generalidades de la deshidratacion de crudos

1. DESHIDRATACIÓN Y
DESALADO
Definiciones fundamentales. Estudio y tratamiento de
emulsiones agua/crudo (W/O).
Elaborado por:
Lourdes de la Cabada.
Gabriela Rubera.

2. Reducir
Agua libre, contenido de
fácilmente agua a 1%
decantada (especificacione
s) y contenido
de sales a
100mg/l
Proceso de Formación de
DESHIDRATACI
extracción de mezclas ÓN Y
petróleo bifásicas de DESALADO
crudo y agua
Agua Evitar corrosión,
emulsionada daños en equipos,
dispersa en el envenenamiento
crudo, formando de catalizadores,
macro-emulsiones costos por
W/O transporte de
agua sin valor

3.  EMULSIONES
 Definición.
 Condiciones para su formación.
 Tipos.
 Estabilidad o tenacidad.
 Cómo prevenir su formación.
 Ruptura o resolución.
 DESHIDRATACIÓN
 Definiciones.
 Finalidad.
 Métodos de tratamiento.
 Esquemas de proceso.
 Equipos empleados
 DESALADO
 Definiciones.
 Etapas del proceso.
 Esquemas del proceso.
 Consideraciones de diseño.
 Factores de selección del proceso.

4. EMULSIONES
Definiciones. Condiciones para formación de
emulsiones. Tipos. Estabilidad. Ruptura o resolución.
Desemulsionantes.

5. Mezcla de dos
líquidos
inmiscibles bajo
condiciones
normales.
Dispersión de
Sistema
uno de los
heterogéneo
líquidos en forma
(una fase, dos
de pequeñas
componentes).
gotitas en el otro.
EMULSIÓN

6. Dos líquidos Agitación y Agentes
inmiscibles turbulencia emulsificantes
En este caso, Suficiente para lograr la Componente
dispersión de uno de los orgánico presente en
agua y líquidos en el otro, el crudo que
petróleo generando macro- estabiliza la fase
(crudo). emulsiones W/O. dispersa, al formar
Mayor turbulencia se una película elástica
origina en el equipo en y dura sobre la
superficie o en el punto de superficie de los
inyección del gas (Gas- glóbulos.

7. • Macromoléculas, con actividad interfacial, que tienen
alto contenido de aromáticos.
SURFACTANTES • Formadas de fracciones ácidas de asfaltenos, resinas,
ácidos nafténicos.
NATURALES • Se adsorben en la interfase agua-crudo, formando una
película que otorga estabilidad a la emulsión.
• Partículas sólidas no solubles muy finas, más
SÓLIDOS pequeñas que las gotas suspendidas.
• Se colectan sobre la superficie de la gota formando
FINAMENTE una barrera física.
DIVIDIDOS • Sulfuro de hierro, arcilla, zinc, sílica, negro de humo.
• Inhibidores de corrosión.
QUÍMICOS DE • Biocidas.
PRODUCCIÓN • Limpiadores.
• Agentes humectantes.

8.  AGUA EN PETRÓLEO O DIRECTAS (W/O).
 Contenido de agua emulsionada puede variar entre 0-80%.
Encontrándose entre 10-35% para crudos pesados y extra-pesados, y
entre 5-20% para crudos livianos y medianos.
 La fase acuosa dispersa se refiere como agua y sedimento (A&S) o
agua y sedimento básico (A&SB).
 Pueden ser duras o suaves, respecto a su tenacidad.
 PETRÓLEO EN AGUA O INVERSAS (O/W).
 Petróleo muy diluido, menos del 1%
 PETRÓLEO EN AGUA, ESTO EN PETRÓLEO (o/W/O).
 Presente cuando el crudo altamente viscoso o cuando el agua es muy
blanda y dulce.
 AGUA EN PETRÓLEO, ESTO EN AGUA (w/O/W).
 Aún no se han encontrado.
 Preparadas a nivel de laboratorio.

9.  Tensión interfacial.
 Viscosidad de la fase externa.
 Tamaño de la gota.
 Relación de volumen de fases.
 Temperatura.
 pH.
 Envejecimiento de la interfase.
 Salinidad de la salmuera.
 Tipo de crudo.
 Diferencia de densidad.
 Presencia de cationes.
 Propiedades reológicas
interfaciales.

