CONTROL DE H2S EN HIDROCARBUROS

1. Estudio para Control de
H2S en Crudo del Campo
Cerro Nanchital
PRUEBA DE CAMPO
PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN
SUBDIRECCIÓN DE PRODUCCIÓN DE
CAMPOS TERRESTRES
ACTIVO INTEGRAL CINCO PRESIDENTES
AGUA DULCE, VERACRUZ
Octubre 5 del 2015

2. Francisco Márquez N. 13 Colonia Libertad, Tuxpan, Veracruz Tel: (783) 8376618, C.P. 92854
ING. FÉLIX ALVARADO ARELLANO 5 de Octubre de 2015
PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN
SUBDIRECCIÓN DE PRODUCCIÓN DE
CAMPOS TERRESTRES.
Asunto: Informe de Prueba de Campo para el control de H2S en crudo del Campo Cerro Nanchital,
y Propuesta Técnico-Económica para aplicación del Tratamiento Integral correspondiente.
Cotización PET-1-10/10
Estimado Ing. Félix Alvarado Arellano:
Nos es muy grato hacerle llegar el informe de los resultados obtenidos en las pruebas de campo para
la aplicación de secuestrante de H2S en el crudo del Campo Cerro Nanchital. Los trabajos efectuados
contemplaron el estudio del contenido de H2S en cada pozo del campo y en la mezcla de crudo, pero
principalmente, la aplicación a nivel industrial de dos diferentes prototipos para controlar el alto
contenido de H2S en el crudo de este campo de producción.
Esperamos que la información que le hacemos llegar le sea de utilidad para enfrentar el problema de
seguridad industrial y de entorno social que implica el manejo de H2S en las enormes concentraciones
que se generan en Campo Cerro Nanchital, además de modificar sustancialmente la calidad del crudo
para su futura incorporación a la corriente de crudo que llegará al CPGLV.
No omitimos expresarle nuestro agradecimiento por todas las facilidades proporcionadas para el
desarrollo de nuestro trabajo, destacando el apoyo del equipo de trabajo que el AI5P tiene en las
instalaciones donde se desarrollaron las pruebas.
CORPORATIVO MEXTRA

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Quedamos en espera de que Usted y su grupo de trabajo evalúen nuestro informe y propuesta
Técnico-Económica, con la expectativa de contar con su aprobación para dar continuidad a tan
importante proyecto. Reciba un cordial saludo.
M u y A t e n t a m e n t e ,
CORPORATIVO MEXTRA S.A. DE C.V.
Ing. Gabriel Vázquez Rodríguez
Gerente
c. c. p. Archivo.
CORPORATIVO MEXTRA

