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SEPARACION GAS LIQUIDO

EPARACION GASEPARACION GAS  LIQUIDOIQUIDO

IntroducciIntroduccióónn

Principios de SeparaciPrincipios de Separacióónn

Importancia de la separaciImportancia de la separacióón de fasesn de fasesFunciones de los SeparadoresFunciones de los Separadores

ClasificaciClasificacióón de los Separadoresn de los Separadores

Proceso de SeparaciProceso de Separacióónn

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Extracción Recolección   SeparaciónTratamiento

Crudo

Compresión

Gas

Almacenaje

Medición

Y Bombeo

Proceso

Del Gas

Operaciones

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  peraciones de superficie

Separación

de fluidos

GOSP

Procesos del Gas Natural-Deshidratación

-Endulzamiento

-Recuperación de LGN

-Fraccionamiento

-Compresión

-Recuperación de Sulfuro

Procesos del Petróleo

-Deshidratación-Desalación

-Estabilización

-Endulzamiento

Procesos del Agua

-Separación Petróleo/Agua

-Tratamiento

-Utilización

Pozode petróleo

Mezcla

de petróleo

Gases

Petróleo

Agua

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Sistema de Recolección

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Generalmente, el flujo que se obtiene de un yacimiento es denaturaleza multifásica. La separación física de estas fases es

una de las operaciones esenciales en la producción,tratamiento, transporte de crudos y gases.

Los fluidos producidos son, en la mayoría de los casos, mezclas

complejas de hidrocarburos, agua, partículas de arena ycontaminantes.

El obj et i vo f undament al de un pr oceso de separ ación es

di sgr egar l os component es y cont aminant es con el f i n deopt imizar el pr oceso de comer ci al i zación del pet r óleo y el

gas .

Introducción

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El separadorseparador, representa la primera facilidad delprocesamiento. Por esta razón un diseño noapropiado del separador puede crear unadisminución en la capacidad de operación de latotalidad de las instalaciones asociadas con elseparador.

En el diseño y la evaluación de los separadoresbifásico y trifásico, se debe analizar los principales

requisitos para obtener una separación adecuadaen base a los principios y procedimientos decálculos.

Introducción …

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Para obtener una separación más eficiente y completa, dos o másseparadores se conectan en serie, reduciéndose la presión en cada

equipo, lo que se conoce como separación en múltiples etapas. Cada

vez que se reduce la presión, ocurre separación de gas en el líquido

que sale de cada etapa.

Importancia de la Separación de Fases …

Sistema de SeparaciSistema de Separacióón en tres etapasn en tres etapas

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Etapas de separación

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Etapas de separación …

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Tres etapas con dos separadores y un tanque de

almacenaje …

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12

En el diseño de separadores es necesario tomar en cuenta

los diferentes estados en que pueden encontrarse los

fluidos y el efecto que sobre éstos puedan tener las

diferentes fuerzas o principios físicos.

Los principios fundamentales:

• la fuerza de gravedad,

• la fuerza centrífuga y

• el choque de partículas o coalescencia.

Toda separación puede emplear uno o más de estosprincipios, pero siempre las fases de los fluidos deben ser

inmiscibles y de diferentes densidades para que ocurra la

separación.

Principios de Separación

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Esquema de un sistema de producción

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Esquema de producción de petróleo y/o gas.

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General Lease service installation

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Separadores de gas y Petróleo

(Oil and Gas Separators)

Separadores de gas y Petr Separadores de gas y Petr óóleoleo

(Oil(Oil andand GasGas SeparatorsSeparators))

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  il and gas process schematic

Product

Specifications

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Funciones de los separadores

PRIMARIAS PRIMARIAS 

- Remover el petróleo del gas

- Remover el gas del petróleo

- Separar el agua de gas

SECUNDARIAS SECUNDARIAS 

- Mantener la presión optima del separador

- Mantener el sello del liquido en el separador

PROBLEMAS ESPECIALES EN LA SEPARACION PROBLEMAS ESPECIALES EN LA SEPARACION 

- Separación de la espuma del petróleo crudo- Parafina

- Arena, limo, lodo, sal, etc.