10. Inyección de
desemulsionantes
a fondo de pozo
Eliminación de
turbulencia en pozos
fluyentes por aplicación
de un estrangulador de
fondo
Añadir agua en
fondo de pozo
para crudos de
bajo contenido de
agua

11. *Mayor contenido de
FLOCULACIÓN agua.
*Mayor temperatura.
*Menor viscosidad.
RESOLVER una ETAPA
emulsión = S
separarla en sus
*Mayor velocidad de
componentes floculación.
COALESCENCIA *Mayor debilidad del film
interfacial.
*Desactivación térmica de
la película interfacial.

12. DESHIDRATACIÓN DE
CRUDOS
Definiciones básicas. Tratamiento de emulsiones
agua/crudo. Condiciones de operación. Esquemas de
proceso.

13. QUÉ ES LA DESHIDRATACIÓN?
Proceso mediante el cual SE SEPARA EL AGUA ASOCIADA CON EL
CRUDO, ya sea en forma emulsionada o libre, hasta lograr reducir el
contenido de la misma a un porcentaje previamente especificado
(usualmente ≤ 1%)
CUÁL ES LA FINALIDAD DEL PROCESO?
DISMINUIR COSTOS asociados a los procesos de separación y
refinación que deben llevarse a cabo cuando se manipula crudo
emulsionado con agua.

14. MÉTODOS DE TRATAMIENTO PARA LA
DESHIDRATACIÓN
Dependiendo del tipo de crudo y de la disponibilidad de recursos se
combinan cualquiera de los siguientes métodos:
•Químicos En general se usa una combinación
•Térmicos de los métodos térmicos y químicos
con uno mecánico o eléctrico para
•Mecánicos
lograr la deshidratación efectiva de la
•Eléctricos
emulsión.

15. TRATAMIENTO QUÍMICO
Consiste en APLICAR UN PRODUCTO DESEMULSIONANTE sintético llamado
“QUÍMICA DESHIDRATANTE” el cual debe ser inyectado tan pronto como sea
posible a nivel de la superficie o en el fondo del pozo con la finalidad de aumentar el
tiempo de contacto y prevenir la formación de una emulsión aguas abajo.
Mecanismo físico-químico de Formulación óptima
acción agentes deshidratantes del sistema
(SAD = 0)
o desemulsionantes
Estado de equilibrio entre las
Equilibrio lipofílico/hidrofílico
propiedades del surfactante para la
LIPOFÍLICO HIDROFÍLICO fase acuosa y para la fase oleica

16. TRATAMIENTO QUÍMICO
Por lo general, los agentes desemulsionantes comerciales son mezclas de varios
componentes de diferentes estructuras químicas y materiales poliméricos de una
amplia distribución de pesos moleculares. Están formados por un 30-50% DE
SURFACTANTES y un 70-50% DE SOLVENTES ADECUADOS como nafta
aromática y alcoholes.
Deben tener 3 efectos
fundamentales:
 Inhibir la formación de
una película rígida.
 Debilitar la película
volviéndola compresible.
 Cambiar la formulación
del sistema para alcanzar
la condición de SAD = 0.

17. TRATAMIENTO QUÍMICO
Los desemulsionantes deben ser dosificados en forma continua en la relación
determinada por pruebas de botella. Los rangos de dosificación pueden variar de 10
a1.000 ppm o de1 0 a 100 ppm.
GENERALMENTE LOS CRUDOS PESADOS REQUIEREN MAYOR
DOSIFICACIÓN QUE LOS CRUDOS LIGEROS.
El exceso de dosificación de desemulsificante incrementa los costos de
tratamiento, puede estabilizar aun más la emulsión directa W/O ó producir
emulsiones inversas O/W.
LAS PRUEBAS DE BOTELLA
AYUDAN A DETERMINAR CUAL
QUÍMICA PUEDE SER MÁS
EFECTIVA PARA ROMPER LA
EMULSIÓN

