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Tratamiento de agua por Electrocoagulación en un proyecto de Recuperación
Secundaria
Autores:
Juan Manuel Massuet, Andrea Oliva, Marcelo, Barrios, Ivan Puccio, Juan Pablo De Lucia
2
• Descripción del yacimiento
• Proyecto de Recuperación Secundaria
• Selección de la Tecnología
• Descripción del Proceso y de la Planta
• Operación
• Resultados
• Conclusiones
Contenido
Descripción del Yacimiento
Fecha de comienzo de la Explotación
1984
Tipo de estructura Anticlinal Formaciones productivas Gr.Neuquén Profundidad del yacimiento 1500 mbbp
Pozos perforados 236
En extracción efectiva de petróleo 170
Inyectores 10
Caudal de Producción de Petróleo
550 m3/d
Caudal de Producción de Agua 1200 m3/d
Caudal de Inyección de Agua 1200 m3/d
Datos del reservorio: (Gr NQN ) Hu promedio (Petrofísica): 30 m
Φ promedio (Petrofísica): 15 %
Permeabilidad (K): 40 mD Promedio
Factor de Recobro (Fr): 8,86 % Actual Radio de drenaje: 100 m
Presión original @1065 mbbp: 155 Kg/cm2
Presión de Burbuja (Pb): 50 kg/cm2
Densidad: 17 °API Viscosidad (µ) : 35 Cp Casquete de Gas 96% CO2
Proyecto de Recuperación Secundaria
Objetivo: Expansión del proyecto de
recuperación secundaria
Expansión de la Recuperación Secundaria
2014 -2016
17 pozos inyectores (10 Pozos inyectores
nuevos y 7 Conversiones)
4 Pozos Productores Infill
Área del piloto
CF-31, CF-123, CF-41
Desafíos del Proyecto
Problemática • Performance del Piloto • Reservorio de Baja Permeabilidad
• Baja Calidad del agua • Disponibilidad de instalaciones de superficie • Volumen de agua limitado
Desafíos
• Mejorar la Performance del Piloto
• Lograr la calidad del agua requerida por el reservorio
• Corto Plazo
• Minimizar la inversión
Requerimientos del Proyecto
Calidad de Agua Requerida
Caudal de Agua
3000 m3/d en dos etapas
Plazo de ejecución
10 meses
Criterios de Selección de la Tecnología
Ítem Peso %
Plazo de Entrega 35
Calidad de Agua 20
Flexibilidad en inversión
(Nota: 1.- y Nota 2.-)15
Provisión de PIAs 10
Tecnología 10
Provisión de planta de
tratamiento de sólidos10
Total: 100
Notas:
1.- Cada modalidad (Venta, Leasing, Alquiler, Operación), asigna un valor de 1,25 puntos
favoreciendo a la empresa que presente mayor flexibilidad
2.- El costo es el remitido por el proveedor, la planilla busca y compara los valores, asignando
la ponderación que se muestra a continuación:
Detalle
Se evalúan los tiempos de plazo de entrega, pre
comisionado y comisionado de la planta
Se evalúa el proceso global y las partes constituyentes
de éste. Separación Primaria, Secundaria y terciaria.
Hace referencia al modo de provisión de la tecnología.
Compra de la planta y equipos, alquiler y leasing
Éste ítem indica la provisión de planta de inyección de
agua. Compuesta por tanque de agua tratada y bombas
de inyección.
