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Tratamiento de Agua
Tratamiento de Agua
Tratamiento de Agua
PRODUCCIN DE HIDROCARBUROS
RECUPERACION SECUNDARIA POR INYECCION DE AGUA
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA- CAMPO MONTEAGUDO
Contenido
1.
Introduccin ............................................................................................
..................................... 1
2.
antecedentes.................................................................
.................................... 2
3. caracteristicas de la
planta......................................................................................................
..... 3
3.1. Ubicacin Campo
Monteagudo.......................................................................
..... 3
3.2. Campo monteagudo ubicacin de
pozos..................................... 4
3.3.- Calidad del
agua..............................................................
................ 5
3.4.-Diagrama: planta de tratamiento de aguas- campo
monteagudo. .............................................. 6
3.5.-Descripcion de equipos
3.5.1.- Procesos fsicos previos a la inyeccin
3.5.1.1.-Desbaste
3.5.1.2.Desarenado.............................................................................................
.............................. 8
3.5.2.-Tratamiento quimico
Coagulacin
Floculacin.
........................................................................................................
10
Clarificadores
Secuestrante de oxgeno
Inhibidor de incrustaciones
Inhibidor de corrosin
Biocidas................................................................
................................ 11
3.5.2.1.-Filtracin
3.5.3.- Sistema de
bombeo...................................................................................................
............. 12
Bombas de transferencia
Bombas de agua de captacin a tratamiento
Bombas de agua de tanques de flotacin a filtros
Bombas de inyeccin
Bombas booster
Bombas de inyeccin
Bombas reciprocantes ..
............................................................................................ 13
4.- Plan de tratamiento de agua de
inyeccin.................................................................................... 14
4.1.Fundamentos
tericos...................................................................................................
..... 17
4.1.1.- fundamentos de la qumica
4.1.2.- fundamentos del agua
4.1.3.fundamentos
de
la
inyeccin
de
agua........................................................................... 18
4.2.Procesos
fsicos
previos
a
inyeccin.............................................................................. 18
Eliminacin de gases disueltos
la
Mtodo
mecnico.................................................................................................
............................ 19
Aeracin
Mtodo qumico
Eliminacin del dixido de carbono
Aeracin
Tratamiento
bacteriolgico..........................................................................................
..................... 20
Tratamiento
anticorrosivo.................................................................................................
. 21
4.3.Tratamiento
para
el
agua
de
inyeccin............................................................................ 21
4.3.1.- EQUIPOS PARA EL MUESTREO DEL AGUA
4.3.2.
PROPIEDADES
DEL
AGUA
A
TRATAR................................................................................... 22
4.3.3.- PARMETROS REQUERIDOS
4.3.3.1.ALCALINIDAD...........................................................................................
............ 23
4.3.3.2.- CONDUCTIVIDAD
4.3.3.3.- DETERMINACIN DE DUREZA
4.3.3.4.- PRESENCIA DE HIERRO
4.3.3.5.PRESENCIA
DE
SLIDOS
SUSPENDIDOS................................................................................ 24
4.3.3.6.- PRESENCIA DE SULFATOS
4.3.3.7.- TURBIDEZ
4.3.3.8.- CONTENIDO DE OXIGENO DISUELTO
4.3.3.9.- CONTROL BACTERIAL
4.3.3.10.- POTENCIAL DE HIDROGENO
CONCLUCIONES Y
RECOMENDACIONES.................................................................................
............ 25
1.- INTRODUCCION
El presente trabajo trata acerca de resumir las operaciones ms comunes
realizadas en un campo petrolero para el anlisis de aguas de rio en un
proyecto de inyeccin de aguas. Entre los puntos que destacamos estn los
problemas ms comunes en el agua de rio como son la corrosin, la escala,
la presencia de gases disueltos, presencia bacterial y los slidos disueltos.
El tratamiento que se da al agua en instalaciones, se las denomina planta
de tratamiento de aguas y estos dependern del tipo de agua empleada y
de las caractersticas del yacimiento a ser sometida la inyeccin, en las
cuales se deben tener en cuenta los valores de calidad final de agua a partir
de su calidad inicial; que no es ms que la cantidad de slidos suspendidos,
el nmero de bacterias presentes y su tendencia a ser corrosiva o
incrustante. El nmero de controles que se deben hacer para mantener un
buen estado de equipos o calidad de agua es diario en las zonas ms
problemticas del campo como separadores, tanques, lneas.
