Clase 1-SEPARADORES

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SEPARADORESSEPARADORES

Facultad de Ingeniería de Petróleo Ing. Inocente Sedano

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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN Un separador es un recipiente a presión usado

para una buena separación de fluidos producidos por el pozo.

Casos:1. Separador de petróleo y gas2. Separador.3. Separador por etapas.4. Trampa

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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

5. Tambor o interceptor de vapores o deshidratador de vapores de agua.

6. Cámara, recipiente o trampa de expansión instantánea.

7. Separador de expansión.8. Depurador (Scrubber)9. Filtro de gas seco o húmedo.10. Filtro separador.

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Componentes y Características del Separador

Componentes y Características del Separador

1. Un recipiente que incluye:– Mecanismo con secciones de separación

primaria– Sección secundaria de asentamiento por

gravedad– Extractor de niebla– Salida de Gas y Válvula de contrapresión– Sección de líquido asentado– Salida de petróleo– Salida de agua– Mecanismos de alivio de presión

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Componentes del Separador

Componentes del Separador

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Componentes y CaracterísticasComponentes y Características

2.- Adecuada capacidad volumétrica de fluidos para manejar los que surgen del pozo.

3.- Adecuado diámetro, altura y longitud del recipiente para permitir que la mayor parte del líquido se separe del gas.

4.- Suficientes medios para controlar los niveles de los líquidos. Incluye un controlador del nivel del líquido y una válvula de diafragma motorizada, en la salida del petróleo.

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Componentes y Características (continuación)

Componentes y Características (continuación)

Para una operación de tres fases el separador debe incluir un controlador de nivel de líquido en la superficie de contacto o interfaz de petróleo/agua y una válvula de control en la descarga del agua.

5.- Una válvula de contrapresión en la salida del gas para mantener una presión estable en el separador.

6.- Mecanismo de alivio de presión.

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Funciones primarias del Separador de Petróleo y Gas


Separación de Petróleo del Gas:La diferencia de densidades ayuda a la separación En algunos casos es necesario mecanismos mecánicos (mist extractor) para separar vapor antes que el gas salga del separadorSeparación de Gas del Petróleo:Las características físico químicas del petróleo y las condiciones de P y T determinan la cantidad de gas ensolución que se tenga.

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Separación de Gas del Petróleo (continuación):El volumen de Gas que salga depende de:

– Características físico químicas del crudo.– Presión y Temperatura de Operación– Régimen de Separación (Througput)– Medidas y configuración del separador– Otros factores

El tiempo adecuado de retención es de 1 a 3 minutos.

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Separación de Agua del Aceite:Es preferible remover el agua del pozo antes que fluyapor una reducción de presión con los estranguladores(chokes). El agua puede ser separada por un separador de 3fases usando productos químicos y por gravedad.Si no es suficientemente grande se puede usar un recipiente interceptor (free-water-knockout).

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Funciones secundarias del Separador de Petróleo y Gas

Funciones secundarias del Separador de Petróleo y Gas

Mantener óptima presión en el separador:

La presión debe ser tal que el líquido y el gas seandescargados en sus respectivos sistemas derecolección.La presión óptima resulta del equilibrio económicorespecto a la venta de los hidrocarburos líquidos ygaseosos.

Mantener un sello de líquido en el separador:

El sello de líquido debe ser efectuado en la más baja porción del recipiente.Previene las pérdidas de gas con el petróleo.

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Problemas especiales en la separación de petróleo y Gas


Separar el petróleo cuando se forma espuma:Cuando se reduce la presión en cierto tipo de crudos se forma la espuma.En otros tipos de crudo la viscosidad y la tensión superficial pueden mecánicamente encerrar gas en el aceite.Los crudos que forman espuma son:

– Si tiene menos de 40º API– Temperatura de Operación menos de 160º F– Crudo viscoso mayor de 5,000 SSU

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Parafinas:

La parafina reduce la eficiencia y puede volver inoperable al separador.La solución es prevenir con calor o tratamiento químico antes de que el fluido ingrese al separador.Se recomienda cubrir la superficie interna con un plástico.

Arena, lodo, sal y sedimentos:

Los granos medios de la arena pueden ser removidos con un envase vertical de fondo cónico.

Corrosión:

Los mas conocidos son el Sulfuro de Hidrógeno H2SO3

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Métodos para sacar aceite del gas en separadores

Métodos para sacar aceite del gas en separadores

– Por diferencia de Densidad– Por choque (impingement)– Por cambio de dirección del flujo– Por cambio de velocidad del flujo– Por fuerza centrífuga– Por fusión– Por filtrado

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Métodos para sacar Aceite del Gas

Métodos para sacar Aceite del Gas

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1. Separación por diferencia de densidad1. Separación por diferencia de densidad

A condiciones estándar de T y P gotitas de líquido tienen densidad 400 a 1,600 veces del gas. Al crecer P y T de operación la diferencia de densidad decrece. A 800 psig el líquido es sólo 6 a 10 veces más denso que el gas. Gotitas son tan pequeñas que flotan en el gas.

Extractores de niebla son necesarios y que separadores operen a baja presión.

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2. Choque, cambio de dirección y velocidad2. Choque, cambio de dirección y velocidad

Si una corriente de gas con niebla líquida choca con una superficie, puede adherirse y fusionada en grandes gotitas y caen al recipiente. Si contenido de líquido en el gas es alto o si partículas de niebla son extremadamente finas se requiere varios choques.

Cambio de dirección de la corriente de gas, inercia hace que líquido continúe en dirección original.

Separación es afectada por repentino incremento o decrecimiento en la velocidad del gas.

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Choque, cambio de dirección y velocidadChoque, cambio de dirección y velocidad

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Fuerza centrífuga para sacar Gas del Aceite

Fuerza centrífuga para sacar Gas del Aceite

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Métodos para sacar Gas del Aceite

Métodos para sacar Gas del Aceite

– Decantación– Agitación– Deflectores– Calor– Uso de productos químicos– Fuerza centrífuga

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Clasificación de Separadores


1) Por configuración

– Vertical– Horizontal– Esférico

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Separador VerticalSeparador Vertical

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Separador HorizontalSeparador Horizontal

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Separador EsféricoSeparador Esférico

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Ventajas de cada tipo de separador


Separador Vertical:– El control de los niveles de líquido no son críticos.– Puede manejar grandes cantidades de arena.– Es fácil de limpiar.– Tiene la mas grande capacidad para líquidos del pozo.– Menor tendencia a la revaporización de líquidos.

Separador Horizontal:– Es exitoso en el manejo de crudos con espuma.– Es más barato que el separador vertical.– Es más fácil de transportar a barcos o a plataformas.– Es más económico y eficiente para procesar grandes

volúmenes.– Tiene el menor diámetro para una capacidad dada de gas.

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Separador Esférico:– Es mas barato que los separadores verticales y

horizontales.– Mejor limpieza y drenaje por el fondo que el tipo

vertical.– Más compacto que los otros tipos.

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2) Por función:– Las tres configuraciones de separadores se

pueden dividir de dos y tres fases.– En el de dos fases separa el líquido del gas.– En el de tres fases el fluido del pozo es separado

en gas, aceite y agua.

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3) Por presión de operación:– Los de baja presión de 10 a 20 psi hasta 180 a

225 psi .– De presión media de 230 a 250 psi, hasta 600 a

700 psi.– Los de presión alta operan en un rango amplio de

750 a 1,500 psi.

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4) Por aplicación:– Separador de prueba.– Separador de producción.– Separador de baja temperatura.– De medición.– De elevación.– De etapas: primera, segunda etc.

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