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I

PROCSSAMIENTO DE GAS Y PETROLEO II

TT\IDAD 1: GAS NATURAL El Gas Natural es una mezcla homogénea, en proporciones variables de hidrocarburos parafinicos, denominados Alcanos, Estos hidrocarburos, tienen por nombre, también Hidrocarburos Saturados, los cuales responden a la formula (CrvHzN*z) con cantidades menpres de gases inorgánicos, como el Nitrógeno (Nz), el Dióxido de Carbono (COz) V pequeñas porciones de compuestos de azufre. Estos últimos pueden ocasionar verdaderos

problemas operacionales (corrosión en los equipos).

El

el Metano (CH4), cuyo contenido varía

componente principal del Gas Natural es

generalmente entre 55

y 98 oA molar. Contiene también,

etano, propano, butano y

componentes más pesados en proporciones menores y decrecientes

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Gas Natural tiene, también cantidades menores de gases inorgánicos, como el Nitrógeno

(N2), el Dióxido de Carbono (COz); Sulfuro de Hidrógeno (IIS); Monóxido de Carbono (C0), Oxígeno (O2), Vapor de Agua (FI2S), etc. Todos estos componentes son considerados impurezas del gas natutal., algunas de estas impurezas causan verdaderos problemas

REALIZADO POR: ING. JACLYN TIERNANDEZ DE RUIZ

PROCESAMIENTO DE GAS Y PETROLEO II '

operacionales, como lo es la formación de hidratos, que se producen por la condensación y reacción del agua, o el incremento del proceso de corrosión en los equipos, en los equipos causados por la presencia de los gases ácidos, además de

reacción con los gases ácidos produciendo

la condensación del agua, y

la corrosión de los metales, que son

su

los

principales elementos que conforman los equipos de gas. El dióxido de carbono puede ser

inyectado en viejos

o

agotados pozos de gas para mejorar la producción, recobrado y

vendido como subproducto igual que el helio y el nitrógeno, valiosos componentes para la

industria electrónica.

El

sulfuro de hidrógeno es letalmente venenoso para los

seres

humanos, hasta en muy bajas concentraciones y extremadamente coffosivo hasta el punto de que puede afectar las tuberías, los accesorios

y las válvulas de un pozo teniendo que ser

retirado antes de entregar gas al gasoducto; al igual que el agua y el dióxido de carbono, mediante procesos de "endulzamiento" y deshidratación. Se debe tener en cuenta que cuando se determina la composición del gas natural, no solo se

cuantifican los hidrocarburos presentes, sino también las impurezas, como Agua, Dióxido de Carbono y Sulfuro de Hidrógeno. Es posible que también haya presencia de arenas, las cuales producen erosión. En las muestras pueden, haber también parafinas

y asfáltenos, los

cuales se depositan y crean problemas de taponamiento. Si el agua está en forma líquida y

hay presencia de gases ácidos, de seguro aumentará la corrosión. Además de la posible formación de hidratos. Las tomas de muestra deben hacerse por procedimientos que aseguren que la misma sea representativa del gas.

OBTENCION DEL GAS NATURAL Se obtiene del subsuelo mediante perforaciones. Se encuentra en cavidades formadas por rocas impermeables.

CLASTT'ICACION DEL GAS NATURAL Dependiendo su origen se clasifica en: Gas Asociado

Es aquel que se encuentra en contacto y/o disuelto en el petróleo del yacimiento En los yacimientos, generalmente, el gas natural asociado se encuentra como gas húmedo ácido.

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PROCESAMIENTO DE GAS Y PETROTEO II

Este gas tiene que ser sometido al proceso

de

separación gas- petróleo, para poder ser

tratado y utilizado. El gas asociado es un gas natural que se ha extraído de los yacimientos

junto con el petróleo, partiendo del postulado que donde hay petróleo, hay gas. Más del gQYo de las reservas de gas

nafural es de gas asociado. Se considera que en los yacimientos

se forman capas de gas.

Gas No Asociado

El gas no asociado, es aquel que se encuentra en yacimientos que no contienen crudo, a las

y temperatura originales. Este gas puede hallarse como húmedo ácido, húmedo dulce o seco. Este gas, puede ser tratado y distribuido sin necesidad del condiciones de presión

proceso de separación. El gas natural no asociado es un gas que solo está unido con agua en

yacimientos de gas seco.