Para el diseo de la planta ser necesario considerar el sistema de
tratamiento, cerrado o abierto, tambin necesitamos la capacidad de
tratamiento necesario de la planta desde el principio hasta el fin.
La localizacin optima de la planta, teniendo en cuenta la economa y su
mantenimiento. Si se efectuara aeracin, el tipo y la intensidad del
tratamiento qumico, sedimentacin, la filtracin y el almacenamiento.
Para determinar el tamao de la planta de tratamiento de agua, es
necesario conocer los volmenes de agua con los que hemos de trabajar, el
cual depende del nmero de pozos inyectores, su tasa de inyeccin por
pozo y el tipo de fuente que vamos a tener.
Para la realizacin del tratamiento del agua se recomienda un orden, el cual
mejorara su calidad, los cuales son:
Desbaste
Desarenado
Clarificacin
Filtracin
Des aeracin
Tratamiento Bacteriolgico
Tratamiento anticorrosivo
As mismo para realizacin de un adecuado tratamiento los parmetros a
medir son:
Cationes y aniones
Ph
Bacterias
Solidos Suspendidos
Turbidez
Calidad de Agua
Gases Disueltos
Temperatura
Conductividad.
2.- ANTECEDENTES
Campo Monteagudo Descubierto por YPFB en marzo de 1967, con la
perforacin del pozo MGD-X2. Luego de perforarse varios pozos se
estableci que el campo tiene mltiples reservorios mayormente
productores de petrleo.
El campo Monteagudo fue uno de los de mayor importancia para YPFB,
desde su descubrimiento, por sus niveles de produccin y reservas de
petrleo. Fue objeto de diversos estudios para evaluar el comportamiento
primario de los yacimientos productores, principalmente de los reservorios
Ingre-Piraimiri por sus excelentes propiedades petrofsicas y su mayor
espesor saturado. Actualmente produce de este yacimiento un caudal total
de 542 BPD de petrleo, 554 MPCD de de gas y 318 BPD de agua de
formacin.
Del nivel INGRE producen 6 pozos, 4 con bombeo hidrulico MGD 18, MGD
30, MGD 36, MGD 37 y dos con gas lift MGD 15, MGD 44, como sistema de
elevacin artificial, con caudal diario de 320 BPD de petrleo , 356 MPCD de
gas y 70 BPD de agua.
Del nivel PIRAIMIRI producen actualmente 3 pozos con bombeo hidrulico
con un caudal de 222 BPD de petrleo, 198 MPCD de gas y 248 BPD de
agua de formacin y segn su historial de produccin fue declinando,
entonces se realiza una inyeccin de agua al yacimiento PIRAIMIRI-INGRE
considerado el de mayor importancia por sus volmenes de reservas desde
1984.
Bateria
4
SECUESTRANTE
BIOCIDAS
DE OXIGENO
TK -4
ANTI- INCRUSTANTE
ANTI- CORROSIVO
Bateria
3
F-01
TK-F 200
F-02
TK 300
POZOS
FLOCULANTES
INYECTORES
TK-1
(CLARIFICACIN)
MGD-33
SECUESTRANTE
MGD-41
DE OXIGENO
3.5.-DESCRIPCION DE EQUIPOS
3.5.1.- PROCESOS FSICOS PREVIOS A LA INYECCIN
3.5.1.1.-DESBASTE
Su objetivo es el de proteger la entrada de las bombas de captacin de la
obstruccin con troncos, ramas y cualquier otro tipo de objetos voluminosos.
Para esto se utilizan mallas de diferentes enrejados, realizndose tres tipos
de desbaste:
Desbaste fino ( 3 a 10 mm )
Desbaste medio ( 10 a 25 mm )
Predesbaste ( 50 a 100 mm )
Imagen de los equipos para desbaste
3.5.1.2.-DESARENADO
El agua en su transcurso arrastra arena, grava y otras partculas de
diferente naturaleza y tamao, que tiende a formar sedimentos, por ello es
indispensable eliminarlos.
