2. INTRODUCCION
El gas natural es un combustible que se obtiene de
rocas porosas del interior de la corteza terrestre y se
encuentra mezclado con el petróleo crudo cerca de los
yacimientos.
El gas natural arrastra desde los yacimientos
componentes indeseables como son: el ácido
sulfhídrico (H2S), dióxido de carbono (CO2) y agua en
fase gaseosa, por lo que se dice que el gas que se
recibe es un gas húmedo, amargo e hidratado; amargo
por los componentes ácidos que contiene, húmedo por
la presencia de hidrocarburos líquidos e hidratado por
la presencia de agua que arrastra desde los
yacimientos.
3. PROCESAMIENTO DEL GAS NATURAL
Refrigeración
Primaria
Separación
Trifásica
Remoción de
CO2
Remoción de
H2O
Refrigeración
Secundaria
Estabilización
Condensado
Filtración
Secundaria
Filtración
Primaria
Energía
Eléctrica
Almacenamiento
Condensado
Aire
Comprimido
Tratamiento
Agua de Proceso
Inyección
de Agua
Calentamiento
Aceite
Transporte
Evaporación
H2O
De Pozos
Productores
Transporte
A Pozos
Inyectores
4. PROCESAMIENTO DEL GAS NATURAL
REMOCIÓN DE
CONTAMINANTES
CO2, H2S, Hg
TRATAMIENTO
CON GLICOL
AJUSTE DE
PUNTO DE ROCÍO
RECUPERACIÓN
DE LPG
COMPRESIÓN VENTA DE GAS
POZOS Y
SISTEMAS DE
TRANSPORTE
SEPARACIÓN
PRIMARIA
TRATAMIENTO DE
PETRÓLEO
ALMACENAJE Y
BOMBEO
VENTA DE
CRUDO
RESERVORIO
POZOS DE
REINYECCIÓN
TRATAMIENTO DE
AGUA
6. CAPTACION Y SEPARACION
Captación. son las instalaciones de superficie requeridas
para recolectar el gas de los pozos, para su posterior
procesamiento en la Planta de Tratamiento.
Captación en Alta Presión. Se refiere a la recolección de
aquellos pozos con presión suficiente para llegar a la Planta
de Tratamiento
Captación en Baja Presión. Abarca la recolección de
gases asociados al petróleo producido en los separadores
de baterías de crudo
7. BATERIAS
Baterías. son aquellas instalaciones cuyo objetivo es
reunir las líneas provenientes de los pozos productores de
gas en un radio aproximado de 4 Km.
Baterías Tradicionales. Separan el gas, el hidrocarburo y
el agua proveniente del pozo, a una presión suficiente para
llegar a la Planta de tratamiento
Baterías tipo Cluster. Colecta el gas de diferentes pozos
en un manifold, y transporta el fluido en forma bifásica
hasta la planta, donde se produce la separación
8. FUNDAMENTOS DE LA
SEPARACIÓN DE FLUIDOS
Los separadores son dispositivos empleados para la
separación de mezclas de líquido y gas.
Las razones principales por las que es importante efectuar
una separación adecuada de líquido y gas, son las
siguientes:
a. En campos de gas y condensado donde no se cuenta
con el equipo adecuado de separación y además se
quema el gas, una cantidad considerable de
condensado que es arrastrado por el flujo de gas
también es quemado, ocasionando pérdidas
considerables.
9. FUNDAMENTOS DE LA
SEPARACIÓN DE FLUIDOS
b. Muchas veces es necesario transportar el gas a cierta
distancia para tratarlo, por lo que, es conveniente
eliminarle la mayor cantidad posible de líquido para
evitar problemas tales como:
• Corrosión
• Aumento en las caídas de presión
• Disminución de la capacidad de transporte de las
líneas.