Éste ítem hace referencia a la tecnología empleada para
Este Ítem Hace referencia a si el contratista provee algún
sistema de tratamiento de Sólidos y efluentes proveniente
del proceso para su posterior disposición
Matriz de Selección
Costo: USD 2.645.500/Se requiere una unidad
2.645.5
00
Costo: USD 965.000/u. Se requieren 3
unidades. Total:USD 2.895.000
965.0
00
Costo: USD 10.000.000/Se requiere una unidad
10.00
0.000
Costo: USD 18.000.000/ se requieren 6
unidades de 500 m3/d con un costo unitario de
4.500.000, estos comparten equipos
18.00
0.000
Costo: USD Hold/
Provee innovación tecnológica 0
Provee 0
Operación 0
Provee 0
Hold/
Observación
Venta 0
Alquiler 0
Leasing 0
0
0
0
0
Provee Primera Etapa Separación
Segunda Etapa de Separación
Tercera Etapa de Separación
Flexibilidad Operativa
Calentamiento
0
0
Menor o igual a 6 meses
Mayor a 6 meses
0
Observación
Provee 10
Provee tecnología convencional 7
Provee innovación tecnológica 0
Alquiler 0
Leasing 0
Operación 0
Flexibilidad Operativa:
Qfijo por modulo: 500 m3/d2
Calentamiento 2
Venta 1,25
Provee Primera Etapa Separación 2
Segunda Etapa de Separación 2
Leasing 0
Operación 0
Tercera Etapa de Separación 2
Observación Ptos Ptos
Menor o igual a 6 meses 0
Mayor a 6 meses 0
Provee Primera Etapa Separación 2
Segunda Etapa de Separación
Alquiler 0
0
Segunda Etapa de Separación 2
Tercera Etapa de Separación 2
Flexibilidad Operativa: Qfijo: 1200 m3/d 0
2
Tercera Etapa de Separación 2
Observación
Alquiler 0
0,00
Observación Observación Ptos Ptos
Menor o igual a 6 meses 7
Mayor a 6 meses 3
Provee Primera Etapa Separación
No Provee 0
5,65 4,82 7,62 4,30
Provee
No Provee
Observación Ptos
Menor o igual a 6 meses 7
Mayor a 6 meses 3
Ptos
7
Puede proveer de ser requerido
No
asi
gna
Puede proveer de ser requerido
No
asi
gna
Puntuación Total
Observación Ptos Observación Ptos
Puede proveer de ser requerido
No
asi
gna
No Puede proveer de ser requerido
No
asi
gna
Puede proveer de ser requerido
No
asi
gna
No
asi
gna
Productos consumibles: Álcalis, Ácidos, Floculantes, Dispersantes. Volúmenes
tradicionales
No
asi
gna
Generación. Este Ítem hace referencia a la provisión por parte
del contratista. En función de que YPF cuenta con acuerdos
marcos para equipos de generación, no se considero un
limitante esta provisión.
Observación Ptos Observación
Ptos Observación Ptos
Productos consumibles: Álcalis, Ácidos, Floculantes, Dispersantes.
Grandes Cant idades
No
asi
gna
Productos consumibles: Álcalis, Ácidos, Floculantes, Dispersantes.
Grandes Cant idades
No
asi
gna
Productos consumibles: Álcalis, Ácidos, Floculantes, Dispersantes.
Volúmenes tradicionales
No
asi
gna
Productos consumibles: Álcalis, Ácidos, Floculantes, Dispersantes.
Volúmenes tradicionales
Consumibles: Productos químicos. Todo proceso de este tipo
requiere en mayor o en menor medida productos químicos
para flocular, modificar tensión superficial, etc. Por lo que no
se considero limitante su provisión por parte de la empresa
contratista.
Observación Ptos Observación Ptos Observación Ptos Observación
Ptos Observación Ptos
Observación Ptos
Se puede disminuir la concentración de cat iones como Fe+3
Es una patente provista por una única empresa.
Se requiere una etapa previa de separación primaria previa a este equipo.
.Requiere Niveles de tensión Estable 480 VA - 60 Hz.
No
asi
gna Se resume en un solo equipo (tanque skimmer y UGFI)
No posee la ef iciencia de una UFGI.
Es una patente provista por una única empresa.
Se requiere una etapa previa de separación primaria previa a este equipo.N
o a
sign
a Los equipos son tradicionales y de fabricación propia.
Realizan Garantía de Performance.
Proveen Sistema Completo para Tratamiento de Sólidos y ef luentes.
Provee Planta para 3000 m3/d, pero no modularizada No
asi
gna Los equipos son tradicionales y de fabricación propia.
Realizan Garantía de Performance.
Proveen Sistema Completo para Tratamiento de Sólidos y ef luentes
Proveen modularizacion de 500 m3/d. No
asi
gna
Hold
No
asi
gnaVentajas/Desventajas: Este Ítem es de carácter subjetivo y
queda a la comprensión y expertice del evaluador
Observación Ptos Observación Ptos Observación Ptos Observación
Planta de Tratamiento de Sólidos. Este Ítem Hace referencia a
si el contratista provee algún sistema de tratamiento de
Sólidos y efluentes proveniente del proceso para su posterior
disposición
Observación
10 Provee 10No Provee 0
Ptos Observación Ptos
0 0 1
0,7 0
Ptos Observación Ptos Observación Ptos
0
Provee tecnología convencional 0
Provee innovación tecnológica 3
Provee tecnología convencional 7
Provee innovación tecnológica 0
Provee tecnología convencional 0
Ptos
0,3 0,3 0,7
0
Tecnología. Éste ítem hace referencia a la tecnología
empleada para lograr la calidad de agua requerida
Observación Ptos Observación Ptos Observación Ptos Observación
PIAS. Éste ítem indica la provision de planta de inyeccion de
agua. Compuesta por tanque de agua tratada y bombas de
inyeccion. 0 0No Provee 1 1
Observación PtosObservación
0 0
Ptos
Proyecto Aplicación de Recuperación de Secundaria .
