Unidad 1, Caracterización del Po.pdf

Como quieras que los demás hagan con vos, asi hace vos con ellos.

1

CaracterizaciCaracterizacióón del Petrn del Petróóleoleo

Procesamiento de campoProcesamiento de campo

Bibliografía

Oilfield Processing, Volume Two: Crude oil; Francis S. Manning

Cap. 1 y 2

Handbook of Petroleum Product Analysis, JAMES G. SPEIGHT, Cap. 2

Nota técnica GPA Nº 4, 6, 7, 26, 38 y 39

Pag Web de INLAB, (Mediciones termodinámicas, La composición de la mezcla de HC, Composición de líquidos a presión atmosférica)

Cuadernos FIRP


2

Procesamiento de campoProcesamiento de campo

Pozo

Endulzamiento

TratamientoRemoción

De licuablesCompresióntransporte

Deshidratación

EstabilizaciónAlmacenamiento

Transporte

Separación De Fases Filtración Desaereación

Reinyección o Disposal

DeshidrataciónDesalado

EstabilizaciónEndulzamiento

AlmacenamientoTransporteBatería

Gas

Agua

Separación De Fases

Petróleo


3

Tratamiento del PetrTratamiento del Petróóleoleo

El PROCESAMIENTO DEL PETR ÓLEO PARA ALMACENAMIENTO , TRANSPORTE Y VENTASUPONE TRES PROCESOS

1. Separación

2. Estabilización

3. Remoción de impurezas

Los proceso son fuertemente dependiente del VOLUMEN y las CARACTERISTICAS del fluido tratado


4

Tratamiento del PetrTratamiento del Petróóleoleo

Algunos Conceptos B ásicos

• Encogimiento, shrinkage, (gas en sción o gas asociado) SF = 1/Bo [blst/blres]

• Condensado

• Gas húmedo, gas seco

• Relación gas-petróleo (RGP, GOR) [scfst/blo]

• Petróleo muerto

• Clasificación del petróleo


5

Los Fluidos del ReservorioLos Fluidos del Reservorio

Clasificación del petróleo según su Gravedad API( )

Relacionándolo con su gravedad API el American Petroleum Institute) clasifica el petróleo en

•Crudo liviano o ligero, mayores a 31,1° API.

•Crudo medio o mediano 22,3 y 31,1° API.

•Crudo pesado 10 y 22,3° API.

•Crudo extrapesado menores a 10° API. A estos crudos también se les denomina bitúmenes.

5.1315.141

º

6060

−=SG

API

Clasificación del Petróleo


6

------------Gas Seco

---> 50> 50000---Gas Húmedo

Claro> 50< 60

3300< 50000 (9000)

----Condensado

Coloreado, Normalmente marrón

> 40>2000

<3300 (585)< 0,5

Alto encogimiento (Alto GOR o Volátil)

Muy oscuro a negro< 45< 2000 (355)> 0,5Bajo encogimiento (Bajo

GOR, Negro u ordinario)

ColorºAPIGOR

(cft/blost)Encogimiento(blost/blo res)

Tipo de Fluido

Líquido en tanqueEstado inicial

Clasificación del Petróleo


7

Puede ser clasificado como: CONVENCIONAL, PESADO y EXTRAPESADO (Dowd y Kuuskraa, 1988)

Convencional: Viscosidad < 10000cp, ºAPI >20

Pesado: Viscosidad < 10000cp, 10 < ºAPI < 20

Extrapesado: Viscosidad ºAPI < 10

Dowd y Kuuskraa completan esta clasificación con:

Bitumen Natural: (Arenas empetroladas, tar sand, asfaltos naturales) viscosidad > 10000cp

Esquistos bituminosos: más de 10 galones/tonelada en destilación destructiva

Clasificación del petróleo


8> 39< 0.83Superligero

31.1 - 390.87 - 0.83Ligero

22.3 - 31.10.92 - 0.87Mediano

10.0 - 22.31.0 - 0.92Pesado

10.0>1.0Extrapesado

Densidad grados API

Densidad( g/ cm3)