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Activo Integral 5 Presidentes
1. ANTECEDENTES
La futura incorporación de la producción del crudo del Campo Cerro Nanchital a la corriente que llega
al Complejo Petroquímico de Gas “La Venta” (CPGLV) implica disminuir la concentración de H2S en el
crudo a suministrar, toda vez que el propio CPGLV así lo ha requerido por cuestiones operativas y de
integridad de sus equipos y personal.
Obviamente, la presencia de las altas concentraciones de H2S también representa un problema
significativo en lo relativo a la seguridad del personal que labora en la batería y del entorno social
colindante con el campo. También se debe tener presente el alto grado de riesgo que en la actualidad
implica el traslado diario de hasta 16 auto-tanques de crudo desde la batería hasta la planta
deshidratadora “El Plan”.
La situación descrita propició que el Activo Integral 5 Presidentes buscara alternativas para solventar
el problema mencionado, dándose así la oportunidad a Mextra de participar en este proyecto. La
primera fase del estudio consistió en pruebas de botella, en donde se encontraron dos productos
prototipos efectivos, que son los que fueron autorizados a probar en campo.
El objetivo de la prueba de campo fue probar y comparar la efectividad de los dos prototipos para
lograr que el contenido de H2S disminuyera a niveles que ya no representen un riesgo, manejando
como especificación un máximo de 50 ppm de H2S en fase vapor, determinado mediante el método
ASTM D-5705.
2. ACTIVIDADES REALIZADAS
En coordinación con los Ingenieros Fernando Burgos Landero y Lenin Irra Moreno se programaron las
actividades para la ejecución de la prueba de campo:
• Llegada a Campo Cerro Nanchital: Ubicación e instalación de equipo de laboratorio y dosificación. Ubicación de
auto-tanque con producto Secuestrante MEXTRAR-202 (Prototipo 1).
• Toma de muestra y análisis de H2S en el crudo de los seis pozos y en el punto de carga a los auto-tanques.
• Planear el programa de trasiego de crudo a los tanques TV-5 y TV-6 para lograr lo antes posible el efecto del
tratamiento.
• Toma de muestra y análisis de H2S en el crudo de carga a los auto-tanques para seguimiento del efecto del
Secuestrante MEXTRAR-202.
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• Llegada y ubicación en Campo Cerro Nanchital del auto-tanque con producto Secuestrante MEXTRAR-1261 (Prototipo 2).
• Toma de muestra y análisis de H2S en el crudo de carga a los auto-tanques para seguimiento del efecto del
Secuestrante MEXTRAR-1261.
• Presentación de informe, conclusiones y sugerencias.
3. DETALLE DE ACTIVIDADES
INSTALACIÓN DE EQUIPO
El martes 21 de Septiembre a las 11:00 horas se arribó al Campo Cerro Nanchital para iniciar las
labores de ubicación e instalación del equipo de laboratorio y dosificación.
El equipo de laboratorio se instaló en la nueva
caseta de la Batería.
El equipo de dosificación y el auto-tanque se
instalaron en el área del separador horizontal
SH-1. La inyección se efectuó directamente desde
el auto-tanque.
El punto de inyección se instaló en la zona del
by-pass, a la salida del separador SH-1.
Se instalaron arreglos para toma de muestras de
crudo en el by-pass de la zona de carga de los
auto-tanques, y en el cabezal de succión de las
Motobombas 1 y 2.
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MONITOREO DE H2S POR POZO
Se efectuó un muestreo de crudo en los seis pozos del campo y en la mezcla de crudo en el punto de
carga a los auto-tanques. Las concentraciones de H2S obtenidas fueron los siguientes:
Pozo CN 401: 150,000 ppm H2S Pozo CN 17: 125,000 ppm H2S Pozo CN 9: 150,000 ppm H2S
Pozo CN 11: 110,000 ppm H2S Pozo CN 18: 110,000 ppm H2S Pozo CN 6-H: 50 ppm H2S
Mezcla de Crudo en zona de
Carga a Auto-Tanques:
115,000 ppm H2S
OPERACIÓN DE TANQUES PARA FACILITAR LA EVALUACIÓN DEL TRATAMIENTO
Con la idea de observar lo antes posible los efectos del
tratamiento, el Ing. Lenin Irra Moreno estableció tomar como base
el tanque TV-6, que por ser su baja capacidad de almacenamiento
permitiría llenarlo y vaciarlo en periodos cortos. El tanque TV-5
por ser de 5,000 barriles de capacidad tomaría más tiempo para
homogeneizarlo y los efectos del tratamiento no se verían en el
corto plazo.
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El personal operativo apoyó en todo momento para dar prioridad al manejo del TV-6, lo cual fue de
mucho beneficio para facilitar el seguimiento a la prueba. Se le dio estricto seguimiento a los
trasiegos de crudo del TV-7 hacia los tanques TV-5 y TV-6 para efectuar oportunamente los ajustes
necesarios en las dosificaciones de los prototipos.
SEGUIMIENTO A SECUESTRANTE MEXTRAR-202
Se inició la aplicación del Secuestrante MEXTRAR-202 a las 14:00 horas del día 22 de Septiembre a
razón de 25,000 ppm de dosificación (500 lph @ 3,000 BPD crudo), sin embargo, las primeras 6 horas
se operó a 900 lph para compensar el volumen de crudo contenido en el TV-7 al momento de iniciar
la prueba.
En la fase de pruebas de botella se detectó como suficiente 20,000 ppm de producto para un blanco
de hasta 74,000 ppm de H2S. En el caso de la prueba de campo el blanco registró 115,000 ppm por lo
que se tomó la decisión de manejar una dosis inicial mayor a la estimada en las pruebas de botella.
En el siguiente gráfico se presenta el comportamiento del H2S en el crudo del tanque TV-6 y el
consumo de producto correspondiente durante todo el desarrollo de la prueba.
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lphMEXTRAR-202

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Para mejor apreciación, el siguiente gráfico presenta una ampliación de escalas para las lecturas de
bajas concentraciones de H2S:
Con el consumo de 500 lph se observó que el contenido de H2S no baja a los niveles requeridos. Por
tal motivo, el día 23 a las 20:00 horas se incrementó la dosis a 900 lph. Con este ajuste se logró
disminuir paulatinamente los valores del contaminante por debajo de 50 ppm, hasta llegar de manera
constante a valores de cero. De acuerdo con nuestra experiencia la dosis adecuada debe estar entre
los 600 a 700 lph.
SEGUIMIENTO A SECUESTRANTE MEXTRAR-1261
El 25 de Septiembre a las 7:30 horas se inició la aplicación del Secuestrante MEXTRAR-1261 a razón de
25,000 ppm de dosis (500 lph @ 3,000 BPD de crudo). Los monitoreos del 25 de Septiembre fueron
descartados porque durante este día el crudo contenido en el tanque TV-7 presentaba dosificación de
los dos prototipos y los resultados obtenidos no serían representativos para ninguno de los dos.
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lphMEXTRAR-202