SEGÚN SU COMPOSICION Se conoce son el nombre de Yacimientos de Gas a aquellos en los cuales la mezcla de

hidrocarburos se encuentra inicialmente en fase gaseosa en el subsuelo. Sin embargo, esto

no quiere decir que un yacimiento de gas esté imposibilitado para

condensar. La

condensación se produce como consecuencia de disminución en la energia cin*ica de las

moléculas de gas más pesadas originando un aumento en las fuerzas de atracción de las mismas, lo cual transforma parte de dicho gas en líquido.

En base a estos criterios de condensación y de acuerdo a su presión y temperatura inicial, podemos clasificar los Yacimientos de Gas e,n: Yacimientos de g¡Ls seco, Yacimientos de gas húmedo y Yacimientos de gas condensado.

La composición real de una determinada mezcla de gas natural se obtiene y

aprecia

del análisis cualitativos y cuantitativos. Estos análisis enumeran los componentes presentes y el porcentaje de cada componente en la composición total

por medio

Además de los hidrocarburo$ presenteü por análisis se detecta sustancias que merecen atención, debido

la

presencia de otras

a que pueden ocasionar trastornos en las

operaciones de manejo, tratamiento y procesamiento industrial del gas natural.

Gas pobre o Gas seco

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PROCESAMIENTO DE GAs Y PETROTEO II :

Este es un gas natural del cual se han separado los líquidos del gas natural (LGI\{) El gas seco, está constituido fundamentalmente de metano

y etano. Los usos y utilidad de este

fluido es muy variada, ya que se puede utilizar como gas natural vehicular (GNV), como gas combustible industrial y comercio, como también se puede inyectar a los yacimientos, o $e usa en

la generación de hidrógeno (H2). La composición fundamental alcanza valores de

un 85-90% eR metano, debido a su composición se puede utilizar directamente como Combustible, para lo cual es necesario mantener una presión de yacimiento, parámetro que varíen de acuerdo alalacalización del ga$ en el subsuelo. En los yacimientos de gas seco.

La mezcla de hidrocarburos pennanece en fase gaseosa a condiciones de yacimientos y de superficie, y la producción de líquidos solo se alcatua a temperaturas criogénicas. Hay que dejar bien claro, que el término gas seco o pobre, está relacionado con la poca capacidad de

producir hidrocarburos líquidos, y nada tiene que ver con el contenido Gas Rico o Gas Húmedo Este es un gas del cual se pueden obtener una riqueza líquida de hasta 3 GPM (galones por

mil pies cúbicos normales de gas) No existe ninguna relación con el contenido de vapor de agua que pueda contener el gas. En los yacimientos de gas húmedo existe mayor porcentaje

de componentes intermedios y pesados que en los yacimientos de gas seco. La mezcla de hidrocarburos permanece en est¿do gaseoso en el yacimiento, pero al salir a la superficie cae en la región de dos fases formándose una cantidad de hidrocarburos líquido del orden

de l0 a 20 BN I MM PCN. Este parámetro llamado riqueza líquida es de gran importanci4 para

la comercialización del gas natural, ya que los líquidos producidos son de poder de

comercialización. Segun sea el valor de

la úqueza líquida y

contenido de Heptano y

compuestos más pesados C +7, el yacimiento de gas húmedo o rico se puede convertirse también en gas condensado, ya 1o cual tiene que tener un mínimo de C +7 = 12.5 o/o Gas condensado

Este gas se puede definir con un ges con líquido disuelto. El contenido de metano es de

Cl> a

6AYo.

La

mezcla de hidrocarburos

temperatura se encuentra en fase gaseosa

a las condiciones iníciales de presión y o en el punto de rocío. El gas presenta

condensación retrógrada durante el agotamiento isotérmico de la presión, proceso que en la

mayoria de los casos puede representar algun problema en la comercialización de estos

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PROCESAMTENTO DE GAS

I PETROUO il

yacimientos. En vista que los primeros hidrocarburos que se quedan, son los más pesados

Lo que significa que el fluido que alcanza la superficie lo hace sin, una gran cantidad de los elementos pesados. Además, por el hecho que los hidrocarburos pesados se acumulen en

1¿

formación obstaculizan el libre desplazamiento del fluido, en su viaje hacia la superficie.

