EI contenido de agua en - Universidad Nacional de …bdigital.unal.edu.co/10223/79/8316892.2004.Parte14.pdfliquido; el agua en estado liquido no es conveniente en el gas porque puede

4- DESHIDRATACION DE

Bibliografia

EI agua invariablemente1- Naranjo A Manejo de Produccion en Campos de Petroleo ( Trabajo para promocion a liquido el agua en estado profesor asociado) Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellin 1989 de formacion de hidratos r2 - Arnold K And Stewart M Surface Production Operations (Vol 1 De~ign of oil -Cuando el agua esta pres handling Systems and Facilities) Chaps 4 - 5 Gulf Publishing Company Book Division debe remover por las sigui Hoston TX USA 1986

3 - Kumar S Gas Production Engineering Chap 4 Gulf Publishing Company Book - Se pueden presentar p Division Houston TX USA 1987 - Disminuye el poder cal 4- Exxon Production Research Company Surface Facilities School vol II bull - Se pueden presentar p

Se reduce la eficiencia

41 Determinacion dell

EI contenido de agua en temperatura presion y s mayor es su contenido ( con presion y con salinid

EI contenido de agua er Valores tipicos para cont

- Yacimiento de gas (5 - Gas de capa de gas f

- Gas de gasoducto

Se tiene varios metodos

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- Metodo de Mcke basa en el grafico q gravedad especifica (

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Impany Book

4- DESHIDRATACION DEL GAS

EI agua invariablemente esta presente con el gas puede ser en estado vapor 0 en estado liquido el agua en estado liquido no es conveniente en el gas porque puede originar problemas de formacion de hidratos pero se puede remover en un separador al lIegar el fluido a superficie Cuando el agua esta presente en el gas en estado de vapor su remocion no es tan sencilla y se debe remover por las siguientes razones

Se pueden presentar problemas de formacion de hidratos Disminuye el poder calorifico del gas v Se pueden presentar problemas de corrosion si ademas el gas posee H2S yo CO2

Se reduce la eficiencia de la tuberia de transporte

41 Determinacion del Contenido de Agua en el Gas

EI contenido de agua en un gas depende de factores como tipo de gas procedencia del mismo temperatura presion y salinidad del agua Mientras menor sea la gravedad especifica del gas mayor es su contenido de agua EI contenido de agua aumenta con temperatura y disminuye con presion y con salinidad del agua

tEI contenido de agua en un gas se da en libras por millon de pies cubicos normales de a Valores tipicos para contenido de agua en gases son

Yacimiento de gas (5000 Ipc 250degF) 500lbmMPC Gas de capa de gas (500 Ipc 125degF) 400lbmMPC Gas de gasoducto 6-8IbmMPC

Se tiene varios metodos para determinar el contenido de agua en un gas

Metodo Aproximado de la Presion de Vapor Aplicable cuando se tiene el gas a presiones bajas y supone que la mezcla gaseosa se comporta como ideal y por tanto cumple con las leyes de Raoult y Dalton 0 sea que

Yw P = Xw Pv

donde

Pv Presion de vapor del agua a la temperatura del sistema P Presion del sistema Yw Fraccion molar del agua en la fase vapor Xw Fraccion molar del agua en lila fase liquida

Como el gas es poco soluble en el agua Xw = 1 Y por tanto de la ecuacion (4 1) se puede despejar Y w y conociendo las moles de gas se puede calcular las moles de agua y luego hacer la conversion a IbsMPCN Ademas de suponer que la mezcla es ideal este metodo supone que el gas esta en el punto de rocio en equilibrio con una cantidad infinitfsimal de liquido y que este liquido es agua

Metodo de Mcketta-Wehe Este metodo es aplicable especial mente a gases dulces y se basa en el grafico que se muestra en la Figura 29 la cual tambien permite la correccion por gravedad especifica del gas y por salinidad del agua

133

- Correlaci6n de Robinson y Colaboradores Aplicable tanto a gases dulces como agrios Considera el gas como compuesto por C1 y H2S 0 sea la fracci6n molar de C1 es la suma de las fracciones molares de todos los hidrocarburos presentes y la fracci6n molar de H2S es la de este componente en caso de que no haya CO2 cuando hay CO2 se habla de una fraccion molar equivalente de H2S calculada de

(42)

donde

y H2s)c es la fraccion molar equivalente de H2S

con las fracciones molares de H2S y CO2 respectivamente en el gas

EI contenido de agua se determina dependiendo de la composicion ( C1 - H2S) y la presion haciendo uso de la Figura 30 Observese que el contenido de agua obtenido con esta figura se da en barriles de agua por millon de pies cubicos normales de gas y se debe convertir a libras por millon de pie cubico normal para ello el valor obtenido de la figura 30 se multiplica por el factor (350yo)

- Metodo de Campbell Se aplica tanto a gases dulces como agrios Determina el contenido de agua en el gas sin H2S ni CO2 luego el contenido de agua en H2S y CO2 puros Finalmente el contenido de agua en el gas se calcula de

(4 3)

donde

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Contenido dde agua en el gas sin H2S ni CO2 del H2S y del CO2 puros

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Fraccion molar de hidrocarburos H2S y CO2 en el gas

Los valores de Wile WH 2S WC02 se obtienen de las Figuras 31-33

- Metodo Presentado por McCain (12) EI contenido de agua en un gas suponiendo que el gas esta en el punto de roGio en equilibrio con agua liquida se puede calcular de

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cable tanto a oases dulces como agrios Ie C1 es la suma de las

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(4 2)

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Este metodo da buenos resultados a presion~s(a 10000 Ipc y temperaturas hasta 460degF

La presenci9-cie-sa en el agua dismiouye el onteoido de agua en el gas y el valor obtenido con la ecua cion (44) se debe corregir por el siguiente factor