Cerro Fortunoso y Loma de La M ina
N° DE PLANO HOJA REV.
CUADRO COMPARATIVO DE EMPRESAS PROVEDORAS DE EQUIPOS Y SERVICIOS
PLANTA / UNID. ECONOM ICA
3,5
Ptos
1,2
Ptos
0,645
Ptos
1
Ptos
Observación
Observación
Menor o igual a 6 meses
Mayor a 6 meses 3
Calentamiento
Observación Ptos
Ptos
3,5
1,6
Observación Observación Ptos
Alquiler 1,25
Leasing 0
0
2
2
2
0
Venta 1,25
Provee Primera Etapa Separación
Segunda Etapa de Separación
Tercera Etapa de Separación
Flexibilidad Operativa: Qmax: 4.518 m3/d ;
Qmin: 450 m3/d
Calentamiento 0
Venta 1,25
Ptos
00,255
Calidad de Agua. Se evalúa el proceso global y las partes
constituyentes de éste. Separación Primaria, Secundaria y
terciaria.
Observación Ptos
0,8
Flexibilidad en Inversión. Hace referencia al modo de
provincion de la tecnología. Compra de la planta y equipos,
alquiler y leasing0,218
Observación Ptos
Operación 1,25 0,218
Flexibilidad Operativa: Qmax: 3000 m3/d.
Qmin: sin definir0
Calentamiento 0
Venta 1,25
Leasing 0
Operación 0
RAPROB.FECHA
Parámetro a Analizar Empresa: Exterran Water Solutions ULC Empresa: AESA
0
Empresa: Tetra Compressco
Observación
Plazo De Entrega: Se evalúan los tiempos de plazo de entrega,
pre comisionado y comisionado de la planta.
Ptos
Empresa: Halliburton Water Treatment
ServicesEmpresa: Bolland y Cia. S.A
3,5
Ptos
Ptos
1,2
Ptos
0
Ptos
Observación Ptos
0
Observación
Ptos Observación Ptos Observación
Observación
Provee tecnología convencional 0
Provee innovación tecnológica 3
Provee 10
A
CONTRATISTA
APROBADO De Lucia. J
Revisó Recchioni.B Emit ido Para Coment arios 04-07-2013
REV.
REALIZADO
REAL.
Mariani. F
Mariani. F
C.A.A.Realiz.:Rev.:
FICHERO PLANO
Emit ido Para Coment arios 14-06-2013
DESCRIPCIÓN
ABR - 09 NºFecha:
NOM BRE ANEXO / TITULO DEL PLANOMariani. F
Tabla Comparativa
TRATAMIENTO DE AGUA PARA
SECUNDARIAHD(EP)-A-0200.01.xls
ANEXO
HD(EP)-A-0200.01 ho ja 1 de 10 R.F.G.Aprob.:C.A.A.
ESP.
AFichero Nº:
PROYECTO
Revis:
Ejecución del Proyecto
En el año 2014 Se ejecutaron las siguientes obras:
• En Planta de Tratamiento de Agua Batería CF.2, se montó la Planta de
Electrocoagulación, ejecutando obras civiles, de cañerías, y eléctricas.
• Se montaron dos bombas alternativas de transferencia agua a PIA CF.72 .
• Se construyó un acueducto de transferencia desde PTA CF.2 hasta PIA CF.72
• Se montaron dos bombas del tipo centrífuga multi-etapa horizontal de alta
presión en PIA CF.72
• Se construyó el sistema de distribución de agua a alta presión: dos acueductos
de alta presión, instalación de tres satélites de distribución, y líneas de
inyección hasta las bocas de pozo.
Se seleccionó la tecnología de Electrocoagulación que se utiliza en USA para
tratamiento de Flowback de fractura en proyectos de Shale:
• Se visitaron operaciones, laboratorios y la fábrica y finalmente YPF decide
compra la planta.
Descripción de la Tecnología
Se aplica en forma alternada una corriente al sistema ánodo-cátodo.
La Electrocoagulación es un proceso electroquímico que tiene la capacidad de desestabilizar y coagular los sólidos
coloidales en suspensión que puedan existir en el agua.
Cuando se aplica a el cátodo se genera oxígeno formando pequeñas
burbujas de gas que contribuyen a la flotación de los sólidos y los HC
(Electroflotación).
Al pasar a un recipiente de separación, las burbujas de gas producidas
en el cátodo se van acoplando a las partículas coaguladas provocando
la flotación de las mismas en la superficie para ser removido por
“skimeado”. Al mismo tiempo se forman coágulos mas grandes y mas
pesados que precipitan en el fondo dejando el agua clara.