El desarenado se fundamenta en la teora de sedimentacin mediante cada
libre ( rgimen laminar formulado por Stokes) y la fuerza centrifuga
( rgimen turbulento de Newton ), que elimina los slidos suspendidos,
mediante el uso de hidrociclones.
Hidrociclon
HIDROCICLN
Una hidrociclon es un aparato que multiplica a la fuerza de gravedad 2000
veces, acelerando el proceso de separacin del petroleo del agua.
Imagen del funcionamiento de un hidrociclon
Tanque de sedimentacin
3.5.2.-TRATAMIENTO QUIMICO
Para garantizar y controlar la calidad del agua a inyectar no es suficiente
efectuar el tratamiento fsico, se debe realizar conjuntamente con un
tratamiento qumico con el fin de evitar problemas en el transcurso de la
operacin.
COAGULACIN
La coagulacin dentro del tratamiento de agua tiene por objeto neutralizar
las cargas superficiales presentes en las partculas o gotas de aceite que se
encuentran dispersas en el agua, de manera que las fuerzas de repulsin
entre ellas se anulen.
Las reacciones de coagulacin son muy rpidas, duran fracciones de
segundo desde que se pone en contacto el coagulante con el agua.
FLOCULACIN
Tras la neutralizacin de las partculas y gotas de aceite suspendidas en el
agua, es conseguida la desestabilizacin, a partir de este instante estn en
disposicin de aglomerarse. Esta aglomeracin puede verse favorecida por
una agitacin lenta, de modo de facilitar la separacin, es lo que se conoce
como el proceso de la floculacin.
La floculacin est relacionada con los fenmenos de transporte entre
partculas o gotas de aceite en el agua, que son los que ocasionan el
contacto entre estas.
3.5.2.1.-FILTRACIN
Los filtros son muy necesarios, ya que estos permiten la expulsin de
materiales orgnicos u otro tipo de material que pueda generar obstruccin
en la tubera. La filtracin es el principal mtodo utilizado para clarificar el
agua en las operaciones petroleras.
TIPOS DE FILTROS
Hay diferentes tamaos de filtros que se ponen en los tanques, grandes
partculas de filtro componen la capa del fondo, y sucesivas capas puestas
unas sobre otras de partculas finas.
Cuando El flujo del agua baja a traves de las primeras capas de partculas
finas. Una fina costra es formada en las primeras pocas pulgadas en la parte
ms superior de la capa de arriba y toda la filtracin toma lugar en el filtro
cake. Las capas de ms abajo son simplemente camas soporte.
Los filtros ms comnmente usados son la arena, el carbn antracita, y
carbon.
Descripcion de filtro cama
un punto a otro punto las bombas, sin ellas sera casi imposible mantener
los caudales y la operacin constante de una planta.
Las bombas son dispositivos que se encargan de transferir energa a la
corriente del fluido, impulsndolo desde un estado de baja presin esttica
a otro de mayor presin. El funcionamiento en si de una bomba consta de
un convertidor de energa, el cual transformara la energa mecnica en
energa cintica, generando presin y velocidad en el fluido. Estn
compuestas por un elemento rotatorio denominado impulsor, el cual se
encuentra dentro de una carcasa llamada voluta
BOMBAS DE TRANSFERENCIA.
Su funcin principal es bombear aguas a bajas y medias presiones, que son
requeridas para transportar el agua entre cada etapa o equipo de
separacin en la planta de tratamiento. Entre las ms utilizadas se
encuentran las bombas centrfugas o de desplazamiento positivo, su
eleccin depende especialmente de los caudales y caractersticas de los
fluidos que se manejen.
BOMBAS DE INYECCIN
el objetivo
Despus de que las caractersticas del agua han sido determinadas, se debe
considerar el tratamiento al que el agua debe ser sometida para obtener la
calidad deseada.
El agua puede contener bixido de carbono, cido sulfhdrico y oxgeno. El
problema mayor es el de la corrosin. Los gases disueltos pueden ser
eliminados por aeracin y tratamiento qumico, siendo muchas veces
necesario el empleo de inhibidores de corrosin.
