observa continuamente un volumen de agua un poco turbia pero no clara por completo, en razón a lo anterior para la elección de la concentración adecuada del rompedor se eligió aquel que diera la mayor cantidad y claridad del agua separada, la mejor calidad de la interface.

MUESTRA DE CALCULOS

De acuerdo a objetivo de la practica se busca determinar la mejor relación o concentración y tratamiento por medio de pruebas de botellas-centrifugas para el crudo PAREX de Casanare a partir de los desemilsificantes disponibles en laboratorio. Es por ello que nos enfocaremos en la realización de numerosos cálculos.

Prueba de relación:Debido a que no fue posible la separación de un volumen de agua en las muestras del crudo PAREX de Casanare con el rompedor Quinza 10%, el monitor del laboratorio nos sugirió la utilización de 0.1 ml de rompedor como una cantidad óptima de utilizar la para la adición de diferentes desemulsificantes debido principalmente a la poca cantidad disponible de los rompedores en el laboratorio, razón por la cual resultaba preferible la utilización de una baja concentración para que de esta manera fuera posible la adición de este volumen de los diferentes rompedores al crudo.

Prueba de eliminación:La prueba se realizo con R-Quinza, Nalco V-4299, Rompedor 3, Rompedor 2, Rompedor 1 con un volumen de 0.1 ml. De entre estos se eligió el Nalco V-4299 debido a que este en comparación al rompedor 2 debido a que a pesar de que este ultimo separo una mayor cantidad de agua y sedimentos, el primero anteriormente mencionado presento una mayor claridad del agua separada y de la interfase, no obstante no es la diferencia entre la cantidad de agua y sedimentos separada no es mayor.

Prueba de Confirmación:Debido a que no era posible el desarrollo de la prueba con ±0.1ml, ya que la relación elegida fue de 0.1 ml, lo cual implicaba que se colocaran 2 zanahorias, una en la cual se adicionarían 0.2ml de rompedor y otra ultima que no contendría desemulsificante, lo cual no podía ser posible, es así como se decidió utilizar ±0.05ml en lugar de ±0.1ml.

La relación de 0.15 ml del rompedor Nalco V-4299, ya que ofrece una interfase mas clara y una claridad del agua un poco mejor en

comparación a la de 0.05ml.

TABLA DE RESULTADOS

Tabla No 8. Resultados obtenidos en cada prueba

PRUEBA RESULTADO

Relación 0,1 ml

Eliminación Nalco V-4299

Confirmación 0,15 ml de Nalco V-4299

PORCENTAJES DE ERROR

Los resultados obtenidos durante la prueba pueden incurrir en un porcentaje de error, debido principalmente a:

La prueba de relación en la cual se determina el volumen o cantidad de desemulsificante mas adecuado se utiliza el Quisa al 10%, el cual no arroja ninguna separación de agua y sedimentos. Ante resultado y con ello la falta de este dato y a sugerencia del monitor se corre la prueba siguiente con 0.1ml, lo que definitivamente no es información confiable por las razones anteriormente explicadas.

Los desemulsificantes disponibles en el laboratorio no se encontraban en su estado puro (altamente viscosos y con cambios considerables de color por ciertas regiones), por lo cual es posible que estos se encontraran contaminados con otras sustancias que pudiera arrojar un valor no real del contenido de agua y sedimentos, haciendo que se incrementara el valor del BSW.

Además, la cantidad en la que se encontraban los rompedores era muy escasa, por lo cual limito la cantidad a la cual se correría la prueba de eliminación.

Impurezas asociadas a humedad dentro de las zanahorias o de pequeñas partículas en el fondo de estas.

Recortes en el tiempo de calentamiento, debido a que la guías de laboratorio señala que debe de ser 30 minutos y se realizo durante 2 minutos. De igual forma en la centrifugación, se realizo durante 15 minutos cuando la guía indicaba que debía ser durante 20 minutos. Es así como se puede ver afectado el valor del volumen de agua por reducción en el tiempo de calentamiento principalmente y cantidad de sedimentos debido a la reducción del tiempo de centrifugación, ya que esta prueba sirve como principio para la precipitación de estas partículas.

Una lectura errónea de la cantidad de agua y sedimentos separada luego del calentamiento, primera y segunda centrifugación.

CUESTIONARIO

6.5 nombre y explique los principios de los utilizados en producción.

MECANISMOS DE SEPARACION:

Choque: el choque de la mezcla a la entrada del separador propondrá la dispersión de los fluidos de diferente densidad.

Cambio de velocidad: asociado al principio de inercia, los cambios de velocidad se manifestaran en una reducción de velocidad de cada una de las fases en forma diferente y consecuente con sus densidades.

Cambio de dirección: cuando se modifica la dirección del fluido. Existe la tendencia a la separación entre fases debido a la diferencia de densidad.

Superficie de interfase: es importante tener la mayor superficie en el área de contacto entre las fases. De aquí la conveniencia de utilizar separadores horizontales en lugar de verticales.

