proyecto final - pozo kanata

8/9/2019 Proyecto Final - Pozo Kanata

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UNIVERSIDAD PRIVADA BOLIVIANA

Facultad de ingenieras y arquitectura

PLANTA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS DE FORMACION DEL POZO KANATAFW-01

Estudiantes:

Vctor Hugo Toco

Gonzalo Flores

Sergio Luis Vsquez

Materia: Ingeniera del Medio Ambiente

Docente: PhD. Carla Quiroga

Cochabamba 13 de diciembre de 2013


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6.4 Adsorcin por Carbn Activo ............................................................................................. 20

6.4.1 Diseo de la columna ................................................................................................... 21

6.4.3 Algoritmo de clculo .................................................................................................... 23

6.4.4 Resultados ..................................................................................................................... 24

7. Conclusiones .......................................................................................................................... 24

8. Bibliografa ............................................................................................................................ 25


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2.2 Descripcin del Problema

El pozo KNT-FW-1, se encuentra en una declinacin en su produccin por surgencia

natural, debido a esto se debe implementar tcnicas de recuperacin secundaria, para ello

se requiere realizar una inyeccin de agua al pozo con el fin de aumentar la produccin.

En casi todos los pases del mundo las regulaciones legales para pozos inyectores son

cada vez ms estrictas para la proteccin de los acuferos de agua fresca. Es por eso que

se propone la implementacin de una planta en la que se pueda realizar un tratamiento a

las aguas de formacin para luego ser inyectadas.

2.3 Justificacin

El presente proyecto realizado en la materia de Ingeniera del Medio Ambiente, es

realizado con el fin de proponer un sistema de tratamiento a las aguas de formacin producidas por el campo petrolero Kanata. De ese modo esta agua puede ser

acondicionada de acuerdo a normas ambientales, y ser usada en la en la inyeccin de

pozos para aumentar su produccin.

2.4 Reglamentos Involucradoso RASH

o Reglamento en Materia de Contaminacin Hdricao Norma API 421

3. Objetivos

3.1 Objetivo General

El presente proyecto tiene por objeto proponer el diseo de una planta de tratamiento de

aguas de formacin o aguas producidas en la extraccin de hidrocarburos, para el pozo

Kanata-FW-1.

El tratamiento servir para acondicionar estas aguas de manera que sean adecuadas para

ser usadas en los procesos de recuperacin secundaria por inyeccin de agua.


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3.2 Objetivos Especficoso Diseo de la Unidad de Tanque Desnatador

o Diseo de la Unidad de Flotacino Diseo de la Unidad de Adsorcin por Carbn Actividad

o Cumplir con los Requerimientos de la Calidad de Agua para su Inyeccin

4. Descripcin del Proceso

4.1 Marco Terico

Las aguas producidas se destinan a cuerpos de agua superficiales como quebradas, lagos

y ros. Las pozas API minimizan el contenido de petrleo y grasa en las aguas

producidas, pero no tienen ningn impacto en la alta temperatura, alta salinidad y alto

contenido de bario en estas aguas. La reinyeccin de todas las aguas producidas es lanica manera de evitar impactos en las aguas superficiales causados por la alta salinidad

y alta temperatura, por ese motivo es una mejor alternativa la de inyectar las aguas

producidas al pozo sin contaminar los acuferos.

Para realizar el tratamiento de las aguas de formacin para su reinyeccin es necesario

obtener una informacin inicial a travs de la recoleccin y anlisis de muestras de aguas

de formacin provenientes del pozo en explotacin. Estos anlisis debern ser realizados

antes de que las aguas sean tratadas y luego de tratadas, y luego ejecutar las operaciones

de reinyeccin. Los anlisis debern ser hechos en laboratorios que utilicen metodologas

estandarizadas con capacidad de proporcionar resultados confiables.

4.2 Caracterizacin de los Residuos Lquidos

En los procesos de extraccin de hidrocarburos en el campo Kanata, nos encontramos con

aguas residuales, estas aguas son las que se producen al extraer el petrleo a la superficie,

generalmente contienen sales disueltas, gases (CO, CO2, H2S), adems de slidos en

suspensin.