10. FUNDAMENTOS DE LA
SEPARACIÓN DE FLUIDOS
Para una operación eficiente y estable sobre un amplio
rango de condiciones, un separador está constituido por
los siguientes componentes:
a. Una sección de separación primaria
b. Una sección de separación secundaria
c. Una sección de extracción de niebla
d. Una sección de almacenamiento de líquidos
12. SECCION PRIMARIA
Es donde se efectúa la separación de la mayor porción de
líquido de la corriente y reduce la turbulencia del flujo. Esta
separación se efectúa a través de un cambio de dirección
mediante una entrada tangencial, la cual imparte un
movimiento circular a los fluidos (induciendo una fuerza
centrífuga al flujo), reduciendo a la vez, la velocidad de los
mismos.
Sección
Primaria
13. SECCION SECUNDARIA
Es donde se remueve las pequeñas gotas de líquido. La
mayor fuerza de separación en esta sección es la gravedad,
por lo que es importante minimizar la turbulencia y
velocidad del gas a la entrada y disponer de una longitud
suficiente de separador.
Sección
Secundaria
14. SECCION DE EXTRACCION DE NIEBLA
Esta sección remueve las gotas más pequeñas de líquido
que no lograron eliminar las secciones primaria y
secundaria. El choque y/o fuerza centrífuga son los
mecanismos de separación en esta parte del separador.
Extracción
de Niebla
15. SECCION DE ALMACENAMIENTO DE LIQUIDOS
En esta sección se almacena y descarga el líquido
separado de la corriente de gas. Esta parte del separador
debe tener suficiente capacidad para manejar posibles
baches de líquido, de tal manera que el líquido separado,
no sea arrastrado por la corriente de gas.
Almacenamiento
de líquido
16. PRINCIPIOS DE SEPARACIÓN
Los principios físicos básicos para la separación son:
1. Insolubilidad entre los fluidos. El estado gaseoso y el líquido
en condiciones estables de temperatura y presión, así como el
agua y el petróleo, no son solubles, es decir que si bien se
mezclan, no son miscibles, conservando su estructura original.
2. Diferencia de densidades. se separan por diferencia de pesos
3. Decantación. Es el efecto de la gravedad sobre los diferentes
pesos de los fluidos a separar, haciendo que el más pesado
tenga la tendencia a acumularse en lo más profundo.
4. Coalescencia. Las gotas muy pequeñas no pueden ser
separadas por gravedad. Estas se unen, por medio del proceso
de coalescencia, para formar gotas mayores, las cuales se
acercan lo suficiente como para superar las tensiones
superficiales individuales y poder de esta forma separarse por
gravedad.
17. FACTORES QUE AFECTAN A LA
EFICIENCIA DE SEPARACION
A) Tamaño de las partículas de liquido. Cuando la
separación es por choque, el tamaño de las partículas
es un factor importante en la determinación de la
velocidad de asentamiento en la separación por
gravedad, por fuerza centrifuga y en la determinación
de la distancia de paro (distancia que una partícula de
cierto diámetro viaja a través de una línea de corriente
de gas)
B) Velocidad del Gas . Los separadores se diseñan de tal
forma que las partículas mayores de 100 micras sean
separados en la sección secundaria y las partículas
mas pequeñas en la sección de extracción de niebla.
18. FACTORES QUE AFECTAN A LA
EFICIENCIA DE SEPARACION
C) Presión de Separación. La presión de separación
afecta a la capacidad de los separadores, al aumentar
la presión de separación, aumenta la capacidad de
separación de gas y viceversa.
D) Temperatura de Separación. En cuanto a la
recuperación de líquidos, a medida que disminuye la
temperatura de separación, se incrementa la
recuperación de líquidos en el separador (pero ocasiona
grandes pérdidas por evaporación en tanque) y el
efecto neto de un aumento en la temperatura de
separación es la disminución de la capacidad de
separación de gas.
