Separadores de gas y petróleo: tipos y separación de fases

Separación de Fases en la Industria del Gas y Petróleo

El principio de la separación de fases se basa en que, debido a la diferencia de densidad entre las mismas, tienen diferente momento y, por ello, ocurre la separación.

Tipos de Separadores

Existen diferentes tipos de separadores, cada uno con sus ventajas y desventajas:

• Separadores Verticales: Fáciles de mantener limpios, por lo que se recomiendan para manejar flujos de pozos con alto contenido de lodo, arena o cualquier material sólido. Una de sus desventajas es que necesitan un diámetro mayor que el de los horizontales para manejar la misma cantidad de gas.
• Separadores Horizontales: Una de las ventajas es que la dirección de la caída del líquido es perpendicular al flujo en lugar de a contracorriente.
• Separadores Esféricos: Son más baratos que los separadores verticales y más compactos que los horizontales o los verticales, por lo que se usan en plataformas costa afuera.

El Proceso de Separación

El gas natural se puede presentar en los yacimientos como gas asociado al petróleo y como gas libre (húmedo o seco), y el mismo es extraído a la superficie mediante la perforación de pozos en la roca. Estos fluidos pueden estar presentes dentro del yacimiento en una o dos fases (líquida y/o gaseosa) a la presión y temperatura de confinamiento; cuando se encuentran en una sola fase y se le somete a cambios de presión y temperatura, el fluido experimenta alteraciones en sus características fisicoquímicas, con ello se genera en la cabeza del pozo la liberación de gas en el seno del líquido, con lo cual se requiere de la separación física de estas dos fases.

Se conoce como separadores trifásicos a los que se diseñan para separar tres fases: agua, petróleo y gas.

Formación de Hidratos

Una mezcla de gas natural forma hidratos más rápidamente que cualquier componente puro.

La presencia de CO₂ y H₂S aumenta la cantidad de agua presente en el gas natural debido a la ecuación que se calcula el porcentaje de agua recogido por estos componentes se suman, teniendo en cuenta que solo puede ser utilizada a 40% de ácidos o menor.

En estado puro, el metano, etano, CO₂ y H₂S forman hidratos de estructura I.

La presencia de compuestos pesados tiende a aumentar la cantidad de agua en el gas. Una vez más la desviación es relativamente pequeña a presiones normales del sistema. Los efectos de la presencia de nitrógeno y pesados tienden a cancelarse entre sí en muchos sistemas de producción.

Una vez formado el hidrato no queda alternativa que disminuir la presión para producir su disolución ocasionando la pérdida de gas que es venteado a la atmósfera.

Altas presiones y bajas temperaturas favorecen la formación de hidratos de gas natural, pudiéndose formar aun a temperaturas superiores a la del congelamiento del agua.