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Los monitores para evaluación del Secuestrante MEXTRAR-1261 se iniciaron a partir de la primera
carga de auto-tanques del 26 de Septiembre. Para este segundo prototipo, además de las cargas del
TV-6, también se tomaron en cuenta las cargas de crudo provenientes del tanque TV-5, porque para
esta fecha el tanque ya estaba totalmente homogenizado. El comportamiento del H2S y el consumo
de producto se presentan a continuación.
En esta ocasión el tratamiento arrojó resultados positivos de inmediato, llegando a valores de 0 ppm
de H2S de manera consistente, por lo que se hizo un ajuste en la dosificación para pasar de 500 a 300
lph (15,000 ppm de dosis @ 3,000 BPD de crudo). El cambio en la dosificación se reflejó de manera
inmediata, ya que el contenido de H2S se incrementó de 0 ppm al rango de 10-20 ppm. Considerando
que los resultados obtenidos con la dosis de 300 lph se encuentran perfectamente dentro del límite
de 50 ppm máximo, se consideró que dicha dosis era la adecuada y se dio por concluida la prueba.
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lphMEXTRAR-1261

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CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS
 Los pozos CN-401, CN-17, CN-9, CN-11 y CN-18 aportan concentraciones de H2S en niveles de alto riesgo
(de 1110,000 hasta 150,000 ppm de H2S). El pozo CN-6H corresponde a un yacimiento diferente al resto de
los pozos, ya que produce un crudo con muy bajo contenido de H2S (50 ppm).
 La prueba arrojó resultados positivos con ambos productos, sin embargo el Secuestrante MEXTRAR-1261
fue más efectivo al requerir mucha menor dosis para lograr el control de H2S por debajo de 50 ppm en
fase vapor, por lo que este es el producto más adecuado.
 El contenido de H2S en el crudo del Campo Cerro Nanchital presenta una concentración sumamente
elevada, que implica un alto riesgo para el personal operativo; para el personal de los auto-tanques, y
para el entorno social a través del cual circulan diariamente los auto-tanques.
 Tener y utilizar los equipos de Aire Autónomo en todas las operaciones de llenado de auto-tanques, tal y
como actualmente lo están haciendo.
 Dotar al personal operativo con detectores de H2S portátiles.
 Implementar a la brevedad un tratamiento químico para el control de H2S en el Campo Cerro de Nanchital.
 Evaluar la posibilidad de aprovechar el gas liberado para implementar un sistema de calentamiento de
crudo antes del separador SH-1, de manera que se logre incrementar el nivel de separación de gas y por
ende, eliminar más H2S en este equipo.
 Si el AI5P toma el proyecto de calentamiento en sitio, también se puede considerar modificar el separador
SH-1 para convertirlo en separador trifásico. Los separadores trifásicos operan perfectamente con
temperaturas entre los 60 y 80°C, lo cual incrementa la eliminación de gas, H2S y sobretodo la
deshidratación del crudo.
Con la deshidratación del crudo se evita el manejo de agua en los tanques de almacenamiento y líneas de
proceso, lo cual favorece la capacidad de almacenamiento y los riesgos de corrosión en las partes bajas de
los tanques y en las líneas de proceso.
4. PROPUESTA TÉCNICO ECONÓMICA
En virtud de la situación de alto riesgo que prevalece en la operación, manejo y transporte del crudo
del Campo Cerro Nanchital, queremos poner a su consideración nuestra propuesta Técnico-
Económica para el Servicio Integral de Control de H2S, con la idea de que tenga a la mano una
alternativa probada en la solución de las implicaciones del contaminante referido.
1. TRATAMIENTO
Producto Secuestrante MEXTRAR-1261: El Secuestrante MEXTRAR-1261 es un producto soluble en
aceite, formulado para reaccionar con el ácido sulfhídrico y mercaptanos. El Secuestrante MEXTRAR-
1261 reacciona con estos compuestos en la fase líquida o vapor, siendo especialmente efectivo en el
crudo, gasolinas y combustibles residuales. El Secuestrante MEXTRAR-1261 tiene aplicación en la
extracción y producción primaria del crudo, así como en poliductos, ferrocarril, barcos y tanques
de almacenamiento, en donde se transportan y manejan productos refinados.
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Punto de aplicación: El Secuestrante MEXTRAR-1261 se aplicaría en la salida del Separador SH-1, en el by-
pass (mismo punto utilizado en la prueba).
2. INFRAESTRUCTURA
Como parte del servicio, durante el tiempo que dure el contrato correspondiente se contará en el
Campo Cerro Nanchital con la infraestructura necesaria para la aplicación y seguimiento del
tratamiento:
2 Tanques de almacenamiento con capacidad para almacenar en sito hasta 50,000