18. TRATAMIENTO QUÍMICO
La adsorción de un surfactante en una superficie gas-líquido o una interfase
líquido-líquido produce una reducción de la tensión interfacial, que favorece
tanto la deformación y la ruptura de la interfase, como la formación de
sistemas dispersos.
Los efectos cinéticos más importantes en la ruptura de emulsiones son:
1. El producto más eficaz para SAD = 0 es aquél que se adsorbe más rápido en la
interfase para bajar la tensión interfacial.
2. La transferencia de masa del deshidratante hidrofílico desde el aceite hacia la
interfase depende de: (a) Su PM; (b) Su hidrofilicidad; (c)Su tensión interfacial; (d)
La presencia de aditivos aceleradores de la transferencia.
La eficiencia de una variedad de surfactantes puede ser comparada en función
del tiempo característico τd = h2/D

19. TRATAMIENTO ELÉCTRICO
CONSISTE EN APLICAR UN CAMPO ELÉCTRICO PARA ACELERAR EL
PROCESO DE ACERCAMIENTO DE LAS GOTAS DE FASE DISPERSA.
La fuerza resultante entre dos gotas cargadas está dada por la Ley de Coulomb:
Esta fuerza hace que la gota cargada migre hacia el electrodo
de carga opuesta y se inicie entonces el contacto con otras
gotas, PERMITIENDO LA COALESCENCIA.
Las gotas polarizadas
tenderán a colisionar entre sí, por lo cual la
coalescencia ocurrirá más rápido.
Este fenómeno también hace que gotas en medios
más viscosos colisionen, y es necesario altas
temperaturas.

20. TRATAMIENTO ELÉCTRICO
ESQUEMA DEL PROCESO DE ELECTROCOALESCENCIA

21. TRATAMIENTO TÉRMICO
Consiste en el CALENTAMIENTO DEL CRUDO MEDIANTE EQUIPOS DE
INTERCAMBIO DE CALOR, tales como calentadores de crudo y hornos
a fin de promover una mejor distribución del desemulsionante e
incrementar la colisión de las gotas de agua para su coalescencia.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Reduce la viscosidad de la fase Provoca la migración de los compuestos
continua: un incremento en la temperatura más volátiles del crudo hacia la fase gas lo
de 10 °F baja la viscosidad de la emulsión. cual ocasiona una disminución de volumen
Incrementa la diferencia de densidad del crudo calentado y una disminución en
entre la salmuera y el crudo. su gravedad API.
Disuelve las parafinas cristalizadas que Incrementa los costos de combustible
le dan estabilidad a las emulsiones. Requieren mayor instrumentación y
Debilita la película de emulsionante que control.
rodea a las gotas de agua. CAUSA DEPÓSITOS DE COKE.

22. TRATAMIENTO MECÁNICO
Se caracteriza por utilizar equipos de separación dinámica que
permiten la dispersión de las fases de la emulsión y aceleran el
proceso de separación gravitacional
CENTRIFUGACIÓN FILTRACIÓN SEDIMENTACIÓN SEPARACIÓN
GRAVITACIONAL
ESTOS DISEÑOS MECÁNICOS SON
PRINCIPALMENTE USADOS COMO
ADJUNTOS DE LOS SISTEMAS
ELÉCTRICOS Y QUÍMICOS.

23. ESQUEMAS UTILIZADOS EN LA DESHIDRATACIÓN DE CRUDOS
Gas Disuelto
Crudo producido a Transporte por tuberías Separación del Separación
nivel del fondo del de 6” de diámetro por gas disuelto en el gravitacional para
pozo donde circula la mezcla líquido remover el agua
GAS-CRUDO-AGUA libre y el crudo no
emulsionado
Crudo Sistema de
Tanque de tratamiento
Almacenamiento seleccionado Agua + Crudo NO
emulsionado
Agua