(4 7)

donde Was Contenido de agua salada en el gasWap Contenido de agua pura en el gas ambas variables en IbsMPCN Wap valor obtenido con la ecuacion (44) S Porcentaje por peso de sal en el agua

Las anteriores cuaciones cumplen cuando el gas es seco no tiene coml estQs hid ocarburos t a presenQa-de hidmcarburos pesados puede aumentar considerable mente el contenido de agua en elga a resiones altas Igual situacion se presentara cuando hay presencia de H2S 0

CO2 p~r otro lado el contenido de nitrogeno 0 helio baja el contenido de agua

42 Hidratos

Un hidrato es una forma de compuesto quimico lIamado CLATRATO EI termino se usa para denotar compuestos que pueden existir en forma estable pero no resulta de la combinacion quimica real de todas las moleculas involucradas Un hidrato es una molecula de agua con una serie de espacios abiertos en los intersticios y sola mente puede ser estable en estado solido si suficientes de estos espacios son ocupados por las moleculas de gas que en este caso se conocen como moleculas visitantes 0 huespedes Los espacios libres son de dos tamaiios y en ellos se pueden acomodar moleculas como metano etano H2S CO2 Y moleculas de tamaiio similar se considera que molecul1as de i-C4 y mayores ya no forman hidratos sino que al incrustarse desestabilizan la estructura

Los hidratos tienden a formarse en el contacto gas-agua con las moleculas provenientes del gas jque se disuelven en el agua En consecuenciaJ9preseflcia de H y~ aceleran la f cion de hidratos especial mente a altas temperaturas ya que Son 0 u es e e JJague la mayoriad e los hidrcrcarburos -

-

Aunque no todos los espacios disponibles para hospedar moleculas visitantes se tienen que lIenar para que el hidrato sea estable se habla del numero de hidratos como el maximo numero de moleculas de un determinado tamaiio que se pueden acomodar en los espacios vacfos teniendo en cuenta esto y que hay dos estructuras comunes en hidratos la estructura I que es cubica de cuerpo centrado y es la que presentan los hidratos de metano etano H2S y CO2 Y la

135

11

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Figura 29- Contenido de Vapor de Agua de Gases Naturales Saturados(14)

136

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139

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Figura 32-Contenido de Agua en el H2S ( Metodo de Campbell)

140

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Figura 33- Contenido de Agua en el CO2 ( Metodo de Campbell)

14 ]

os de Petroleo ( Trabajo para promocion a Colombia - Sede Medellin 1989 ~uction Operations (11 ~ iesign of oil shyt () I~ ~ Book Division

Impany Book

4- DESHIDRATACION DEL GAS

EI agua invariablemente esta presente con el gas puede ser en estado vapor 0 en estado liquido el agua en estado liquido no es conveniente en el gas porque puede originar problemas de formacion de hidratos pero se puede remover en un separador al lIegar el fluido a superficie Cuando el agua esta presente en el gas en estado de vapor su remocion no es tan sencilla y se debe remover por las siguientes razones

Se pueden presentar problemas de formacion de hidratos Disminuye el poder calorifico del gas v Se pueden presentar problemas de corrosion si ademas el gas posee H2S yo CO2

Se reduce la eficiencia de la tuberia de transporte

41 Determinacion del Contenido de Agua en el Gas

EI contenido de agua en un gas depende de factores como tipo de gas procedencia del mismo temperatura presion y salinidad del agua Mientras menor sea la gravedad especifica del gas mayor es su contenido de agua EI contenido de agua aumenta con temperatura y disminuye con presion y con salinidad del agua

tEI contenido de agua en un gas se da en libras por millon de pies cubicos normales de a Valores tipicos para contenido de agua en gases son

Yacimiento de gas (5000 Ipc 250degF) 500lbmMPC Gas de capa de gas (500 Ipc 125degF) 400lbmMPC Gas de gasoducto 6-8IbmMPC

Se tiene varios metodos para determinar el contenido de agua en un gas

Metodo Aproximado de la Presion de Vapor Aplicable cuando se tiene el gas a presiones bajas y supone que la mezcla gaseosa se comporta como ideal y por tanto cumple con las leyes de Raoult y Dalton 0 sea que

Yw P = Xw Pv

donde

Pv Presion de vapor del agua a la temperatura del sistema P Presion del sistema Yw Fraccion molar del agua en la fase vapor Xw Fraccion molar del agua en lila fase liquida

Como el gas es poco soluble en el agua Xw = 1 Y por tanto de la ecuacion (4 1) se puede despejar Y w y conociendo las moles de gas se puede calcular las moles de agua y luego hacer la conversion a IbsMPCN Ademas de suponer que la mezcla es ideal este metodo supone que el gas esta en el punto de rocio en equilibrio con una cantidad infinitfsimal de liquido y que este liquido es agua

Metodo de Mcketta-Wehe Este metodo es aplicable especial mente a gases dulces y se basa en el grafico que se muestra en la Figura 29 la cual tambien permite la correccion por gravedad especifica del gas y por salinidad del agua

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(42)

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5 - 404 2S 60 CH4

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alJuo en et gas (2)

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(4 7)




42 Hidratos



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I

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0 10 W

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L ~

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14

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1 - 100 CH ~ 0 04

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16 0 amp0

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Figura30-(Gont)

138

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[~~IOOOO plia 101)



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0

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]


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00

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0

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139

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140

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PRESSURE PSIA


14 ]



(4 2)

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(4 3)

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(44 )

(45)

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(4 7)




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135

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PRESSURE PSIA


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EI contenido de agua en - Universidad Nacional de …bdigital.unal.edu.co/10223/79/8316892.2004.Parte14.pdfliquido; el agua en estado liquido no es conveniente en el gas porque puede