En la mayora de casos el agua producida en volumen es mayor que el volumen de

petrleo o gas que se extrae.

En la siguiente tabla se muestra algunas caractersticas de las aguas de formacin:


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Caractersti cas de Aguas de F ormacin

4.3 Diagrama del Proceso


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Separador Trifsico: Este est encargado de separar el producto en petrleo, gas y

agua.

Tanque Estabilizacin: Tanque separador en el cual se produce la primera separacin

petrleo-agua y remocin de slidos suspendidos.

Unidad de Flotacin: Etapa de tratamiento en la que se continan con la remocin de

aceites y solidos suspendidos restantes.

Unidad de Adsorcin por Carbn Activado: Este proceso permite remover todos los

slidos disueltos en el agua.

Tanque de Almacenamiento: Este es el tanque en el cual se almacenara el agua ya

tratada, para luego ser inyectada.

Pozo Inyector: Pozo en el cual se realiza el proceso de inyeccin.

5. Descripcin de Procesos

5.1 Etapa de Estabilizacin

El objetivo primordial de la etapa de estabilizacin como su nombre lo dice, es estabilizar

la carga o volumen de agua, que entra a la planta de tratamiento e inyeccin, en presencia

de una variable importante para esta parte del proceso como lo es el tiempo de retencin,

esto con el fin de conseguir un equilibrio entre las fases presentes, en este caso agua-

petrleo.Adems se produce la primera remocin de aceite y de solidos suspendidos, debido a

procesos fsicos ya antes mencionados como la separacin gravitacional y la

coalescencia.

Esta seccin debe estar presente como mnimo en el tratamiento de aguas para inyeccin,

dado que da la pauta para la caracterizacin de las siguientes etapas y a su vez hace parte

de la importancia de remover las partculas de mayor tamao y aceites, para no afectar la

calidad del agua y producir posibles daos en la formacin receptora.

5.1.1 Tanque Desnatador

La etapa de estabilizacin generalmente est compuesta por un skimmer o tanque

desnatador, cuyo principio de operacin se basa en procesos fsicos, diseado para

proporcionar el tiempo de retencin necesario, para que el aceite suba a la superficie


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Tanque Desnatador

5.2

Etapa de FlotacinDespus de la etapa de estabilizacin se necesita de una segunda etapa de tratamiento,

llamado flotacin, esta se implementa con el fin de mejorar y asegurar la calidad del agua

dispuesta a ser inyectada a la formacin. En esta parte del sistema se presentan procesos

fsicos como el de la flotacin, que a su vez est acompaado de procesos qumicos que

son inducidos por medio de inyeccin de aditivos, entre los cuales se encuentran la

coagulacin y floculacin. Posteriormente a esta seccin se analiza la importancia de

estos procesos en el tratamiento qumico que se debe realizar al agua, para el manejo y

control de la calidad de la misma.

Uno de los fines de esta etapa secundaria de tratamiento es continuar con la remocin de

slidos y aceites que estn presentes en el agua de produccin. Para tal fin esta seccin se

caracteriza por poseer unidades de flotacin, en las cuales se obtiene ms remocin de

aceite que de slidos. Para estos equipos se habla de una concentracin final entre 15 y

30 ppm de aceite en agua tratada.

Las unidades de flotacin son los nicos equipos de tratamiento de agua residual cuyo

principio de separacin se fundamente en el arrastre por gas de las partculas de aceite,aunque tambin ocurre la separacin gravitacional, pero en menor proporcin. Estos

emplean un proceso en el cual pequeas burbujas de gas son generadas y dispersadas en

el agua, donde hacen contacto con las gotas de aceite y partculas slidas. Las burbujas de

gas incrementan la diferencia de densidades y ayudan a las gotas de aceite a ascender


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rpidamente a superficie para su posterior recoleccin. Coagulantes, polielectrolitos, o

desemulsificantes son agregados para optimizar el funcionamiento del equipo.

La generacin de estas microburbujas constituye un factor clave en el proceso de

flotacin, ya que es necesario que las microburbujas generadas se distribuya en el cuerpo

de agua a tratar, colisionen con el material a remover y que este conjunto ascienda de tal

manera que se facilite su remocin.

