Ensayo. Captación y acondicionamiento de gas natural

OBJETIVO        2

INTRODUCCIÓN        2

DESARROLLO        3

Instalaciones primarias y redes de captación        3

Acondicionamiento y/o tratamiento del gas natural        4

Procesos de acondicionamiento y tratamiento del gas natural        5

Eliminación de partículas sólidas y líquidas        5

Eliminación del vapor de agua        5

Eliminación de hidrocarburos condensables        6

Eliminación del dióxido de carbono, del sulfuro de hidrógeno y otros compuestos de azufre        8

Estabilización de condensados y gasolina natural        9

Extracción de propano-butanos        10

Fraccionamiento        12

CONCLUSIÓN        14

BIBLIOGRAFÍA        14

• Realizar un ensayo sobre el proceso de captación y acondicionamiento del gas natural, partiendo desde su extracción hasta su tratamiento.

El gas natural es una fuente de energía fósil que, como el carbón o el petróleo, está constituida por una mezcla de hidrocarburos, es decir, que está conformado por moléculas formadas por átomos de carbono e hidrógeno. El metano (CH4) es el principal componente del gas natural, aunque contiene también otros hidrocarburos ligeros como el etano (C2H6), propano (C3H8) y butano (C4H10). [pic 1]

Además, dentro de su composición se encuentran algunas impurezas, principalmente dióxido de carbono (CO2), ácido sulfhídrico (H2S) y nitrógeno (N2). 

Complejos estudios de geología y física permiten encontrar y explotar los yacimientos de gas que centenares de miles de años de acción bacteriana han generado bajo tierra. Una vez detectada la existencia de un yacimiento y comprobado que se dan las condiciones técnicas y económicas que hacen viable la extracción del gas natural, se procede a la perforación del mismo.

[pic 2]

Si en la perforación, el pozo entra en contacto con un yacimiento de gas natural, este pozo inicia el proceso de desarrollo para permitir la extracción de gas. En este punto, con el pozo perforado y los hidrocarburos presentes, el pozo puede ser terminado para facilitar su producción. 

Una vez que empieza la producción de gas, se transporta al área de separación y a las instalaciones de procesamiento, mediante un sistema de tuberías conocido como sistema de recolección. El gas procesado o parcialmente procesado, se envía a las líneas de flujo que transporta el gas a los consumidores. [pic 3]

La producción del gas natural se inicia con la captación del mismo a partir de la “boca de pozo”, para luego conducirlo por distintas operaciones y procesos que lo pongan en condiciones de ser transportado hasta los centros de consumo y su posterior distribución al usuario final.

Instalaciones primarias y redes de captación

En el caso de yacimientos gasíferos o gas condensado, la extracción resulta de la propia presión del gas.

Las instalaciones primarias de superficie constan de un árbol de surgencia; un separador de agua, condensados y partículas sólidas y líquidas; un sistema de regulación de presión, a valor de gasoducto o red de captación; un calentador para compensar la disminución de temperatura en la regulación, evitando el subenfriamiento y formación de hidratos; un sistema de medición de caudal; y, un sistema de seguridad (venteo por sobrepresión).

En el caso de yacimientos petrolíferos, donde el gas está disuelto con el petróleo, la extracción se realiza generalmente por bombeo mecánico.

Las instalaciones primarias de superficie constan de un sistema de bombeo; un separador gas-petróleo; una batería de tanques para la separación en sucesivas etapas del agua y el petróleo; un sistema de calentamiento y bombeo de crudo; un sistema de recuperación de gas liberado en segunda etapa; y los sistemas de medición y de seguridad.

Las redes de captación tienen como objeto la transportación del gas captado desde las instalaciones primarias hasta las plantas de compresión, acondicionamiento y/o tratamiento del gas.

Si el gas producido es de baja presión (gas disuelto), existen dos alternativas para su captación; tal como lo es disponer de una red de captación en baja presión, que alimente a una única planta compresora y de tratamiento, o bien, varias plantas compresoras menores, próximas a los pozos, que descarguen a una red de captación en alta presión y planta de tratamiento.

Acondicionamiento y/o tratamiento del gas natural

El gas proveniente de las instalaciones primarias contiene un gran número de impurezas y contaminantes, las cuales son necesarias remover, con la finalidad de lograr un adecuado transporte y distribución del mismo, así como también obtener un producto apropiado para su utilización. A medida que la demanda de este combustible gaseoso aumenta, los ingenieros petroleros se han visto envueltos en la necesidad de voltear su atención al estudio de los procesos de separación, deshidratación y desulfurización del gas natural, para aplicar sus conocimientos y alcanzar los requerimientos necesarios para la refinación o simplemente, cumplir con los estándares de calidad para la comercialización del gas natural.