En su camino al tanque de almacenamiento, el gas condensado sufre una fuerte reducción de presión y temperatura penetrando rápidamente en la región de dos fases para llegar a la superficie con características bien específicas, las cuales permiten en tratamiento del fluido Gas Ácido Este en un gas cuyo contenido de sulfuro de hidrógeno (H2S) es mayor que 4 ppm. Gas Ilulce Este es un gas que contiene cantidades de Sulfuro de Hidrógeno (H2S), menores a cuatro

(4) partes por millón en base a volumen (4 ppm, V) y menos de 3% en base molar de Dióxido de Carbono (C02). Gas

llidratado

Este es un gas que tiene más de siete libras de agua por cada millón de pies cúbicos normales de gas ( 7 lb de Agua/MMPCN), lo que indica que el gas deberá de ser sometido al proceso de deshidratación, para poder comercializarlo.

Gas Anhidro

Este es un gas que no tiene menos cantidad de vapor de agua, que la clasificación

de

gas

hidratado.

CADENA DE VALO.RES DEL GAS NATURAL El proceso de producción del gas natural es simple y muy parecido al del petróleo. Primero, el gas natural se extrae por medio de perforaciones en pozos terrestres o en los océanos, después se transporta por gasoductos (por tierra) o buques (por mar) hasta la

planta de depurado y transformación para ser conducido después hacia una red de gas o a las zonas de almacenamiento.

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PROCESAfI'IIENTO DE GAS Y PETROTEO II

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Cadsna de Vatorcs del Gas Nntural

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EXPLORACIÓN La exploración es una etapa muy importante del proceso. En el transcurso de los primeros años de la industria del gas natural, cuando no se conocía muy bien el producto, 1os pozos se perforaban de manera

intuitiva. Sin embargo, hoy en día, teniendo en cuenta

los elevados costos de extracción, las compañías no pueden arriesgarse a hacer excavaciones en cualquier lugar. Los geólogos juegan un papel importante en la identificación de napas de gas. Para encontrar una zona donde es posible descubrir gas natural, analizan la composición del suelo y la comparan a las muestras sacadas de otras zonas donde

ya se ha encontrado gas natural" Posteriormente llevan a cabo

análisis

especificos como el estudio de las formaciones de rocas a nivel del suelo donde se pudieron

haber formado napas de gas natural. Las técnicas de prospección han evolucionado a lo

largo de los años para proporcionar valiosas informaciones sobre la posible existencia de depósitos de gas rntural. Cuanto más precisas sean las técnicas, mayor será la posibilidad de descubrir gas durante una perforación.

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t¡ PROCESAMIENTO DE GAS Y PETROLEO II

EXTRACCIÓN

El gas natural se extrae cavando un hueco en la roca. La perforación puede efectu¿rse en tierra o en mar. El equipamiento que se emplea depende de la localización de

la Capa de gas y de la naturaleza de la roca. Si es una formación poco profunda se puede utilizar perforación de cable. Mediante este sistemauaa broca de metal pesado sube y baja repetidamente en

la superficie de la tierra. Para prospecciones a mayor profundidad, se

necesitan plataformas de perforación rotativa. Este método es

el más utilizado en la

actualidad y consiste en una broca puntiaguda para perforar a través de las capas de tierra y roca.

Una vez que $e ha encontrado el gas natural, debe ser extraído de forma eficiente.

La tasa de recuperación más eficiente representa la máxima cantidad de gas natural que puede ser extraída en un período de tiempo dado sin dafrar la formación. Varias pruebas deben ser efectuadas en esta etapa del proceso.

Lo más común es que el gas natural esté bajo presión y salga de un pozo

sin

intervención eúerna. Sin embargo, a veces es necesario util\zar bombas u otros métodos más complicados para obtener el gas de la tierra. El método de elevación más difundido es el bombeo de barra.

TRATAMIENTO

El tratamiento del gas natural.implica el reagrupamiento, acondicionamiento y refinado del gas natural bruto con el fin de transformarlo en energía útil para las diferentes aplicaciones. Este proceso supone primero una extracción de los elementos líquidos del gas natural y después una separación entre los diferentes elementos que componen los líquidos.

TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO. Una vez tratado, el gas n¿tural pasa a un sistema de transmisión para poder ser transportado hacia la zona donde será utilizado. El transporte puede ser por vía terrestre, a

través de gasoductos que generalmente son de acero

y miden

en''re 2A

y 42 pulgadas

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de

PROCESAMIENTO DE GAS Y PFTROLEO II

diámetro. Debido a que el gas natural se mueve a altas presiones, existen estaciones de compresión a lo largo de los gasoductos para mantener el nivel necesario de presión. Comparado a otras fuentes de energía, el transporte de gas natural es muy eficiente

si se considera la pequeña proporcién de energía perdida entre el origen y el destino. Los gasoductos son uno de los métodos más seguros de distribución de energía pues el sistema es

fijo y subteráneo. El gas natural puede también ser transportado por mar en buques. En este caso,

transformado en gas natural licuado (GI.ü-) oxígeno,

el dióxido de carbono, los

El

es

proceso de licuado permite retira¡ el

componentes de azufre

y el agua. Los elementos

principales de este proceso son una planta de licuado, barcos de transporte de baja temperatura y presurizados y terrninales de regasificación.

Antes de llegar al consumidor, el gas natural puede ser almacenado en depósitos subterráneos para que la industria del gas pueda afrontar las variaciones estacionales de la demanda. Estos depósitos están generalmente situados cerca de los mercados consumidores

de tal forma que las empresas de distribución de gas natural pueden responder a los picos de la demanda y proporcionar el gas a $rs elientes continuamente y sin demora. Durante los

periodos de poca actividad, las empresas de distribución pueden vender el gas natural en el mercado fisico (spot).

PROCESAMIEIYTO I}EL CAS NATURAL

Se entiende como procesamiento del Gas,

la obtención de componentes

individuales como etano, propano y butano, a partir de la mezcla de hidrocarburos gaseosos producida en un campo.

En el procesamiento del gas se obtiene los siguientes productos:

{

Gas Residaal o

Pobre Compuesto por metano básicamente y eil algunos casos cuando

no interesa el etano, habrá porcentajes apreciables de éste.

{

Gases

Lieuados del Pet¡óleo

&rc).

Compuestos por C3 y C4; pueden ser compue$tos

de un alto grado de pureza (propano

y butano principalmente) o mezclas de éstos.

Uquidos del Gas Natural NGL). Es la fracoión del gas natural compuesta por

REALIZADO POR: ING. JACLYN IIERNANDEZ DE RUIZ

-) PROCESAMIENTO DE 6A5 V PETROI.EO II

componentes más pesados; conocida también como gasolina natural.

pentenos

Fru}CE$AITIXET*TO DEL GAS HATI¡HSL

cl. c¡

c1 E2

gÁs

c3

t4

!*A3T'RAL

c5 c6 c?r

¿teondkiolwti*nto

c}

c,& c3, c6" c?*

Fla*ta de

Frafflcnanrlents

b*rkt*: Clr

¡ffinsi

hildn¡earürurae

C3: EtÁr*i

C* kopa*o; C{l Butar*o;

rnst pesdc*.

esr ftfltarn; cG¡ tcxano¡ C7+r l'lepfiñns

*

El caso más sencillo de procesamiento del gas natural es removerle a este sus componentes recuperables en forma de líquidos del gas natural (NGL) y luego esta mezcla

líquida separarla en LPG y NGL. Cuando del proceso se obtiene con un alto grado de pureza C2, C3 y C4 se conoce como fracciooamiento.

El procesamiento del gas natural

o

se puede hacer por varias razones:

Se necesitan para carga en la refinería

o plarrta petroquímica materiales como el etano,

propanq butano.

o

El contenido de componentes intermedios en el gas es apreciable y es más económico removerlos para mejorar la calidad de los líquidos.

r

El gas

debe tener un poder calorífico determinado para gararúizar una combustión

eficiente en los gas domésticos, y con un contenido alto de hidrocarburos inte¡medios el poder calorífico del gas puede estar bastante por encima del límite exigido.

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PRtrESAMIENTO DE GAs Y PFÍROLEO II

de tres métodos de procesamiento del gas natural: es el más antiguo ¡t el menos usado Absorción, Refrigeración y Criogénico. El primero

se habla

básicamente

gas con un aceite' conocido como aceite actualmente; consiste en poner en contacto el en adelante; este aceite luego se separa pobre, el cual remueve los componentes desde el C2 es el más usado y separa los componentes de tales componentes. Elmétodo de refrigeración

moder8fu; es más eficiente que el de interés en el gas natural aplicando un enfriamiento El prory criogénico es el más método de absorción para separar del C3 en adelante. (a temperatury lpy bajas' menores eficiente de los $es, realizaun enfriamiento criogénico de intermedios no es muy alto pero de -r00.F) y se aplica a gase$ donde el contenido

requiere un gas residual que sea básicamente metano'

TRATAMIENTO I}EL

G,AS

NATURAL

de gas producido en los campos de petrÓleo y su viene acompañado y vapof y otros contaminantes' y & unas hidrocarburos líquidos; agUa, en estado líquido

El

altas; esto hace que antes de poder usar condiciones de presión y tempefatura normalmente tratamiento cuyo objetivo es gas Qomo combustible se deba someter a procesos de

el

presión y temperatura para hacer su llevarlo a unas características estándar de composición, uso eficiente Y seguro.