Petróleo

Clasificación del petróleo


9

Constituyentes del PetrConstituyentes del PetróóleoleoHidrocarburos

Cadena linealParafínicosRamificadosAlquil ciclopentanosNaftenicos (cicloparafínicos)Alquil ciclohexanosAlquilbencenosAromáticos-nafténicos

Aromáticos

PolinuclearesGases disueltos Nitrógeno

Dióxido de carbonoSulfuro de hidrógenoCompuestos de azufreMercaptanos

Compuestos orgánicos de NitrógenoCompuestos orgánicos de OxígenoCompuestos orgánicos de Metales

AsfaltenosResinas

Partículas coloidales

Ceras parafinicasAgua (S&W o BS&W) Agua fresca o salina (libre o emulsionada)

Arena producidaSuciedad de tuberías e incrustaciones

Sólidos

Productos de corrosión


10

HidrocarburosHidrocarburos


11


Parafinas Normales

Iso Parafinas


12

IsIsóómerosmeros


13


El PETROLEO: Tabla de n-Parafinas

PETROLEO, GAS Y AGUA

SSóólidolido100100625625CC6060HH122122HexacontanHexacontanoo

SSóólidolido9191575575CC5050HH102102PentacontanPentacontanoo

SSóólidolido8282525525CC4040HH8282TetracontanTetracontanoo

SSóólidolido6666450450CC3030HH6262TriacontanTriacontanoo

SSóólidolido3737343343CC2020HH4242IcosanIcosanoo

0.773 (liquido)0.773 (liquido)1818287287CC1616HH3434HexadecanHexadecanoo

0.749 (liquido)0.749 (liquido)−−1010216216CC1212HH2626DodecanDodecanoo

0.740 (liquido)0.740 (liquido)−−2626196196CC1111HH2424UndecanUndecanoo

0.730 (liquido)0.730 (liquido)−−3030174174CC1010HH2222DecanDecanoo

0.718 (liquido)0.718 (liquido)−−5454151151CC99HH2020NonanoNonano

0.703 (liquido)0.703 (liquido)−−5757126126CC88HH1818OctanOctanoo

0.684 (liquido)0.684 (liquido)−−91919898CC77HH1616HeptanHeptanoo

0.659 (liquido)0.659 (liquido)−−95956969CC66HH1414HexanHexanoo

0.626 (liquido)0.626 (liquido)−−1301303636CC55HH1212PentanPentanoo

gasgas−−13813800CC44HH1010ButanButanoo

gasgas−−188188−−4242CC33HH88PropanoPropano

gasgas−−183183−−8989CC22HH66EtanEtanoo

gasgas−−182182−−162162CHCH44MetanoMetano

Densidad [g/cmDensidad [g/cm 33] (at 20] (at 20 °°CC))Punto de FusiPunto de Fusi óón [n [ °°CC]]Punto de EbulliciPunto de Ebullici óón [n [ °°CC]]FormulaFormulaParafinaParafina


14


El PETROLEO: Tabla de n-Parafinas

PETROLEO, GAS Y AGUA


15



16



17



18

• Composición elemental tipo (% en peso):

C = 84 – 87 H = 11 – 14 S = 0,.... – 8 N = 0 – 1 O = 0 - 3

A mayor N º de átomos de carbono:

•Mayor temperatura de ebullición

•Mayor viscosidad

• Menor volatilidad



19

PetrPetróóleo Negroleo Negro


20

PetrPetróóleo Negroleo Negro


21

CaracterizaciCaracterizacióónn


22

Factor de caracterizaciFactor de caracterizacióónn

Hexano = 12.81 2, metil Hexano = 12.59

Ciclo hexano = 10.98, metil ciclohexano = 11.11

Benceno = 9.72, Tolueno = 9.86


23

ÍÍndice de Correlacindice de Correlacióónn


24

ContaminantesContaminantes

•Veneno para catalizadores

•Corrosión

•SO2; contaminante atmosférico

•Costosa su refinación

•H2S, tóxico, corrosivo

•Concentra en la fracción pesada

•Favorece las emulsiones


25



26





27






28


Compuestos Metálicos

•Metales livianos (Na, Ca, Mg…)