Tiempo de retención: es el tiempo en que el fluido pasa por el separador. El tiempo de retención es necesario para obtener una buena separación, pero posee una estrecha vinculación con la presión, temperatura y viscosidad.

Las facilidades de superficie, incluidas las estaciones de producción, son el grupo de equipos y elementos que permiten el manejo del fluido producido en los pozos (petróleo, agua, gas y solidos), iniciando la fase de separación en cada uno de sus elementos, tratarlos, medirlos y entregarlos para su transporte y destino final.

La producción de frío puede realizarse mediante dos técnicas

Compresión

La refrigeración a gas natural por compresión consiste en el ciclo de frío por compresión mecánica convencional, es accionado por un motor de combustión interna alimentado con gas natural.

La producción de frío se consigue aprovechando el hecho de que los fluidos absorben calor cuando hierven y lo devuelven cuando condensan, efecto que se aprovecha de los fluidos refrigerantes. En refrigeración interesa quitar calor del recinto frío; y para conseguirlo, el refrigerante debe hervir a una temperatura menor que la temperatura interior de dicho recinto frío (ver Manual de producción de frío por compresión a gas natural).

Separadores:

Separador: Es la primera facilidad de procesamiento y su diseño es importante en la capacidad de operación de las demás instalaciones asociadas a dicho equipo. Se instalan para evitar que el medio de medición entre en contacto con los elementos sensibles del instrumento.Función del separador: Su función es básica en la liberación de la fase deseada. Existen varios tipos de mezclas: (Gas- Solido), (Líquido - Líquido), (Líquido - Sólido), (Sólido – líquido y gas.). El principio de funcionamiento de

los separadores esta basado en la no comprensión d los líquidos.Principios de separación.- los principios básicos de separación son:

o Gravedad (2da ley de newton).

o Fuerza centrifuga

o Separación por choque

Scrubber o sistemas de absorción:

Su principio de funcionamiento, se basa en que los gases se depuran al entrar en contacto con una corriente liquida absorbente que puede ser agua o una disolución acuosa. El principio de funcionamiento de los sistemas de absorción se basa en la afinidad que, entre ellas, tienen ciertas substancias, por lo que se favorece el proceso de absorción química. Una de las substancias (la más volátil) actúa como refrigerante y la otra como absorbente

Tratador térmico e intercambiador de calor.

Su principio de funcionamiento radica en que el calor reduce la viscosidad y aumenta la gravedad diferencia, lo que facilita la separación de la emulsion. Además el calor produce el choque de las goticas cada vez con mas frecuencia y mayor fuerza lo que va a producir que la película circundante se rompa y las gotas se junten u por consiguiente sedimenten.

Skimmers:

El skimmer tiene el principio de separación por diferencia de densidad, dentro de ellos se encuentra los MultiSkimmers que generalmente están equipados

con cartuchos de cepillos giratorios, pueden ser fácilmente convertidos en skimmers de tambor o de discos. El cartucho giratorio, que está accionado por un motor hidráulico o neumático, crea una corriente que conduce la sustancia a recuperar hacia el skimmer. Una vez en contacto con el cartucho, el hidrocarburo se adhiere firmemente y es alzado hasta que llegue al peine que lo separa y conduce a un tanque intermedio en el cabezal del skimmer. El agua escurre antes de que alcance el peine. El hidrocarburo es entonces transferido desde el tanque intermedio por una bomba de transferencia

6.6 Porque la centrifugadora debe ir a 1500 rpm?

Debido a una baja tensión interfacial se puede facilitar la formación de emulsiones, entonces cuando son aplicadas 1500 rpm se aumentar la tensión intefacial entre la superficie del agua y el crudo haciendo posible así la separación no solo de la fase liquida sino también de la solida o sedimentos quienes precipitan en el fondo. Con respeto a las 1500 rpm, específicamente la norma ASTM exige en las pruebas de determinación de BSW la aplicación de 600 fuerzas de gravedad o relativas.

ANALISIS DE RESULTADOS

CONCLUSIONES

Los emulsificantes se forman principalmente por las tensiones superficiales de los componentes y por la presencia de agentes que promueven la formación de las mismas. Además por la agitación causada por el gas para dispersar un líquido en otro.

Los métodos más usuales para romper emulsiones, son:

Tratamiento térmico (calor). Calentando la emulsión entre 40ºC y 85°C, se logra disminuir la viscosidad de la mezcla. Operaciones mecánicas de filtración y centrifugación. Tratamiento químico por inhibidores. Tratamiento eléctrico por corriente directa o alterna.

Una emulsión puede presentarse inicialmente, bien como una emulsión de agua en petróleo o petróleo en agua, sin embargo una agitación adicional puede producir una emulsión multietapa, es decir una emulsión de agua en petróleo en agua.

Los sistemas mecánicos para el tratamiento de emulsiones pueden ser de 4 tipos como: separación gravitacional, aplicación del calor, filtración y centrifugación.

BIBLIOGRAFIA