24. EQUIPOS UTILIZADOS EN LA DESHIDRATACIÓN DE CRUDOS
SEPARADORES GAS-LÍQUIDO
Sirven para separar el gas asociado al crudo que proviene desde los pozos de
producción. La mezcla de fluidos entrante choca con sus placas desviadoras a fin de
promover la separación gas-líquido mediante la reducción de velocidad y diferencia
de densidad.
SE IDENTIFICAN 4SECCIONES DE SEPARACIÓN:
•Separación primaria: Entrada de la mezcla crudo-
agua-gas.
•Separación secundaria: Etapa de separación
máxima de líquido por efecto de gravedad.
•Extracción de neblina: Separación de las gotas de
líquido que aún contiene el gas.
•Acumulación de líquido: La parte inferior del
separador que actúa como colector de líquidos
obtenidos durante la operación.
Tren de separación

25. EQUIPOS UTILIZADOS EN LA DESHIDRATACIÓN DE CRUDOS
SEPARADORES GRAVITACIONALES
El agua es removida por la fuerza de gravedad y esta remoción provoca ahorros en
el uso de combustible de los calentadores. El asentamiento gravitacional se lleva a
cabo en los siguientes equipos:
Eliminadores de Agua Libre
(EAL ó Free Water Knock-out FWK)
Son utilizados solamente para remover grandes
cantidades de agua que es producida en la corriente,
pero que no está emulsionada y se asienta fácilmente
en menos de 5-20 minutos.
El crudo de salida de un EAL todavía contiene
desde 1 hasta 30 % de agua emulsionada.
En el interior de estos recipientes que son de simple
construcción y operación, se encuentran bafles para
direccionar el flujo y platos de coalescencia.

26. EQUIPOS UTILIZADOS EN LA DESHIDRATACIÓN DE CRUDOS
GUN BARRELS
La emulsión entra al área de desgasificación, donde se produce la liberación del gas remanente a través del
sistema de venteo. Luego la fase líquida desciende por el tubo desgasificador y entra a la zona del agua de
lavado a través de un distribuidor, que se encarga de esparcir la emulsión lo más finamente posible a fin de
aumentar el área de contacto entre el agua de lavado y la emulsión, favoreciendo así la coalescencia de las
partículas de agua. La emulsión fluye a través del agua en el interior del tanque de lavado siguiendo la
trayectoria forzada por bafles internos que
permiten incrementar el tiempo de residencia.
EL PETRÓLEO POR SER MÁS LIVIANO
QUE LA EMULSIÓN ASCIENDE
PASANDO A FORMAR PARTE DE LA
ZONA CORRESPONDIENTE AL
PETRÓLEO DESHIDRATADO.

27. EQUIPOS UTILIZADOS EN LA DESHIDRATACIÓN DE CRUDOS
CALENTADORES
Los tratadores-calentadores pueden ser de tipo directo e indirecto.
CALENTADORES CALENTADORES
DIRECTOS INDIRECTOS
El diseño cumple las El proceso de transferencia de
siguientes funciones: calor se efectúa mediante un
1) Desgasificado de la baño de agua caliente, en el
emulsión de entrada; cual se encuentra sumergida la
2) Remoción de arenas, tubería que transporta la
sedimentos y agua libre emulsión.
previo al calentamiento; Este tipo de calentadores
3) Lavado con agua y disminuye el riesgo de
calentamiento de la explosión y son utilizados en
emulsión; instalaciones donde es posible
4) Coalescencia y recuperar calor, tales como el
asentamiento de las gotas gas caliente de salida de las
de agua. turbinas.

28. EQUIPOS UTILIZADOS EN LA DESHIDRATACIÓN DE CRUDOS
COALESCEDORES ELECTROSTÁTICOS
UN DESHIDRATADOR ELECTROSTÁTICO ESTÁ DIVIDIDO EN 3 SECCIONES:
• La primera ocupa aproximadamente el 50% de su longitud y es llamada “SECCIÓN
DE CALENTAMIENTO”.
•La segunda es llamada “SECCIÓN CENTRAL O CONTROL DE NIVEL” y el 10% de
su longitud ubicada adyacente a la sección de calentamiento.
•La tercera ocupa el 40% de la longitud del deshidratador y es denominada “SECCIÓN
DE ASENTAMIENTO” del agua suspendida para producir crudo limpio.