Elprocesoaqueessometidoelgasvaríadeungasaotro,dependiendodeltipode han establecido una y del uso que se le vaya a dar finalmente a éste, pero en general se gas, ya que de no ser asi se serie de características que se deben controlar en cualquier

gas

puede presentar problemas en su uso'

El agua se debe remover del

gas porque su presencia puede ocasionar problemas

por hidratos, reducción de capacidad de de corrosiÓn, taponamiento de válvulas o tuberías la tubería, etc.

para El poder calorifico del gas depende de su composición, se debe controlar de hidrocarburos intermedios (C3 buscar una combustión eficiente y evitar la presencia aisladamente y zu presencia en C4 especialmente) que son más valiosos si se comercializan incompleta' el gas pueden hacer que se tenga una oombustión

REALIZADO POR: ING. JACLYN I{ERNANDEZ DE RUIZ

iO PROCESAMIENTO Dü GAS Y PETROTEO II

Un gas natural con presencia de CO2 y H2S se conoce como gas agrio y estos gases, especialmente

el H2S, son altamente perjudiciales. El CO2 en presencia de agua

líquida forma el ácido carbónico que puede inducir problemas de corrosión; además cuando

el gas se somete a procesos criogénicos se solidifica. Por su parte el FI2S es altamente tóxico y en presencia de agua también origina problemas de corrosión y simultáneamente la fragilización del acero. El HzS y el CO2 se conocen como gases ácidos.

El control de la composición del gas, buscando que tenga un contenido mínimo de hidrocarburos intermedios, se hace a través de su poder calorífico, el índice de Wobe y el

punto de rocío. El índice de Wobe. es un parámetro importante cuando se debe mezclar gases

o

cuando se requiere intercambiabilidad; para que la combustión no se afecte al

mezclar o intercambiar gases, los gases involucrados no deben tener diferencias mayores de

un 10% en su índice de Wobe. El punto de rocío es un indicativo del contenido de hidrocarburos intermedios, mientras más bajo sea este a unas condiciones de presión dadas, menor será el contenido de este tipo de hidrocarburos.

La presión y la temperatura de entrega del gas en el campo son importantes para garanf\zar que el gas puede llegar sin problemas al punto de consumo; si la presión no es

suficiente será necesario instalar sistemas de compresión, modificar

el

sistema de

producción o reducir el volumen de entrega. La temperatura de entrega es importante para garantizar que no haya problemas de condensación o de formación de hidratos en la línea del gasoducto.

La Tabla muestra las principales características que se deben controlar en el gas y los valores típicos promedios que normalmente se establecen para cada una de ellas; estos valores pueden vaúar de una región a otra o de un país a otro.

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PROCESAMIENTO DE GAs Y PETROI"EO II

'

Características Requeridas en el Gas.

Un esquema general de procesos de tratamiento del gas se muestra en la figura El gas llega ala cabeza de los pozos

a unas condiciones de presión

3.

y temperatura altas y es

necesario bajarle la presión. Al hacer esto el gas se enfría y puede ser necesario calentarlo para evitar problemas de condensación y formación de hidratos; el calentamiento se puede hacer con intercambiadores o unidades LTX. En la separación a alta presión se separa el

gas

y el líquido, el líquido normalmente

separar en

es agua e hidrocarburos

y también se pueden

el mismo recipiente de alta presión. Los hidrocarburos llquidos pasan a un

proceso de estabilización donde se termina de remover los hidrocarburos que se evaporan al

disminuir la presión; estos hidrocarburos gaseosos se comprimen y $e mezclan con el gas separado en la separación a alta presión.