19. FACTORES QUE AFECTAN A LA
EFICIENCIA DE SEPARACION
E) Densidad del Liquido y Gas. Estos factores afectan
la capacidad de manejo de gas en los separadores
ya que la capacidad es directamente proporcional a
la diferencia de densidades e inversamente
proporcional a la densidad del gas
F) Viscosidad del Gas. Utilizando la ley de Stokes
para determinar la velocidad de asentamiento de las
partículas de cierto diámetro, se deduce que a
medida que aumenta la viscosidad del gas,
disminuye la velocidad de asentamiento y por lo
tanto, la capacidad de manejo de gas del separador.
20. MECANISMOS DE SEPARACION
Separación Gravitacional. se basa en las leyes de
Stokes, pero también toma en cuenta los aspectos no
ideales y los efectos de la turbulencia. Se calcula la
máxima velocidad horizontal y se compara con la
velocidad terminal de la partícula de petróleo que
asciende. La ley de Stokes se refiere a la fuerza de
fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose
en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de
bajos números de Reynolds.
21. MECANISMOS DE SEPARACION
Separación por fuerza centrifuga. La fuerza centrifuga
que se induce a las partículas de líquidos suspendidas en
la corriente de gas, varios cientos de veces mayor que la
fuerza de gravedad que actúa sobre las mismas partículas.
Este principio se aplica en la sección primaria y sección de
extracción de niebla del separador ( extractores de niebla
tipo ciclónico)
Separación por choque. Es el que mas se emplea en la
eliminación de pequeñas partículas de líquidos
suspendidas en una corriente de gas, chocan con las
obstrucciones de los internos del separador donde quedan
adheridas.
22. MECANISMOS DE SEPARACION
Tiempo de residencia. es el tiempo que le lleva al fluido
pasar por el separador. Para un determinado caudal o flujo,
éste tiempo está fundamentado por el volumen disponible.
Está dado por el diámetro del separador el largo, y el nivel
de líquido de operación.
Cambio de velocidad. Asociado al principio de inercia, los
cambios de velocidad se manifestarán en una reducción de
velocidad de cada una de las fases en forma diferente y
consecuente con sus densidades.
Cambio de dirección
Superficie interfase
23. TIPOS DE SEPARADORES
Los separadores de petróleo y gas son generalmente de
dos tipos: dos fases (bifásico) y tres fases (trifásico).
a. El separador bifásico separa el fluido del pozo en
líquido y gas, descargando por la parte superior del
dispositivo el gas y el líquido por la parte inferior.
b. El separador trifásico separa el fluido del pozo en
condensado, gas y agua, el gas es descargado por la
parte superior, el condensado por la parte intermedia
y el agua, por la parte inferior del separador.
24. CLASIFICACION DE SEPARADORES
1. Por Configuración
a. Vertical
b. Horizontal
c. Esférico
2. Por Función
a. Bifásicos
b. Trifásicos
25. CLASIFICACION DE SEPARADORES
3. Por Presiones de Operación
a. Baja presión (20 a 250 psi)
b. Mediana presión (250 a 750 psi)
c. Alta presión (750 a 1500 psi).
4. Por Aplicación
a. Separador de prueba
b. Separador de producción
c. Separador de baja temperatura
26. TIPOS DE SEPARADORES POR FUNCION
Los separadores de petróleo y gas son generalmente de
dos tipos por la función que cumplen: dos fases (bifásico) y
tres fases (trifásico).
a. El separador bifásico. separa el fluido del pozo en
líquido y gas, descargando por la parte superior del
dispositivo el gas y el líquido por la parte inferior.
b. El separador trifásico. separa el fluido del pozo en
condensado, gas y agua, el gas es descargado por la
parte superior, el condensado por la parte intermedia
y el agua, por la parte inferior del separador.
30. Ambos tipos de separadores pueden ser diseñados de las
siguientes formas:
Horizontales
• Monotubos (De un solo barril)
• Doble tubo (De dos barriles, uno encima del otro).
Verticales
Esféricos
TIPOS DE SEPARADORES POR LA CONFIGURACION