litros de producto.
Bombas dosificadoras para aplicación del tratamiento, incluyendo relevo.
Equipo para e insumos para monitoreo de H2S conforme al método ASTM D-5705.
Caseta de servicio equipada como oficina y laboratorio.
Personal de servicio las 24 horas del día, el cual trabajará de manera coordinada con el
personal de Operación de la Batería.
Medios de transporte para nuestro personal.
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Requerimientos para la instalación:
 Proponemos que los tanques de almacenamiento y las bombas dosificadoras se instalen dentro del
dique del tanque TV-7, para evitar problemas con las inundaciones. Los tanques son de 3.9 metros de
diámetro por lo que pensamos que sin problema tienen cabida en el especio mencionado.
 Energía eléctrica 220V, trifásica para la operación de las bombas dosificadoras.
 Suministro de luz, agua y drenaje para caseta de servicio. Mextra se encargará de las interconexiones a
los puntos que señale el AI5P.
 Autorización para habilitar puntos de muestreo en la zona de carga a auto-tanques y en el cabezal de
succión de las motobombas (mismos que ya fueron usados en la prueba de campo).
Tiempo de Implementación:
Si fuera necesario, Mextra está en posibilidad de iniciar el tratamiento de manera inmediata, bajo las
mismas condiciones en las que se llevó a cabo la prueba de campo, y de manera paralela se avanzaría
en la instalación de la infraestructura mencionada, para terminar en un plazo no mayor a 30 días.
3. BENEFICIOS ESPERADOS
Con la aplicación del Servicio Integral propuesto garantizamos lo siguiente:
• Controlar en un máximo de 50 ppm de H2S en el crudo a la salida de los
Tanques TV-5 y TV-6.
• Eliminar el riesgo de intoxicación del personal de PEMEX por H2S en las
instalaciones de la Batería, principalmente en la zona de carga a los
auto-tanques que transportan crudo.
• Eliminar el riesgo de intoxicación de TERCEROS por H2S en caso de
siniestro de algún auto-tanque. Esta es una de las situaciones que en
nuestra opinión representa alta prioridad en la actualidad, toda vez que
ya se han presentado dos eventos en menos de 8 meses. La operación
diaria de 16 vehículos pesados a través de carreteras en pésimo estado, transitando por zonas muy
pobladas, aunado a las condiciones climatológicas recientes, conforman un escenario crítico que
merece especial atención en el ramo de seguridad por parte del AI5P.
• Eliminar el riesgo de intoxicación del personal de PEMEX por H2S en las instalaciones de la planta
deshidratadora “El Plan”, donde actualmente reciben el crudo del Campo Cerro Nanchital.
• Favorecer la preservación del medio ambiente en el Campo Cerro Nanchital y zonas aledañas, al
disminuir los efectos negativos que se derivan de la presencia del H2S.
• Cumplir con las restricciones en la calidad del crudo que se debe entregar al CPGLV. En el mediano
plazo el crudo de Cerro Nanchital se incorporará a la mezcla de crudo que llega al CPGLV, en donde
exigen que el crudo vaya completamente libre de H2S, porque su infraestructura no está diseñada para
manejar este contaminante, además de las implicaciones de riesgo de personal y problemas con el
entorno social.
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• Eliminar el riesgo de intoxicación del personal de PEMEX por H2S en las instalaciones de la Batería
“Bacal”, en donde en el futuro recibirán el crudo del Campo Cerro Nanchital.
• Preservar las instalaciones. La disminución del H2S propicia el potencial corrosivo del agua congénita, y
por tanto disminuirá las afectaciones que normalmente se presentan en las partes bajas de los tanques
de almacenamiento y en las líneas de proceso.
• Optimizar en costos de materiales de construcción. Al disminuir el carácter amargo del crudo se
pueden manejar materiales de menor costo.
4. CONSUMOS ESTIMADOS:
De acuerdo al comportamiento de la prueba de campo los consumos serían los siguientes:
Producción de referencia: 3,000 BPD.
Dosis: 15,000 ppm aprox.
Consumo por hora: 300 litros.
Consumo por día: 7,200 litros.
Consumo mensual: 216,000 litros.
5. ASPECTOS ECONÓMICOS
Precio del Secuestrante MEXTRAR-1261: $ 43.00 por litro, Moneda Nacional.
• Los precios son fijos, LAB su planta y se agregará el 16% del IVA al facturar.
• Las condiciones de pago serán 30 días Fecha Factura.
• La vigencia de la oferta es de 90 días calendario a partir de la fecha de la presente.
• El precio del producto incluye el equipo de dosificación y almacenamiento (a préstamo), servicio
técnico y supervisión las 24 hrs.
El precio por litro y el consumo mensual estimado implica un monto mensual de $ 9,288,000.00
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