- Corrosión

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Métodos usados para remover petróleo del gas

en los separadores

- Diferencia de Densidad (Separación por Gravedad)

- Impacto (Impingement)

- Cambio de la dirección del flujo- Cambio de la velocidad de flujo

- Fuerza centrifuga

- Coalescencia (Fusión o conglutinación)

- Filtrado (Filtering)

Extractores de niebla usados en separadores de petr Extractores de niebla usados en separadores de petr ó ó leo yleo y

gas gas - Tipo Aleta

- Tipo fibroso

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Métodos usados para remover GAS del petróleo

en los separadores

- Asentamiento (Settling)- Agitación

- Desviación (Baffling)

- Calor (Heat)- Químicos (Chemical)

- Fuerza Centrifuga

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Clasificación de los separadores

Clasificaci Clasificaci ó ó n por configuraci n por configuraci ó ó n n 

- Vertical- Horizontal

- Esférico

Clasificaci Clasificaci ó ó n por funci n por funci ó ó n n 

- Dos Fase (gas y liquido)

- Tres Fases (gas, petróleo y agua)

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Horizontal three-phase separator 

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Horizontal monotube two-phase oil and gas separator. Unit is skid

mounted with accesories

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Schematic of typical vertical three-phase oil/gas/water separator 

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 A typical spherical low-pressure separator 

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Clasificación de los separadores …

Por presi Por presi ó ó n de operaci n de operaci ó ó n n 

- Baja presión: 10 hasta 225 psi

- Media presión: 230 a 700 psi

- Alta presión: 750-1500 psi

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Clasificación de los separadores …

Por aplicaci Por aplicaci ó ó n n - Separador de prueba

- Separador de producción

- Separador de baja temperatura- Separador de medición

- Separador de espumas (foam)

- Separador Elevado- Separador de fase

Por principio usado para la separaci Por principio usado para la separaci ó ó n primaria n primaria 

- Diferencia de densidad- Impacto y/o coalescencia

- Fuerza Centrifuga

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Numero de fases a separar :Separadores Bifásicos

Separadores Trifásicos

Separadores Tetrafásicos

Forma Geométrica :Separadores Verticales

Separadores Horizontales

Separadores Esféricos

Ubicación: 

Separadores de EntradaSeparadores en Serie, Paralelo

Separadores Tipo Filtro, Tipo Tanque de venteo (Flash),

Tipo Centrifugo

Separadores Tipo DepuradoresSeparadores de goteo en línea

Torre de Destilación

Presión de Operación: 

Separadores de alta, media y baja presión

Clasificación de los Separadores

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- Hacer una primera separación de fases.- Refinar el proceso de separación mediante

la recolección de partículas liquidasatrapadas en la fase gaseosa, y partículas del

gas atrapadas en la fase liquida.- Liberar parte de la fase liquida y gaseosa,con el objetivo de evitar que se vuelvan a

mezclar.

Funciones de los Separadores

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Ventajas: • Son mas económicos que los verticales

•Por lo normal se emplean cuando la relación gas-petróleo es

baja.

• Requiere de poco espacio vertical para su instalación.• Requieren menor diámetro que un separador vertical, para

una capacidad dada de gas.

• Manejan grandes cantidades de liquido, optimizando el

volumen de operación requerido.

• Los volúmenes de retención facilitan la desgasificación de

liquido y el manejo de espuma.

Desventajas: 

• Cuando existen variaciones a nivel de fase pesada afectan la

separación de la fase liviana.

• Ocupan mucho espacio horizontal

•Es difícil la remoción de sólidos acumulados.

Separadores Cilíndrico Horizontales

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Ventajas: • Requieren poco espacio horizontal para su instalación

• Normalmente empleados cuando se tiene RGL altas y/o cuando se

esperan grandes variaciones en el flujo de vapor/gas.

