Qué es un separador de producción de petróleo: etapas, diseño y tratamiento del crudo

Qué es un separador de producción de petróleo: etapas, diseño y tratamiento del crudo

Respondiendo a la pregunta central:¿Qué es un separador de producción de petróleo?Un separador de producción de petróleo es un recipiente a presión que divide el flujo de pozo que llega de un pozo o un sistema de recolección en gas, petróleo crudo y agua producida,y es el primer y más importante elemento de los equipos de producción de superficieLa mayoría de las instalaciones utilizan un esquema de presión escalonado en lugar de un recipiente único: un separador de alta presión a 50-150 bar, un estadio de presión media a 15-50 bar y un estadio de baja presión a 2-15 bar,porque el destello en etapas recupera más líquido, proporciona un aceite más estable con una presión de vapor de Reid más baja y permite dimensionar cada etapa para sus propias tasas de gas y líquido.por lo que el separador es normalmente seguido por un golpe de agua libre, un tratador de calefacción y un desalter electrostático para alcanzar la especificación de venta habitual de sedimentos básicos y agua inferior al 0,5% y sal inferior a 10 libras por mil barriles.

1El tren de separación de la producción

La separación ocurre en tres etapas de presión y luego se completa mediante el tratamiento, y cada paso tiene un trabajo específico:

• Separación primaria a alta presión:El primer recipiente recibe la corriente de pozo a la presión práctica más alta, generalmente de 50 a 150 bar, y separa la mayor parte del gas.El gas separado a alta presión requiere mucha menos compresión para alcanzar la presión de exportación o de elevación del gas, y el aceite retiene más de sus extremos ligeros hasta una etapa posterior, lo que mejora la recuperación general del líquido.El recipiente está dimensionado por la capacidad de gas de Souders-Brown y por la retención de líquido necesaria para que el gas se rompa del líquidoDebido a que este buque ve toda la corriente del pozo incluyendo cualquier babosa y arena, es el más robusto construido y el más pesadamente equipado, con un viaje de alto nivel,un dispositivo de relevo de tamaño para el estuche de salida bloqueado y un sistema de chorro de arena,.
• Etapas de presión media y baja:El aceite que sale del separador de alta presión todavía contiene gas disuelto, que parpadea a medida que baja la presión.Enrutamiento a través de uno o dos pasos adicionales a 15-50 bar y luego 2-15 bar recupera ese gas, que se comprime para la exportación o se utiliza para el transporte de gas o el combustible y estabiliza el aceite.que normalmente debe estar por debajo de 8-12 psi para un almacenamiento y transporte segurosCada etapa produce un volumen de gas cada vez más pequeño y un líquido cada vez más estable.y el gas de la fase de baja presión, siendo rico en componentes más pesados, a veces se recomprime y recicla en lugar de enviarse a la exportación.
• Eliminación gratuita de agua y eliminación masiva de agua:Cuando el corte de agua es alto, como en un campo maduro, eliminar el agua libre antes del equipo de tratamiento es mucho más barato que tratar todo el arroyo.Un nocaut de agua libre es una gran embarcación horizontal, esencialmente un separador trifásico optimizado para la eliminación del agua, con un largo tiempo de residencia de 10-30 minutos y un controlador de nivel de interfaz que extrae el agua que se ha separado por gravedad.Elimina el agua a granel que de otro modo consumiría calor en el tratador y diluye el agua de lavado en el desalterTambién es donde se deposita la mayor parte de la arena, por lo que está equipado con chorros de arena o, en servicio intenso, con un sistema de eliminación de arena utilizando ciclones o una disposición de lecho fluidizado.
• Tratamiento: Tratador de calor y desalentador electrostático:La gravedad por sí sola no romperá las emulsiones de agua en aceite que se forman a través de los estrangulamientos y válvulas, por lo que la eliminación final del agua y la sal requiere calor, productos químicos y un campo eléctrico.Un tratador de calefacción calienta la emulsión a 60-90 °C con un tubo de fuego o una bobina de medio térmico, que reduce la viscosidad del aceite, debilita la película de interfaz y aumenta la diferencia de densidad, con un desmultiplicador inyectado a 5-50 ppm para completar la ruptura.Un desalter electrostático mezcla entonces 3-10% de agua de lavado fresca en el aceite y aplica un campo de alto voltaje de 15-25 kV a 120-150 °C, que polariza las gotas de agua, estira y rompe la película de interfaz, y hace que se fusionen en gotas lo suficientemente grandes como para asentarse.La desalinización en dos etapas es estándar cuando la especificación requiere sal inferior a 10 PTB.

2Tamaño, funcionamiento y problemas comunes

Tres factores determinan si un separador funciona durante la vida del campo:

• Tamaño para el perfil de producción:Un separador de aceite debe funcionar en el inicio, en la meseta y en declive, y las restricciones cambian completamente durante esa vida.Así que la capacidad de gas de Souders-Brown rige el diámetro del recipienteEn el declive, la tasa de gas cae, pero el corte de agua aumenta bruscamente, a veces del 5% al 90%, por lo que el recipiente se limita el manejo del agua y el tiempo de residencia del aceite,que es lo que gobierna la cantidad de agua que se separa del aceiteSi la residencia de agua es demasiado corta, el agua se transporta con el aceite y sobrecarga el equipo de tratamiento.meseta y vida tardía, y por qué el caso de agua de vida tardía a menudo impulsa el tamaño del recipiente en lugar del caso de gas temprano.
• Emulsión, espuma y control químico:Las emulsiones de petróleo crudo se estabilizan mediante asfaltenos, resinas, ácidos orgánicos y sólidos finos que se acumulan en la interfaz agua-petróleo, formando una película que resiste la coalescencia.La emulsión se vuelve más apretada a medida que la gravedad de la API disminuye y el campo envejeceLas herramientas son el calor, lo que reduce la viscosidad y desestabiliza la película, el tiempo de residencia,desmultiplicador químico seleccionado mediante ensayos en botella en el crudo realLa espuma es un problema diferente, causado generalmente por la ruptura de gas de un aceite viscoso; se maneja mediante inyección de antiespuma,por un dispositivo de entrada que separa el gas rápidamente, y evitando un nivel que coloque la capa de espuma demasiado cerca de la salida de gas.
• Gestión del nivel, la interfaz y la arena:El control a nivel de interfaz es el problema de control más difícil en la separación de producción.La interfaz entre el aceite y el agua es a menudo una gruesa banda de emulsión y sólidos en lugar de una línea afilada, y el controlador debe mantenerlo entre la presa de aceite y la salida de agua para que ninguna fase salga por la boquilla equivocada.o un detector de interfaz nucleónica en servicio intenso, se utilizan en lugar de la presión diferencial simple, porque la diferencia de densidad entre los dos líquidos es pequeña y un dispositivo de presión diferencial da una mala señal.La arena se acumula debajo del agua y debe eliminarse por chorro antes de llenar el recipiente y reducir el tiempo de residenciaLa producción de arena es también la principal causa de erosión en la válvula de descarga y en el estrangulamiento aguas abajo.
• Materiales, códigos e integridad:Los separadores de producción se fabrican con arreglo a la división 1 de la norma ASME VIII con sello en U o con arreglo a la norma PED 2014/68/UE con marcado CE para el servicio europeo,de acero al carbono, como el SA-516 grado 70, con una tolerancia a la corrosión de 3-6 mmCuando el sulfuro de hidrógeno está presente, como en los campos ácidos, la NACE MR0175 / ISO 15156 regula la dureza del material y requiere un tratamiento térmico posterior a la soldadura.y en el servicio ácido húmedo se especifica el acero resistente al HICCuando el dióxido de carbono está presente con agua, se inyectan inhibidores de la corrosión aguas arriba y el recipiente es monitoreado mediante cupones de corrosión.sondas de resistencia eléctrica y estudios periódicos de espesor por ultrasonidosLos elementos internos están diseñados para ser extraíbles a través de una pasarela y el programa de inspección se basa en el riesgo de acuerdo con API 580, con el intervalo acortado cuando la arena, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el agua, el aguaservicio ácido o corte de agua alta acelerar la degradación.

Estadios de separación de la producción de petróleo Matriz de comparación

Preguntas frecuentes (FAQ)

P: ¿Cuál es la diferencia entre un separador de producción de dos y tres fases?

R: Un separador de dos fases divide el flujo del pozo en gas y líquido solamente, y se utiliza cuando el corte de agua es insignificante, cuando el agua se produce como un flujo separado,o donde el líquido va a una descarga de agua libre aguas abajo que hace la división de aceite-aguaUn separador trifásico separa el gas, el aceite y el agua en un recipiente, utilizando una presa para sostener la capa de aceite y un controlador de nivel de interfaz para extraer el agua.y es la opción estándar cuando la corriente del pozo contiene agua libre significativaLa diferencia práctica es que un recipiente trifásico debe satisfacer dos criterios de dimensionamiento independientes: la capacidad de gas por la ecuación de Souders-Brown,y el tiempo de permanencia del líquido necesario para que las gotas de agua se asienten fuera del aceiteEste segundo criterio a menudo hace que el recipiente trifásico sea considerablemente más grande.

P: ¿Por qué los separadores de producción funcionan en etapas?

R: Por tres razones: compresión de gas: el gas separado a 100 bar requiere mucha menos compresión para alcanzar la presión de exportación que el gas separado a 10 bar,Así que la separación a la presión práctica más alta ahorra una gran cantidad de potencia de compresión y capital- Recuperación de líquidos: el reflujo del petróleo en etapas, en lugar de en una sola, permite recuperar más hidrocarburos intermedios en forma líquida en lugar de perderlos con el gas.que incrementa directamente el volumen de petróleo vendibleEstabilización: el parpadeo por etapas reduce la presión de vapor de Reid del crudo de venta por debajo del límite de 8-12 psi requerido para el almacenamiento y transporte seguros.Un solo separador operando a baja presión produciría más gas, más a baja presión, menos líquido y un crudo con una presión de vapor demasiado alta para ser transportado de forma segura.

P: ¿Por qué el petróleo crudo forma una emulsión que no se separa?

R: Porque los componentes superficiales activos en el crudo se acumulan en la interfaz agua-aceite y forman una película mecánicamente resistente que evita que las gotas se fusionen.Cristales de cera y sólidos finos como la arcillaLos productos de la escala y la corrosión se adsorben en la interfaz, y la película resultante puede ser lo suficientemente fuerte como para que las gotas de unos pocos micrómetros permanezcan suspendidas esencialmente indefinidamente.El problema empeora a medida que la gravedad de la API cae., ya que los crudos pesados contienen más asfaltenos y resinas y tienen una menor diferencia de densidad para impulsar el asentamiento, y empeora con la edad a medida que el campo produce más agua y más sólidos.Para romper la emulsión se requiere atacar esa película.: calor para reducir la viscosidad y desestabilizarla, un desmultiplicador para desplazar el material superficial activo, tiempo de residencia y, cuando la gravedad es insuficiente, un campo eléctrico de alto voltaje para romperlo.

P: ¿Cómo se mide el rendimiento de un separador de producción de aceite?

R: Cuatro mediciones: sedimento básico y agua, o BS&W, en el aceite que sale del separador, determinado mediante centrifugado de una muestra diluida, con especificación de venta generalmente inferior a 0.5% y la salida del separador normalmente se mantiene por debajo del 1-2% por lo que el equipo de tratamiento tiene margen- contenido de sal del aceite, expresado en libras por mil barriles, con una especificación inferior a 10 PTB y medido por extracción y titulación;se rige por el desalter en lugar del separadorLa calidad del agua en la salida de agua, generalmente indicada como aceite en agua en miligramos por litro, que afecta si el agua producida puede ser descargada, reinyectada o debe ser tratada.Y el transportador de gas, el aceite en el gas que sale del recipiente, indicado como traslado, lo que indica si se está superando la capacidad del gas o si el eliminador de niebla ha fallado.