6. Clculos

6.1 Condiciones

Datos que se requieren:


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6.2 Tanque Desnatador

Parmetros de diseo Tanque

Desnatador

Presin de operacin (psi) 13-15

Con uso de serpentn, eficiencia aceites 80-95

Dimetro partcula aceite (um) 150-300

Tiempo residencia (min) 10.0-30.0Altura Tanque (m) 2.0-4.0


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6.2.1 Algoritmo de Clculo

Elaborado en EES:


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6.2.2 Resultados


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6.3 Unidad de flotacin

Para el dimensionamiento de estos equipos de tratamiento secundario, el diseo debe

basarse en los valores mximos de cada uno de los parmetros para evitar problemas

operacionales en caso de presentarse un aumento significativo en la produccin de agua.

6.3.1 Unidades de flotacin tipo gas disuelto (DAF)

Para el diseo de este tipo de unidades se debe considerar los siguientes criterios de

operacin, los cuales ya se encuentran establecidos y son proporcionados al

fabricante para la consecucin del equipo.


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6.3.2 Evaluacin de las variables de flotacin Parmetro A/S

Para el diseo de los sistemas de flotacin, un parmetro fundamental normalmente

utilizado es la relacin entre el aire utilizado y los slidos (A/S), definida por la

ecuacin:

efluenteel en solidos zaciondespresuri por liberadoaire

S A _ _ _

_ _ _ / ((kg/dia)/(kg/dia))

Este parmetro se estima a partir de estudios realizados a escala de laboratorio en

clulas de flotacin o en planta piloto. Valores tpicos son 0,005 a 0,006 ml de aire /

mg slidos.

Sistemas de flotacin sin recirculacin:

A/S=1,2S a(fP-1)/xo


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Sistemas de flotacin con recirculacin:

A/S=(R/Q)1,2S a(fP-1)/xo

6.3.3 Reciclado requerido

La relacin de reciclaje es la fraccin del efluente final producido que es retornado y

supersaturado con aire bajo presin antes de ingresar al tanque en donde se reduce

considerablemente la presin generando burbujas microscpicas.

R=(A/S)QXo/1,2Sa(fP-1)

6.3.4 Factor de carga hidrulica

La razn de carga hidrulica es una medida del volumen de influente aplicado por

unidad de rea superficial efectiva por unidad de tiempo.

6.3.5 Relacin de carga de solidos

Es la relacin entre el contenido total de solidos ms la cantidad total de aceites o

grasas en el efluente y el rea superficial efectiva del tanque de flotacin.

El promedio de diseo es de 4 a 18 Kg/m 2*h.


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6.3.6 Algoritmo de Clculo


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6.3.7 Resultados


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6.4 Adsorcin por Carbn Activo

La aplicacin de carbn activado constituye un tratamiento terciario y tiene por propsito

obtener una calidad de efluente mejor que la conseguida en los tratamientos primarios y

secundarios convencionales. Su aplicacin se realiza en lechos empacados, tipo

columnas, cargados con grnulos del material adsorbente (carbn activado) y se bombea,

a travs del filtro empacado, el efluente a tratar. A medida que el agua fluye a travs de la

columna, los qumicos se adsorben a la superficie porosa de los grnulos. Cuando la

superficie disponible del carbn activado se llena de qumicos, se dice que el carbn est

gastado. Este carbn gastado debe reemplazarse o limpiarse para permitir que el filtro se

reutilice.La limpieza del carbn gastado comprende el calentamiento del carbn y el bombeo de

aire limpio a travs del mismo. El calor suelta los qumicos del carbn, y el aire los

expulsa de la columna.

Su funcionamiento es muy simple, consiste en introducir el agua por la parte superior de

una columna que contiene el carbn activo para que, mediante la accin de la gravedad o

una presin artificial, circule hacia abajo y se recupere a travs de un sistema de drenaje

inferior. Durante este filtrado, el lecho va acumulando sustancias que, cada cierto tiempo

es preciso retirar.


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6.4.1.2 Tiempo de residencia

El tiempo de residencia esta en base a la siguiente ecuacin:

t = (No/(DQOo*v))*H-2,94/(K*DQOo) (h/ciclo)


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6.4.3 Algoritmo de clculo


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