29. DESALADO DE CRUDOS
Definiciones básicas. Esquemas de eliminación de
sales de emulsiones agua/crudo. Consideraciones de
diseño, selección de tratamiento y condiciones de
operación.

30. Las sales presentes en el crudo
Remoción de sales
generan problemas operativos:
inorgánicas
disminución de flujo,
disueltas en el agua
taponamiento, reducción de
remanente.
transferencia de calor,
envenenamiento de
catalizadores
Las sales minerales están
presentes como cristales
DESALA solubilizados en el agua
emulsionada, compuestos
DO organometálicos, productos de
corrosión o incrustaciones
insolubles.
La salinidad de la fase acuosa
El contenido de sal en el crudo varía de 100ppm a
se mide en PTB. En refinerías 300.000ppm (30% en peso).
se desala entre 15-20PTB, Lo común es de 20.000 a
hasta 1PTB 150.000 ppm (2-15%).

31. Mezclado del
Crudo Adición de
agua de
deshidratado agua dulce
dilución con el
con sales como
crudo
disueltas en el diluyente de
deshidratado
agua las “sales
(eficiencia de
remanente emulsionadas”
mezclado)
Separación del
crudo Deshidratación
deshidratado y de la “nueva”
desalado de la emulsión
salmuera
diluida

32. SISTEMA DE DESALACIÓN EN UNA ETAPA. La corriente de agua de
dilución es inyectada a la corriente de crudo antes de la etapa de
deshidratación.
De 5 a 7%
respecto a
la corriente
de crudo

33. SISTEMA DE DESALACIÓN EN DOS ETAPAS. La corriente de agua
de dilución es inyectada entre etapas, reduciendo la cantidad de agua
requerida.
DESEMULSIONA
NTE
De 1 a 2%
respecto a
la corriente
de crudo

34. SISTEMA DE DESALACIÓN EN DOS ETAPAS CON RECICLO Y
CON RECICLO INTERNO.

35. MÉTODO DE INTRODUCCIÓN DEL AGUA DE DILUCIÓN, A LA
CORRIENTE DE CRUDO, EN FORMA DE PEQUEÑAS GOTAS.

36. Los DESALADORES tienen la misma filosofía de operación que un tratador
termoelectrostático salvo que, a su vez, reducen el contenido de sólidos disueltos.
Esto lo logran mediante el agregado en forma controlada de agua dulce.

37. La cantidad de agua requerida en el proceso es
función de:
 Salinidad del agua emulsionada y del agua
fresca.
 Cantidad de agua emulsionada.
 Especificación del contenido de sal en el crudo.
 Nivel de deshidratación.
 Eficiencia de mezclado (relación entre la cantidad
del agua de dilución inyectada y la que realmente
coalesce con las gotas de agua salina remanente).

38. Entre los factores para la selección del sistema de
tratamiento óptimo de un crudo específico cuentan:
 Características de la emulsión.
 Gravedad específica del crudo.
 Características corrosivas.
 Tendencias a la deposición de sólidos y generación
de incrustaciones del agua de producción.
 Tendencias a la deposición de parafinas y
asfaltenos.
 Volúmenes de los fluidos a tratar y contenido de
agua en el crudo.

39.  McKetta, J., “Petroleum Processing Handbook”, editorial Marcel Dekker,
Nueva York, 1992.
 Becker, J.R., “Crude Oil. Waxes, Emulsions and Asphaltenes”, editorial
PennWellBooks, Oklahoma (USA), 1997.
 “Emulsiones, Introducción y Conceptos de Formulación Fisicoquímica”,
cuaderno FIRPS747-A, Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela,
1999.
“Propiedades de las emulsiones y su medición”, cuaderno FIRPS747-B,
Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela, 1999.
“Emulsiones, Introducción y Conceptos de Formulación Fisicoquímica”,
cuaderno FIRPS747-A, Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela,
1999.
“Deshidratación de crudos, principios y tecnología”, cuaderno FIRPS853-
PP, Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela, 1999.
 www.google.com. [Disponible:
http://www.scribd.com/doc/19938421/Emulsiones-en-la-Industria-del-
Petroleo]. Día de consulta: 22 de Enero de 2010.
 www.google.com. [Disponible: