Almacenamiento y transporte de crudos pesados

Unidad I

crudos pesados y extrapesados

Estos son hidrocarburos que no fluyen con facilidad, se les denomina pesadosnya que su densidad o peso especifico es superior a la del ligero, tiene un indice API inferior a 20° lo que significa que su densidad relativa es superior a 0,933, son generados por procesos naturales en yacimientos, tambien son el resultado de la degradacion del crudo, por estar expuesto a las bacterias, el agua o aire y se pueden generar tambien a concecuencia del proceso de destilacion al vacio en las refinerias.

Caracteristicas de los Crudos pesados y extrapesados

estos son fluidos que se caracterizan particularmente por su fluidez o viscosidad, representada tambien por la densidad o gravedad especifica que es la presentada a nivel internacional por la °API . En wl caso de los crudos extrapesados su escala en este renglon es de 0,0-9,9 y en el casobde los pesados 10-21,9.

En la escala de viscosidad en cp tienen una viscosidad entre 1,200 y 95,000 cp, considerandose que el agua tiene 1cp de viscosidad y gracias a esto su fluidez es muy buena, entenderemos entonces el grado de fluidez de estos crudos.

otra caracteriatica de estos crudos es que tienen un alto porcentaje de azufre, ademas de otros elementos como la sal, metales como el niquel y vanaido, en algunas ocasiones pueden tener cierta cantidad de sulfuro de hidrógeno siendobeste corrosivi y venenoso .

Gravedad API

Es una medida de densidad que en comparación con el agua, nos indica que tan pesado o liviano es el crudo, estos se clasifican en:

1. Ligeros: Mayores a 30° API
2. Semiligeros: de 29 a 22° API
3. Pesados: De 21 a 11° API
4. Extrapesados: Menores a 10° API

Donde se encuentran estos yacimientos de crudos pesados y extrapesados

 Desde hace muchos años se conoce la existencia de estos yacimientos que hoy atraen la atencion de los petroleros del mundo , esta el caso de la Faja del Orinoco siendo la mayor reserva de petroleo pesado en el mundo y otras areas como california, Canada, Mexico Arabia Saudita y otros sitios teniendo en cuenta que 30 paises o mas tienen reservas del mismo tipo, cabe destacar que apesar de su exiatencia no se explotaban porque en su momento existian mejores tipos de crudos que se obtenian sin mayores inconvenientes y en abundancia, pero hoy las reservas son contabilizadas y no son suficientes para el ahora ni el futuro, debido a esto empezaron a tener importancia mundial y a ser estudiadas y evaluadas detalladamente.

Alrededor del mundo el petroleo ligero convencional representa el 30%, el pesado 15% y el extra pesado 25%, sin mencionar que las arenas petroliferas y los bitumenea conforman un 30% , donde el petroleo pesado esta intimamente relacionado con las arenas petroliferas.

Diferencias en cuanto a costos de produccion.

Mientras mas pesado sea el crudo, menor es su valor economico, por la razon de que su viscosidad lo hace dificil de extraer y caros de refinar. En el mercado internacional los ligeros son los mas cotizados ya que de ellos se obtienen productos de alto valor como la gasolina y el diesel.

Debido a que los pesados contienen metales, azufre, asfaltenos y bajo rendimiento de destilados, exigen mas esfuerzos tecnicos y econonicos para su extraccion.

Produccion y transporte

Su transporte a tanques de almacenamiento y el refinado, presentan problemas especiales en el diseño adecuado de la ingenieria de proceso y el dimensionamiento de las tuberias, y esto se debe a la resistencia que presenta el crudo dentro de los oleoductos.

Dentro de las tecnicas de extraccion encontramos la inyeccion de vapor, en esta tecnica el vapor es generado en la superficie y posteriormente onyectado al pozo por medio de la tuberias principales, de manera que el contenido del pozo se disipe hacia las tuberias laterales y emerja a la superficie.Este metodo se basa en la combinaxion de condiciones, siendo la primera del tipo termica y la segunda de reduccion de viscosidad, esto ayudara que la presion haga que el fluido sea disipado hacia los conductos comunocado a los oleoductos.

otra tecnica usada para estos tipos de crudos es la recuperacion asistida por vapor, se baza en un simple pozo de inyeccion y un pozo de produccion, en el primero se inyecta vapor permitiendo la transferencia de calor a las proximidades del deposito y posteriormente se comience a bombear, el bombeo se continua realizando durante la extraccion del crudo, pero si la extraccion vaja de un nivel aceptable, el bombeo se detiene y se vuelve a repetir el ciclo de inyeccion de vapor.