REALIZADO POR: ING. JACLYN IIERNANDSZ DE RUIZ

7-

PROCESAMIINTO DE GAS Y PETROLEO II

Dingramn General dd Prsc*so de Tratsmie¡rto dsl Gas Natursl El gas separado en la separación a aha presión y el gas obtenido en el proceso de estabilización, pueden estar calientes y requerirán enfriamientos para continuar el proceso; la alta ternperatura del gas en este punto se puede deber a lo siguiente: Al comprimir el gas, este se calienta

y por otra parte el gas que sale de la separación a alta presión puede estar

caliente por el proceso de calentamiento aplicado o porque el gas proveniente de los pozos no fue sometido a expansión y por tanto no se enfrió. Después del enfriamiento, si fue necesario, el gas pasa al proceso conocido un¿s veces como tratamiento y otras veces como endulzamiento; en él el gas es liberado de los gases ácidos CO2 y H2S. Existen difererües métodos de endulzamiento

y el que

se vaya a

usar depende de factores como composición del gas, contenido de CO2 y H2S selectividad

del proceso

y

niveles a los que se debe bajar el contenido de CO2.

tratamiento involucra la regeneración del material

El

proceso de

o equipo usado en el proceso y

la

disposición final del azufre. Después del endulzamiento el gas debe salir con los niveles requeridos de CO2 y FI2S pero el contenido de agua es alto porque ésta que está en forma de vapor en el gas, no

ha sido removida, aunque existen algunos procesos de endulzamiento que

también

remueven agsa, y además muchos de los procesos de endulzamiento involucran agua; por tanto el gas debe pasar a deshidratación.

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PROCESAMIENTO DE 6AS Y PETROI,EO II :

En la deshidratación se remueve el agua que está en el gas en estado de vapor, ya que el agua que está en estado líquido se removió en

la

separación

a

alta presión. La

deshidratación es necesaria aplicarla cuando el contenido de agua en el gas es alto o cuando se prevé que se pueden preserrtar hidratos.

El contenido de agua en un gas depende de la

composición de este, la presión y la temperatura; puede ser tan alto como 50ü o más libras

por MPCN. Básicamente se tienen en aplicaóión dos métodos de deshidratación

y

la

aplicación de uno u otro depende del contenido inicial de agua, el volunnen de gas

y

el

contenido final de agoa aaeptable en el gas. En la deshidratación también está incluido el proceso de regeneración para el material o equipo utilizado para deshidratar. Después de la deshidratación, el gas puede ser sometido a un proceso conocido como procesamiento o

fraccionamiento, en el cual se le remueven los componentes más pesados, básicarnente del C2 en adelante, con el fin de ajustar el gas a los requerimientos de calor específico, punto de rocío o índice de Wobe. Este paso se aplica básicamente a los gases húmedos, asociados

o gases provenientes de un yacimiento de condensado. En este proceso se obtiene el etano que es un material muy valioso en las plantas petroquímicas, el propano y butano (LPG) y

la gasolina natural. La fase gaseosa que sale de este último paso e$ lo que $e conoce como gas natural, en su composición es básicamente metano, y está listo para ser llevado a los consumidores de ga$ como combustible; su transporte se puede hacer en forma ga$eosa a

través de tuberías

o en forma líquida en metaneros, en este último

caso el gas se debe

someter a un proceso de licuefacción conocido como criogenia.

ta

configuración de un sistema de tratamiento para el gas depende de factores

como condiciones de temperalvra y presión a las que está llegando el fluido a superficie, características de la mezcla producida, requerimientos de calidad de los productos finales,

medio de transporte que se va a utilizar para los productos y ubicación del campo de gas

con respecto a los sitios de consumo, regulaciones legales para las actividades producción

y

manejo, etc.

A

de

continuación se muestr& un resumen de algunos de estos

factores. Además esta configuración normalmente varía con el tiempo porque a medida que se va produciendo el yacimiento las características de la producción cambian al igual que

los esquemas de producción y desanollo del campo.

REALIZADO POR: ING. JACLYN IIERNANDTZDB RIIIZ

It¿7 PROCESAMIENTO DE GAS Y PETROIIO II

'

RE$E.RVAS I}E GA$ Venezuela cuenta hoy en día con amplias re$ervas probadas de gas natural ubicándose

como el octavo país del mundo con mayores reservas probadas de gas natural

y el

primero en América Latina... y gracias a la importante participación del gas natural en el mercado energótico nacional es posible también ahorrar gran cantidad de petróleo. Las reservas probadas de gas en Venezuela alcatl.a;an los de gas (BPC),

l5l

Billones de Pies Cúbicos

y cuenta con un volumen de 40 billones de reservas posibles y una base

de recursos aproximada de 196 billones de BPC, paratotalizar un volumen de reserv&s

de 421billones de pies cúbicos. Segun el Ente Nacional del Gas (Enagas), adscrito al

Ministerio de Energía y Petróleo, de esta manera nuestro pais pasará del octavo al tercer lugar como país con mayores reservas de gas en el mundo

y el primero

en

América Latina.