Para producir un gas natural en especificación y calidad adecuada, existen sistemas de procesamiento (acondicionamiento y/o tratamiento), encargados de la eliminación de partículas sólidas y líquidas (separación y filtrado), vapor de agua (deshidratación), dióxido de carbono (descarbonatación), sulfuro de hidrógeno (desulfuración), y de la recuperación de hidro- carburos condensables (ajuste de punto de rocío de hidrocarburos).

Por otro lado, si se quiere extraer del gas natural productos livianos contenidos en el mismo, los cuales tienen mayor valor agregado al ser vendidos individualmente, tales como el propano y los butanos, es necesario la utilización de procesos, del tipo industrial, de extracción y/o recuperación de hidrocarburos.

 Procesos de acondicionamiento y tratamiento del gas natural

Eliminación de partículas sólidas y líquidas

Los sistemas de eliminación de partículas sólidas y líquidas son un componente fundamental de toda planta de procesamiento, el apropiado diseño de estos sistemas minimiza los problemas operativos, además de ser un eficaz método de preservación de las instalaciones.

Los tres distintos métodos de separación, utilizados en el tratamiento del gas natural, incluyen principios básicos tales como fuerza gravitacional, fuerza centrífuga y choque. Los elementos integrantes de estos sistemas son los separadores de choque, los separadores ciclónicos y los filtros separadores, con sus correspondientes dispositivos de medición, control y seguridad.

Eliminación del vapor de agua

Los sistemas de deshidratación tienen como objetivo principal la eliminación del vapor de agua contenido en el gas natural crudo, para así evitar posibles condensaciones que contribuyan a la reducción de la sección de la línea, la corrosión de la cañería o la formación de hidratos. Son tres los procedimientos utilizados:

1. Enfriamiento: proceso que reduce la cantidad de vapor de agua en equilibrio; es decir, comienza a separarse por condensación. En su forma más sencilla, se logra con aeroenfriadores o intercambiadores de calor gas-agua y una etapa posterior de separación bifásica de los condensados.

1. Absorción: proceso realizado mediante el uso de un líquido higroscópico (que absorbe humedad del medio en que se encuentra), tal como los glicoles, con el cual se pone en íntimo contacto la corriente de gas. En general, la gran atracción molecular entre solvente y soluto, y la muy baja presión de vapor de agua en la solución, permiten la gran capacidad higroscópica de estos solventes. Normalmente se usa el Trietilenglicol (T.E.G) en procesos de deshidratación a temperatura de gas superior a 10°C, y el Etilenglicol (M.E.G) en proceso de combinados de deshidratación y desgasolinaje a temperaturas inferiores a 5°C bajo cero. El proceso de regeneración del absorbente consiste básicamente en una destilación de la solución mediante la aplicación de calor.

1. Adsorción: proceso que utiliza un lecho de material sólido de estructura porosa, en el cual se retiene selectivamente sobre su superficie agua e hidrocarburos. Además de fuerzas intermoleculares, actúan fenómenos de difusión y condensación, todos ellos sobre la superficie activa del desecante. Un adsorbente dado continuará reteniendo sobre su superficie activa mientras exista una fuerza impulsora de concentración desde el gas hacia el líquido adsorbido (zona de transferencia de masa gas-líquido). Una vez que se va obteniendo la saturación del adsorbente, la llamada zona de transferencia de masa irá creciendo en longitud desde la entrada del lecho hacia la salida. Cuando el frente de esta zona alcanza la salida, es decir, cuando la calidad del gas de salida comienza a aproximarse a la del gas de entrada, se dice que el lecho está saturado y se debe proceder a su regeneración. La regeneración se logra por calentamiento del lecho sólido a altas temperaturas (~300°C), donde las moléculas adsorbidas vuelven a la fase gaseosa y el desecante a su estado activo.

Eliminación de hidrocarburos condensables

Los sistemas de eliminación de hidrocarburos fácilmente condensables, comúnmente llamados de “ajuste de punto de rocío”, tienen como objetivo evitar posibles condensaciones, que afecten al transporte disminuyendo la sección útil de la cañería y provocando pérdidas de carga y del producto condensado. Los procedimientos más utilizados son:

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