 Unidad II

Deshidratacion de crudos

Es el proceso mediante el cual se separa el agua asociada con el crudo, ya sea en forma emulsionada o libre, hasta lograr reducir su contwnido a un porcentaje previamente especificado, donde este porcentaje es generalmenteigual o menor a 1%. Una parte del agua producida por el pozo llamada agua libre, se separa facilmente por accion de la gravedad, tan pronto como la velocidad de los fluidos es suficiente baja, la otra parte del agua esta intimamente combinada con el crudo, en forma de una emulsion de gotas de agua dispersadas en el aceite, la cual se llama emulsion agua/aceite(W/O).

¿Donde y como se producen las emulsiones agua en petroleo?

El agua tiene un elevado nivel de insolubilidad en hidrocarburos y el incremento de peso molecular en estos disminuye aun mas su solubilidad.

Durante las operaciones de extraccion, la mezcla bifasica de petroleo agua se desplazan en el medio poroso a una velocidad del orden 1pie/dia, lo que es suficiente para que se forme una emulsion, sin embargo al pasar por el aparataje de produccion se produce la agitacion suficiente para que el agua se disperse en el petroleo en forma de emulsion W/O estabilizada por las especies de actividad interfacial presentes en el crudo. Las emulsiones son macro-emulsiones W/O con diametro de gota entre 0,1 a 100 um

Existen tres requisitos esenciales para formar una emulsion:

1. Dos liquidos inmiscibles, como el agua y el aceite
2. suficiente agitacion para dispersar uno de lps liquidos en pequeñas gotas en el otro
3. Un agente emulsionante para estabilizar las gotas dispersas en la fase continua

¿Cuales son los agentes emulsionantes?

Se clasifican en:

• Compuestos naturales surfactantes, tales como asfaltenos y resinas conteniendo acidos organicos y bases, acidos naftenicos, acidos carboxilicos, compuestos de azufre, fenoles, cresoles y otros surfactantes naturales de alto peso molecular
• Solidos finamente divididos, tales como arenas, arcilla, finos de formacion, esquistos, lodos de perforacion, fluidos para estimulacion , incrustaciones minerales, productos de la corrosion,parafinas, asfaltenos precipitados. Los fluidos para estimulacion de pozos pueden controbuir a formar emulsion muy estables
• Quimocos de produccion añadidos, tales como, inhibidores de corrosion, biocidas, limpiadores, surfacyantes y agentes humectantes

propiedades que intervienen en la estabilidad de la emulsion

• Tension interfacial: La reduccion de la tension onterfacial no es suficiente para aumentar la estabilidad de la emulsion
• Viscosidad de la fase externa: Una viscosidad alta en la fase externa disminuye el coeficiente de difusion y la frexuencia de colision de las gotas, por lo que se incrementa la estabilidad de la emulsion
• Tamaño de la gota: Gotas muy pequeñas menores de 10 um generalmente producen emulciones mas estables. Una amplia distribucion de tamaños de particulas resulta en general una emulsion menos estable
• Relacion de Volumen: Incrementando el volumen de la fase dispersa se
• incrementa el numero de gotas, tamaño de gotas y el area interfacial . La distancia de la separacion se reduce y esto aumenta la probabilidad de colision de las gotas , todos estos factores reducen la estabilidad de la emulsion
• temperatura: Incrementando la temperatura se reduce la adsorcion de surfactantes naturales y disminuya la viscosidad de la fase externa , la rogidez de la pelicula interfacial y la tension superficial, todos estos cambios redicen la estabilidad de la emulsion.
• Ph: la adicion de acidos o bases inorganicos cambia radicalmente la formacion de peliculas asfaltenos y resinas que estabilizan las emulsiones agua-aceite
• Envejecimiento de la interface: Cuando esto sucede la adsorcion de los surfactantes se completa y debido a las interacciones laterales entre las moleculas aumenta la rigidez de la pelicula hasta un valor estable en unas 3 a 4 horas
• Salinidad de la salmuera: Agua fresca o salmuera con baja xoncentrasion de sal favorecen la estabilidad de las emulsiones
• Tipo de aceite: Los crudos con aceite de bja parafina  usualmente no forman emulsiones estables, miwntrs que los naftenicos y de base mixta forman emulsiones estables .
• Diferencia de densidad: La fuerza neta de gravedad que actua en una gota es directamente proporcional a la diferencia en densidades entre la gota y  la fase continua. aumentando la diferencia de densidad por incremento de la  temperatura se logra aumentar la velocidad de sedientacion  de la gotas y por ende, se acelera la coalescencia.
• presencia de cationes: Los cationes divalentes como calcio y magnesio tienen tendencia a producir una compactacion de las peliculas adsorbidas, provablemente por efecto de pantalla electrostatica de un lado, y por otro, la precipitacion de sales insolubles en la interface.
• Propiedades reologicas interfaciales: Generalmente, cuando una interface von moleculas de surfactantes adsorvidas se estira o dilata se generan grandiemtes de tension. Los grandientes de tension se oponen al estiramiento e intentan restaurar la uniformidad de la tencion interfacial.

