control de hierro y calcio en aguas de inyeccion
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8/11/2019 Control de Hierro y Calcio en Aguas de Inyeccion
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CONTROL DE HIERRO YCALCIO EN AGUAS DE
INYECCIN
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INTRODUCCIN
DEFINICIN
PROCESO DE FORMACIN
HIERRO Y CALCIO
TIPOS DE SCALESIncrustaciones comunes de Hierro y Calcio
PREVENCIN
METODOS DE TRATAMIENTO
CONCLUSIONES
AGENDA
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INTRODUCCIN
La acumulacin de sedimentos minerales esuno de los problemas de mayor importancia alevaluar la implementacin de procesos deinyeccin de agua en campos petroleros. Se
trata de un conjunto de depsitos que seincrustan en los equipos de superficie,tuberas y orificios de los caoneos,causando frecuentemente paradas del equipo
para remocin de estos o reemplazo pordaos irreparables e ineficiencia en el procesode inyeccin.
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DEFINICIN
Los precipitados de Fe, Ca y otros minerales, mas conocidos
como incrustaciones o scales son depsitos formados a partirde la precipitacin de iones de baja solubilidad en el agua.
La formacin de las incrustaciones comienza cuando se perturbael estado de cualquier fluido natural de forma tal que se excede el
lmite de solubilidad de uno o ms de sus componentes. Lasolubilidad de dichos componentes estn directamenterelacionados con los cambio de T y P.
Estos compuestos al precipitarse forman depsitos duros yadherentes.
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PROCESO DE FORMACIN
Adherencia
Formacin del
Ncleo
Crecimiento
del Cristal
Solucin supersaturada
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o uc n supersa ura a : Los iones de incrustacionespresentes en la solucin tienen un nivel ms alto del que pueden tolerar los
solventes.a. Cada de Presin
b. Cambio de Temperatura
c. Mezcla de aguas incompatibles
d. Aumento del pH
e. Evaporacin del Agua
f. Grado de Supersaturacin
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Formacin del Nucleo
Al encontrarse el fluido sobresaturado se presenta la formacin degrupos de tomos inestables.
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Crecimiento
Para que se formen incrustaciones, el cristal debe crecer e incluir:
Adsorcin de molculas de incrustaciones hacia la superficie delcristal.
Incorporacin de las molculas de incrustaciones en la estructura
entramada del cristal.
AdherenciaPara que las incrustaciones se conviertan en depsito, los cristales deben
adherirse a la superficie. Los factores que influyen en la adherencia son:
Dinmica del fluido del sistema
Tiempo de contacto entre el fluido y la superficie
Estructura de la superficie
Crecimiento y Adherencia del Cristal
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Daos en la matriz. Los depsitos mineralesrestringen el flujo de los fluidos a travs de laformacin, lo que provoca una prdida depermeabilidad.
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Daos en un pozo inyector
La autosedimentacin del agua deinyeccin puede ocasionar eldesarrollo de incrustaciones ygenerar restricciones en la tuberade inyeccin.
El aumento de la presin y la
temperatura puede provocar laprecipitacin de carbonato decalcio, lo cual puede originardeposicin y dao en lasvecindades del pozo,particularmente en pozos con altapresin y alta temperatura. Lamezcla de aguas incompatibles(agua de inyeccin y agua de laformacin) puede provocar dao alcomienzo del programa deinyeccin de agua.
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HIERRO CALCIO
El contenido de Fe usualmente es
bajo y un aumento del mismo es unindicativo de corrosin en elsistema. La presencia deprecipitados de hierro usualmentecausa problemas de taponamiento.
Es el principal constituyente del
agua de formacin y es de granimportancia por su fcil reaccincon bicarbonatos, carbonatos osulfatos y se precipita con facilidadya sea para formar scale o slidossuspendidos.
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NOMBRE FORMULA QUIMICA PRINCIPALES VARIABLES
CALCIO Presin parcial de CO2
CARBONATO Temperatura
(CALCITA) TSD
SULFATO DE CALCIO
YESO (Ms comn) CaSO4.2H2O Temperatura
HEMI-HIDRATADA CaSO4.1/2H2O TSD
ANHIDRITA CaSO4 Presin
SULFATO DE BARIO BaSO4 Temperatura
SULFATO DE ESTRONCIO SrSO4 TSD, Presin
COMPUESTOS DE HIERRO
CARBONATO DE HIERRO FeCO3 CorrosinSULFURO DE HIERRO FeS Disuelto
HIDROXIDO DE HIERRO Fe(OH)2 Gases
HIDROXIDO FERRICO Fe(OH)3 pH
OXIDO FERRICO Fe2O3
CaCO3
TIPOS DE SCALES
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INCRUSTACIONES COMUNES
CARBONATO DE CALCIOPueden formarse:Por la combinacin de un in Calcio con
su in Carbonato o Bicarbonato
HIERRO Y GASES DISUELTOS
Muchas de las incrustaciones que contienen hierro sonproductos corrosivos.