•Metales pesados (V, Ni, Co, Fe,…)


•Aumenta la producción de coque

•Forma compuestos eutécticos con el material refractario

•Costosa su refinación

•Se concentra en la fracción pesada en Porfirinas metálicas


29


•Otros contaminantes

•Elementos radioactivos (sales de radio en incrustaciones, Radón)

•Mercurio

•Arsénico


30


Asfaltenos y Resinas

Asfaltenos y ResinasAsfaltenos y Resinas


31

Asfaltenos y ResinasAsfaltenos y Resinas ASFALTENO DE CARBON ASFALTENO DE PETROLEO

C % 86,93 87,1 H % 6,83 7,6 M % 1,36 1,23 S % 1,09 7,72 O % 3,8 1,7

Vanadio (ppm) 9 1200 Niquel (ppm) 3 390

H/C 6,94 1,12 Peso molecular 720 5400


32



33


Realizando un balance de los heteroátomos en los asfaltenos y en las resinas, se puede afirmar que en el crudo Castilla el 67% del azufre, el 91% del nitrógeno, el 92.5% del vanadio y el 98.9% del níquel, se encuentran concen trados en estas fracciones.


34

AsfaltenosAsfaltenos


35



36


Asfaltenos:� Insolubles en parafinas� 10 – 35 nm� Contienen O, S, M, sales org. e inorg.

Resinas:� Peptidizan� < 10 nm� Contienen N

� Forman partículas coloidales (~1µm)� Estabilizan las emulsiones� Causan espumas� Se depositan como sólidos


37



38

Muestreo del CrudoMuestreo del Crudo

Deposición de ceras y asfaltenos

Pueden depositarse como sólidos

Asfaltenos: por cambios termodinámicos, fluidodinámicos o químicos

Ceras: por cambios termodinámicos (P,T, flash)


39

Muestreo del CrudoMuestreo del Crudo

Muestreo

Muestra representativa: contiene todo lo que contiene el producto al momento de muestrear.Tiene igual composición que el material cuando este último sea considerado como un todo homogéneo.Porción extraída del volumen total que contiene los constituyentes en igual proporción en que están presentes en el volumen total. Una muestra simple, puede o no contener los constituyentes en las mismas proporciones que están presentes en el volumen total.

Condiciones de representatividad:

1. Representatividad del fluido de reservorio 2. Presión del reservorio en el momento del muestreo iguala o excede

la presión de saturación del fluido original de reservorio3. El pozo esta estabilizado cuando la RGP/C no varia en más de un

6%, en un periodo de 6 horas


40


Para utilizar en: ReservorioProducciónRefino

CromatografíaCurva de DestilaciónEstudio PVT (Bo, Bg, Rs, Viscosidad, Prop Termodinámicas)Contenido de Ceras, Resinas y Asfaltenos (SARA)DensidadContenido de agua y sedimentos y de salesTensión de vaporPunto de escurrimientoViscosidad

Análisis y Ensayos

� El PETROLEO


41

Curva de destilaciCurva de destilacióónnAnAnáálisis del Crudolisis del Crudo


42

Curva de DestilaciCurva de Destilacióónn

Curva de Destilación

0100200300400500600700800900

0 20 40 60 80 100

Volumen destilado

Tem

pera

tura


43


CURVAS DE DESTILACION DE CRUDOS

FIGURA 1

340ºC

280ºC265ºC

210ºC195ºC

180ºC140ºC

HASTA COMPLETAR 100%

CRUDO REDUCIDO

MIN.NAFT MAX.KER MIN.GOL MAX.GOP

MAX.NAFT MIN.KER MAX. GOL MIN.GOP

% DE DESTILADO

PETROLEO CRUDO CUALQUIERA


44


Curvas de Destilación

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 10 20 30 40 50 60 70

% DE DESTILADO

TEM

PE

RA

TUR

A D

E D

ES

TILA

DO

ºC

CRUDO CHALLACO CRUDO CENTENARIO


45

Contenido de Ceras, Resinas y Asfaltenos (SARA)

Análisis SARA

AnAnáálisis del Crudolisis del Crudo


46

Proveer la composición para determinar: densidad, entalpía, constantes de equilibrio termodinámico