Metodo De Tratamiento Para La Deshidratacion

tipicos metodos de deshidratacion de crudos: Quimicos, termicos, mecanico y electronico.

• El tratamiento quimico consiste en aplicar un producto desmulsionentes sintitico denominado en las areas operacionales de la industria petrolera como "Quimica deshidratante", el cual debe ser inyectado tan temprano coml sea posiible a nivel de la superficie o en el fondo del pozo.
• El tratamiento por calentamiento consiste en el calentamiento del crudo mediante equipos de intercambiode calor, tales como calentadores de crudos y hornos.
• El tratamiento mecanico se caracteriza por utilizar equipos de separacion dinamica que permiten la dispercion gravitacional. entre ello se encuentran los tanques de sedimentacion llamados comunmentes tanques de lavado.
• para el tratamiento electricos se utilizan equipos denominados deshidratadores electrostatico, y consisten en aplicar un campo electrico para ecelerar el proceso de acercamiento de las gotas de fase dispersa.

Equipos Utilizados En la Deshidratacion De Crudos

• Separadores gas-liquido: Los separadores horizontales o verticates sirven para separar el gas asociado al crudo que proviene desde los pozos de produccion.El procedimiento consiste en la mezcla de fluidos entrante choca con las placas de impacto o bafles desviadores a fin de promover la separacion gas-liquido mediante la reduccion de velocidad y diferencia de densidad.
• Separadores Gravitacionales: El asentamiento gravitacional se lleva a cabo en grandes recipientes llamados tanques,sedimentadores, tanques de lavado y eliminadores de agua libre. Los eliminadoresde agua libres son utilizados solamente para remover grandes cantidades de agua que es producida en la corriente, pero que no esta embulsionada y se asienta facilmente en menos de 5-20 minutos.
• Calentadores: Los calentadores pueden ser del tipo directo e indirecto en funcion de la forma en que se aplica el calor. En los calentadores de tipo directo el calor es tranferido por contacto directo de la corriente alimentada con la superficie interna del calentador.  Aunque este tipo presenta problemas de sedimentación y de corrosión pueden manejar mayores volúmenes de fluidos con menor gasto de combustible que los cañentadpres indirectos. Operan eficientemente en procesos de baja presión y donde los fluidos manejados no son muy corrosivos.Los más utilizados son los calentadores de fuego directo con cajas de tipo vertical.
• Coalescedores electroestáticos: Consisten en someter la emulsión a un campo eléctrico intenso,  generado por la aplicación de un alto voltaje entre dos electrodos.  Este dispositivo generalmente tiene características similares a los de los equipos de separación mecánica presurizados,  añadiendo a estos el sistema de electrodos y de generación de alto voltaje.

Desalación de petróleo

Consiste en la remoción de las pequeñas cantidades de sal es inorganicas,  que generalmente quedan disueltas en el agua remanente,  mediante la adición de una corriente de agua fresca a la corriente de crudo deshidratado.  Posteriormente se efectúa la separación de las fases agua y crudo,  hasta alcanzar las especificaciones requeridas de contenido de agua y sal es en el crudo.

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