• La capacidad de separación de la fase liviana no se afecta por

variaciones en el nivel de la fase pesada.

• Facilidad de remoción de sólidos acumulados.

• Mayor facilidad que un horizontal, para el control del nivel del

liquido y para la instalación física de la instrumentación de control,

alarmas e interruptores.Desventajas: 

• Se necesita un excesivo tamaño de recipiente para el manejo de

grandes cantidades de liquido y fuertes variaciones en la entrada de

liquido.

• Requiere de mucho espacio vertical para su instalación

• Para desgasificación de liquido o manejo de espuma, se requieren

grandes volúmenes de liquido y por lo tanto tamaños grandes de

separadores.

Separadores Cilíndrico Vertical

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El separador esférico, es un equipo compacto pero que

limita la capacidad para manejar liquido. No es utilizado en

operaciones de producción. Su construcción es

complicada. Tiene la ventaja de ser mas barato que losseparadores horizontal y vertical. Fácil de drenar y limpiar.

En conclusi En conclusi ó ó n, el separador horizontal es m n, el separador horizontal es m á á s optimo que els optimo que el

vertical porque el gas no se interfiere a la ca vertical porque el gas no se interfiere a la ca í í da del liquido.da del liquido.Un separador horizontal es mas eficiente y econ Un separador horizontal es mas eficiente y econ ó ó mico quemico que

un separador vertical.un separador vertical.

De acuerdo a las ventajas mayoritarias, en la industria seDe acuerdo a las ventajas mayoritarias, en la industria se

utilizan separadores horizontales.utilizan separadores horizontales.

Separador Esférico

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DISEÑO CONCEPTUAL DE UN SEPARADOR

Secciones de un SEPARADORSecciones de un SEPARADOR

P d S ió

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De acuerdo al principio físico que provoca laseparación entre las fases y el volumen de

separación, el proceso de separación se divide en

tres etapas:

Separación Primaria 

Tiene lugar a la entrada del separador, por efecto

del cambio del momentum provocado al chocar la

mezcla de fases contra un dispositivo interno

llamado deflector.

Proceso de Separación

Proceso de Separación

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Separación Secundaria En la sección de asentamiento gravitacional del separador,

en el caso de la separación gas-liquido, bajo el efecto de la

 fuerza de gravedad, las partículas de la fase liquida

abandonan la fase gaseosa y caen hacia el fondo delseparador: sección de acumulación de liquido. Esta sección

provee el tiempo de retención suficiente para que los

equipos aguas abajo puedan operar satisfactoriamente y si

se ha tomado la previsión correspondiente, liberar el liquido

de las burbujas de gas atrapadas.

En el caso de separaciones que incluyan dos fases liquidas,

se necesita tener un tiempo de residencia adicional dentrodel separador, que sea suficiente para que ocurra un

asentamiento por gravedad de la fase liquida pesada, y la

 flotación de la fase liquida liviana.

Proceso de Separación …

Proceso de Separación

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Separación Terciaria Las gotas finas de la fase pesada discontinua son

arrastradas en la fase liviana, es necesario que por

coalescencia, esas gotas demasiado pequeñasalcancen un tamaño lo suficientemente grande

para separarse por gravedad, esto se logra

mediante la utilización de ciertos elementos comolos eliminadores de niebla o mallas, para el caso de

separadores gas-liquido, y las esponjas o platos

coalescedores, en el caso de la separación liquido-liquido.

Proceso de Separación …

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Normalmente, los separadores de petróleo son los

equipos iniciales en una estación de producción, por lo

que su diseño es de suma importancia.

Un diseño inadecuado puede resultar en la reducción dela capacidad de producción de la instalación completa.

Normas T Normas T é é cnicas de dise cnicas de dise ñ ñ o o 

API 12J, “Especificación para separadores Gas-Petróleo”

ASME, Sección VIII, División 1, “Reglas para la

construcción de recipientes de presión”.

Criterios de diseño de separadores

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