Representatividad de C7+

1. Separador perfecto

2. Calculo de caídas de presión en flujo multifásico

3. La cantidad de vapor es fuertemente dependiente de la fracción liviana

4. Representatividad del fluido real



47

Especificaciones del ProductoEspecificaciones del Producto


� Gravedad API

� Tensión de Vapor REID (RVP)

� Punto de Escurrimiento

� Contenido de Agua y Sedimentos

� Contenido de Sales

� Contenido de Azufre

� Contenido de H2S


48

Especificaciones del ProductoEspecificaciones del Producto



49

AnAnáálisis de Petrlisis de Petróóleosleos

� Primer paso: Asegurar una adecuada (correcta) muestra para el uso correspondiente (ASTM D-4057).

� Ensayo de residuo de carbón: Conradson (ASTM D-189, IP 13), Ramsbottom (ASTM D-524, IP 14), micro residuo de carbón

(ASTM D4530, IP 398), y contenido de asfaltenos (ASTM D-893, ASTM D-2006, ASTM D-2007, ASTM D-3279, ASTM D-4124, ASTM D-6560, IP 143)

� Densidad (ASTM D-1298, IP 160), (ASTM 2000; Speight, 2001), (ASTM D-5002), (ASTM D-4052, IP 365), (ASTM D-287, ASTM

D-1298).

� Método básico de destilación (ASTM D-86) es uno de los métodos en uso más antiguos debido a que la destilación de hidrocarburos tiene un importante efecto en la seguridad y performance. (ASTM D-2892). TBP. (ASTM D-1160).

� Hidrocarburos livianos cromatografía gaseosa (ASTM D-2427).


50

AnAnáálisis de Petrlisis de Petróóleosleos

� Constituyentes metálicos� Contenido de sales (ASTM D-3230)

� Contenido de azufre (método Doctor) (ASTM, D-4952, IP 30),

� Viscosidad y punto de escurrimiento: la viscosidad es gralmente obtenida a distintas temperaturas (ej, 25°C/77°F, y 100°C/212°F) (ASTM D-445). The viscosity index (ASTM D-2270, IP 226) es ampliamente usado la variación de la viscosidad cinemática debido al cambio de temperatura entre 40°C and100°C. Pour point ASTM D-97,IP 15)

� Agua y sedimentos: Destilación (ASTM D-95, ASTM D-4006, IP 74, IP 358), Centrifugado (ASTM D-96,ASTM D-4007), Extracción (ASTM D-473, IP 53), Karl Fischer (ASTM D-4377, ASTM D-4928, IP 356, IP 386, IP 438, IP 439)

� Contenido de ceras: WAP (wax appearance point) (ASTM D-3117)

� Presión de vapor (método Reid) (ASTM D-323, IP 69,IP 402)


51

El mayor producto de desperdicio durante la vida útil de los pozos de petróleo y gas es el agua .

También llamada salmuera; agua salada; agua producida con el petróleo; agua de purga, agua de formación ...

El AguaEl Agua


52

El AguaEl AguaComposiciComposicióónn

SALES MINERALES

•Pueden estar presentes en el crudo en varias formas :-En gotas dispersas / emulsificadas, en agua conna ta o de inyección

-disuelta o como cristales sólidos de sales soluble s en agua •Concentraciones – Depende de los ambientes deposicionales

Desde casi 0 hasta 500 gr/litro•Se encuentra comoCloruro de Sodio ( NaCl ) : Constituye aproximadamente el 80%. Cationes problemáticos : ( Ca++ ), ( Mg++ ), ( Ba++ ), ( Sr++ ) y ( Fe++ ) . Aniones frecuentes : Cloruros ( Cl - ), sulfatos ( SO4= ), bicarbonatos

( HCO3- ) y sulfuros ( S- ). Gases DisueltosSulfuro de hidrógeno (H2S)Dióxido de carbono (CO2) Oxígeno (O2)


53

El AguaEl AguaEstudio de LaboratorioEstudio de Laboratorio

Documents

Unidad 1, Caracterización del Po.pdf