Si el cido sulfhdrico y el bixido de carbono libre estn presentes en
apreciables cantidades, es necesario eliminar estos gases por aireamiento y
tratamiento qumico. El agua que contiene una alta cantidad de bixido de
carbono libre, pero no oxigeno ni cido sulfhdrico, puede ser inyectada a
travs de sistemas cerrados con resultados satisfactorios,; sin embargo,
cuando el aire llega a introducirse en el sistema, la potencia corrosiva del
bixido de carbono ser intensificada por la presencia de oxgeno. Muchas
aguas superficiales que pueden ser usadas para la inyeccin estn casi
saturadas con aire. Esta agua deberan ser tratadas en sistemas abiertos
para volverlas menos corrosivas y ms estables.
La materia suspendida debe ser eliminada por sedimentacin o filtracin. El
agua puede incluir una variedad de materiales tales como: bario, estroncio,
hierro y calcio, en solucin con sulfatos, sulfuros carbonatos y radicales
xidos. Los compuestos ms problemticos son los de hierro, principalmente
en la forma de hidrxido frrico y sulfuro ferroso.
LOCALIZACIN DE LA PLANTA.
CAPACIDAD DE LA PLANTA.
TIPOS DE PLANTAS
Despus de que las caractersticas del agua a ser tratada han sido
determinadas, la decisin ser efectuada en cuanto a si se emplear un
sistema de tratamiento abierto o cerrado.
Sistemas Cerrados.- Los sistemas cerrados pueden ser definidos como
aquellos en los cuales la planta es diseada para evitar el contacto del agua
con el aire, impidiendo de este modo reacciones de oxidacin-reduccin,
con la consecuente precipitacin de slidos y la subsiguiente solucin de
excesos atmosfricos de oxgeno en el agua.
En el sistema cerrado, el agua del suministro es descargada en un tanque
de almacenamiento que tiene un sello de petrleo en el tope del agua o gas
natural encima, la presin de agua es reducida a la atmosfrica,
permitiendo que parte de los gases escapen. Del tanque de
almacenamiento el agua es bombeada a los pozos inyectores mediante
bombas de alta presin.
Rangos requeridos
Potencial de hidrogeno
Turbidez (FTU)
Alcalinidad
Dureza
Oxgeno disuelto
Solidos suspendidos
Indice de estabilidad de
Langelier
Si < 0.5 corrosivo. Si >
0.5 incrustante
6-7.5
20
n/d
< 150 ppm
0.1 ppm
10 ppm
0.5
4.3.3.1.- ALCALINIDAD
Se refiere a la capacidad del agua para neutralizar cidos.
La presencia de carbonatos (CaCO3), bicarbonatos (HCO3) e hidrxido (OH)
son lo ms comn de la alcalinidad de las aguas de rio.
4.3.3.2.- CONDUCTIVIDAD
CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES
OBSERVACIONES:
Todos los parmetros dentro de normas, con ligero incremento en los slidos
en la llegada del pozo inyector MGD-41
La contaminacin del agua que llega de la batera N3, es alta, siendo
controlada como se puede ver en los resultados obtenidos en la batera
N4 .
Residual de amina flmica muy bajo.
Se observa tambin en el color del agua ligera presencia de gas SH2, como
en los resultados obtenidos.
Se realiz prueba de admisin al pozo MGD-41, admite 13 bbls/hora, bajo su
admisin.
CONCLUCIONES
La planificacin inicial, la evaluacin y la seleccin correcta del proceso para
la inyeccin de aguas son cruciales y sumamente importantes manteniendo
siempre la solucin mas econmica.
Los datos e informacin colectados en los fluidos de formacin e inyeccin y
cualquier qumico usado deben ser realizados por personal especializado.
Un buen fluido de inyeccin permite tener buenas tasas de recobro de
petrleo y por ende una proyeccin econmica rentable del proyecto.
RECOMENDACIN
1.- Recomienda mantener dosificacin para continuar obteniendo calidad
ptima y dentro de las especificaciones requeridas.
2.- No olvidar los baches de biocidas en la batera tres.
3.- Para el ligero incremento de slidos se recomienda realizar limpieza de
las lneas a los pozos inyectores.