Cuando se aplica a el ánodo se liberan iones metálicos de sacrificio
con carga positiva que se enlazan con las partículas coloidales
cargadas negativamente que están en el agua resultando en una
desestabilización, coagulación y floculación (Electrocoagulación).
Esquema de Proceso de la Planta de EC
Descripción de la Planta de EC
Descripción de la Planta - Celdas
Descripción de la Planta – Tanques
Descripción de la Planta - Filtros
Descripción de la Planta – Recipientes de Químicos
Descripción de la Planta – Tablero de Control
Condiciones de Operación
Parámetro Inicial Actual
Intensidad de Corriente (A) Mínima 40 50
Máxima 100 145
Media/Optima 60 145
Cantidad de Celdas Mínima 3 5
Máxima 10 10
Media/Optima 4 6
Mantenimiento de Celdas Sin rutina de mantenimiento
Limpieza del total de celdas operativa en forma diaria
Integridad de Discos Los parámetros de Operación provocan una rápida pérdida
de eficiencia de los discos.
La frecuencia de mantenimiento y los nuevos parámetros de operación incrementan la vida útil de los discos
Número de Discos 18 discos Mínima: 10
Máxima: 18
Resultados Reducción de STS 5% 92%
Evolución de la Operación
Resultados
Contenido de HC Entrada y Salida de la Planta
0
10
20
30
40
50
60
70
80
01/05 06/05 11/05 16/05 21/05 26/05 31/05 05/06 10/06 15/06 20/06 25/06 30/06 05/07 10/07 15/07 20/07 25/07 30/07 04/08 09/08 14/08 19/08 24/08
Co
nce
ntr
ació
n d
e h
idro
carb
uro
[p
pm
]
Contenido de HC - CW
Entrada a CW - HC
Salida CW - HC
Especificación
Resultados
Contenido de STS Entrada y Salida de la Planta
0
10
20
30
40
50
60
70
80
01/05 06/05 11/05 16/05 21/05 26/05 31/05 05/06 10/06 15/06 20/06 25/06 30/06 05/07 10/07 15/07 20/07 25/07 30/07 04/08 09/08 14/08 19/08 24/08
Co
nte
nid
o d
e s
olid
os
[pp
m]
Contenido de STS - CW
Entrada a CW - STS
Salida CW - STS
Especificación
Ventajas de la Planta de EC vs Tratamiento Convencional
• Amplio rango de calidad de agua a tratar
• Flexibilidad Operativa(600 – 4000 m3/d)
• Construcción modular
• Transportable/movilidad
• Layout pequeño y flexible
• Baja inversión (USD/m3 de agua tratada)
• Cantidad de consumibles baja
• Operación sencilla (Manual/Automática)
• Bajo volumen de rechazo (2%)
Conclusiones Operativas
• La intensidad de corriente con la que se obtiene la mejor performance de la planta es de 145 A. Este
es el valor máximo de operación según la fuente que tiene instalada el equipo.
• Hasta el momento no ha sido posible operar con celdas de Aluminio por la degradación y obstrucción que
sufren las mismas
• Se verifica que con valores de ingreso promedio de 30 ppm de STS los filtros bajan su rendimiento. Por
lo cual se debe aumentar el retrolavado y limpiar con solvente y reponer el lecho.
• Es indispensable la limpieza diaria de la totalidad de las celdas en servicio para mantener una
performance de las mismas. La limpieza de los discos con ácido mejoró sensiblemente el rendimiento del
proceso.
• La configuración óptima para procesar 50 m3/h es de 6 celdas de 18 discos de Fe.
• Se observa que con 10 discos por celda los resultados son similares a los obtenidos con 18 discos, sin
embargo se requiere mayor frecuencia de limpieza.
• No se verifica reducción de sólidos en las piletas sedimentadoras. Sin embargo se observa que influye
notablemente en la calidad de agua de salida el tiempo de residencia que estas proporcionan.
• Para las condiciones de proceso actuales se observa una reducción del 92 % de los STS.
• El volumen de lodos producidos por el proceso es de 1 m3 por día
• Los resultados obtenidos son equivalentes si se utiliza un floculantes antes del proceso y se baja la
intensidad de corrientes a 60 A.
Conclusiones
• La tecnología de electrocoagulación ha sido exitosa
para tratar el agua de formación y entregarla en las
condiciones requeridas por el reservorio en el proyecto
de Recuperación Secundaria de Cerro Fortunoso.
• Se comprueba la factibilidad de utilizar la tecnología de
electrocoagulación como alternativa a los métodos
convencionales para tratamiento de agua en proyectos
de recuperación secundaria.