Dixido de CarbonoForma scales de carbonato de Hierro
Sulfuro de HidrgenoForman sulfuro de hierro como producto de la corrosin
OxgenoForma hidrxido ferroso, hidrxido frrico y xidofrrico
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a. Evitar agua incompatible
b. Modificar el agua
1. Remover los componentes que forman incrustaciones2. Remover los gases disueltos
3. Bajar el pH (aumenta la solubilidad del Fe y las incrustacionescarbonatadas)
4. Mezclar con otra agua
c. Qumicos para el control de incrustaciones
Prevencin de formacin de incrustaciones
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MTODOS DE TRATAMIENTO
Mecnicos
Motor de desplazamiento positivo y fresa Martillo de impacto
Qumicos
Aplicacin inhibidores de corrosin e incrustaciones Herramienta fija de lavado Herramienta a chorro rotativo Herramientas snicas
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incrustaciones
Carbonato de Calcio
cido Hidroclordico de diversas concentraciones
Los cidos ms dbiles son Actico, Frmico e Hidroxiactico
Necesita un inhibidor de Corrosin
Sulfato de Calcio (Yeso)
No reacciona con cido hidroclorhdrico
Se usan convertidores para que el yeso se dilate y convierta en hidrxido de calcio.
El Hidrxido puede ser enjuagado del sistema y/o disuelto con cido hidroclorhdrico
Componentes de Hierro
cido Clorhdrico o varios cidos orgnicos.
El cido debera ser Inhibido y contener un surfatante para remover el Petrleo
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TRATAMIENTO QUIMICOLos inhibidores de incrustacin reducen o previenen la
formacin de precipitados, absorbiendo los cristales yaformados, previniendo su crecimiento o agrupacin.
Tipos de Inhibidores
a. Formadores de Ncleo
b. Deformadores de Cristales
c. Formadores de pelcula
d. Agentes secuestrantes
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Seleccin del Inhibidor
Se debe tener en cuenta:
- Composicin qumica del scale
- Severidad del problema
- Temperatura del sistema
- Compatibilidad con el agua
- Costo
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Inhibidores de incrustaciones
Fosfatos inorgnicosVentajas Funcionan como modificadores del crecimiento del cristal Inhibe el umbral puede estabilizar grandes
concentraciones de calcio con menores cantidadesestequiomtricas
Relativamente barato
Desventajas Hidrolticamente inestable, por encima de los 90F Baja solubilidad en agua salada con calcio alto / puede
formar precipitacin de fosfato de calcio
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sters fosfato
Ventajas
Funcionan como modificadores del crecimiento del cristal Inhibe los cuatro tipos ms importantes de incrustaciones Especficamente bueno para BaSO4/CaCO3 Puede aplicarse tanto en forma continua como comprimida
Puede monitorearse fcilmente por el procedimiento residual
Desventajas
Slo estable trmico a 160F Generalmente no aconsejable para squeezes
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FosfonatosVentajas
Funciona como modificador del crecimiento del cristal
Inhibidor de umbral
Inhibe la mayora de los tipos de incrustaciones que hay en los pozospetrolferos
Trmicamente estable hasta los 350-400F
Se aplica en forma continua o squeeze
Fcil monitoreo por procedimiento residual
Desventajas
Algunos tipos de inhibidores son especficos para incrustaciones
Limitada estabilidad trmica por encima de los 400FPuede verse afectado por altas concentraciones de hierro
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Polmeros
Ventajas
Funcionan como modificador ydispersante de cristales
Efectivos contra la mayora de lostipos de incrustaciones
Pueden aplicarse en formacontinua y squeeze
Estabilidad trmica hasta los450F
Desventajas
Los Fosforados son costosos
Para tratamientos de superficie,normalmente la relacin costo/beneficiono es tan buena como la de los stersfosfatos / fosfonatos
El procedimiento de monitoreo a veceses difcil
Poliacrilatos
Polimetacrilatos Poliacrilamidas
Polimaleatos
cidos polifosfinocarboxlicos
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PROGRAMA DE MONITOREO
Instalacin de cupones
Inspeccin visual de equipos Determinacin de la dureza
Incrementos en las prdidas de presin del sistema
Disminucin de la inyectividad.
Medicin de residual del producto
Carbonato de Hierro ===> Corrosin por CO2y + Sulfuro de Hierro H2S
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CONCLUSIONES
La formacin de incrustaciones frecuentemente impide el flujo
en las lneas de inyeccin, lo cual causa un aumento en lapotencia en las bombas de inyeccin.
Es muy importante considerar los parmetros que se debentener en cuenta en las aguas de inyeccin. De un buen anlisis
en laboratorio y una buena interpretacin de los resultadosarrojados depende el xito de la operacin en el campo.
El continuo y eficaz monitoreo en los sistemas de agua deinyeccin es considerado de suma importancia a la hora dedetectar cualquier alteracin o inconveniente.
La calidad del agua de inyeccin es un factor muy importantepara controlar la estabilidad de produccin y la vida delyacimiento.
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BIBLIOGRAFIAMENDOZA Pastor, PARRA Eduardo, DESARROLLO DE UNAMETODOLOGIA PARA LA DETERMINACIN DE LA CALIDADDEL AGUA DE REINYECCIN EN LA INDUSTRIA DELPETRLEO, UIS 1996
www.schlumberger.comOilfield Review
www.nalco.com
Presentacin Champion Technologies
Martins JP, Kelly R, Lane RH, Olson JB y Brannon HD: "ScaleInhibition of Hydraulic Fractures in Prudhoe Bay,artculo de laSPE 23809, presentado en el Simposio Internacional sobreControl de Dao de la Formacin de la SPE, llevado a cabo enLafayette, Louisiana, EE.UU,
Febrero 26-27 1992
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