El 50% de éstas se encuentra

en nuestra plataforma continental Costa Afuera. Las

mayores reservas de gas de Venezuela están ubicadas al norte y noroeste del territorio nacional, en las costas de la plataforma continental caribeña

y atlintic4

abarcando una

extensión de más de 500 mil kilómetros cuadrados.

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PROCESAMIENTO DE GAS Y PETROTEO II

'

El Tl%de las reservas probadas de gas se encuentran en la zona oriental de nuestro

país,

el 24Yo en la zona occidental, el 2.5Yo en el Norte de la península de Paria, el 2.4Ya en la Plataforma Deltana y el 0.14a/o en la zona sur. El 90.8% de esfas reservas probadas de Gas

Natural corresponden a gas asociado al petróleo y sólo el9.2Yo al gas no asociado.

USO IND-¡ISTRIAL NEL GA$ NATURAL

El gas natural es el mejor combustible que pueden usar las industrias que utilizan

hornos

y

calderos

en sus procesos productivos. Por sus características

reemplaza

ventajosamente a otros combustibles. En la fabricación del acero es usado como reductor

para la producción de hierro esponja. Es también utilizado como materia prima en la industria petroquímica.

EI gas natural puede sustituir a los siguientes combustibles: Diesel, Residuales, Gas licuado de petróleo (GLP), Kerosene, Carbón, Le'fra.

INDUSTRIA DEL YIDRIO Las propiedades fisico-químicas del gas natural han hecho posible la construcción de quemadores que permiten una llama que brinda la luminosidad y la radiación necesarias

para conseguir una óptima transmisión de la energía calónca en la masa de cristal, Asimismo es importante mencionar que

con el gas natural el producto final (vidrio) sale limpio.

INDUSTRIA DE ALIMENTOS

En la produoción de alimentos el gas natural utiliza en los procesos de cocimiento

y

secado.

El

se

gas

natural es el combustible que permite cumplir las exigencias

de calidad ISO, que son

requerimientos para ciertos

productos de exportación.

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PROCESAMIENTO DE GAS Y PETROLEO II

INDUSTRIA TEXTIL

El gas n¿tural permite el calentamiento directo por convección

en sustitución del tradicional sistema

calentamiento mediante

fluidos intermedios,

con

*,'*

de el

consiguiente ahorro energetico (entre el20 y el3A%).

FUNDICION DE METALES El gas natural ofrece a la industria metalúrgica variadas aplicaciones. Sus características

lo hacen apta

paru todos los

procesos de calentamiento de metales, tanlo en la fusión como en el recalentamiento y tratami€ntos térmicos.

GtrNERACIÓN DE ELECTRICII}AI) El gas natural es el combustible más económico paralageneración de electricidad

y el que produce menor impacto ambiental. Estas

ventajas pueden.conseguirse tanto en

grandes como en pequeñas centrales termoeléctricas. La generación de electricidad con gas

natural es posible mediante turbinas.

PETROQUÍryrrC¡.

El

gas natural es materia prima para

la fabricación de diversos productos

petroquímicos.

REALIZADO POR: ING. JACLYN IIERNANDEZ DE RUIZ

PROCESAMIENTO DE GAs Y PETROI"EO II

FrsduÉts* petrnquímitos prodllcid*s

r

partir del gat natural Fe¡tiliea¡rtes

y Expl*sivos. Ureñ" h¡itretc cle Amoniñ

Esquema de Distribución delGas natural

CARACTERISTICAS.

*

se denomina gas natural a una mezcla de gases, cuyo$ oomponentes principales son

hidrocarburos gaseosos.

*

básicamente es un combustible de origen fosil que procede de la descomposición de

materia orgánica.

*

no existe una teoría rigurosa sobre su formación pero se puede asegurar que proviene de

un proceso análogo al de la formación del petróleo.

*

el gas natural se encuentra en la naturaleza en las llamadas "bolsas de gas ", bajo tiera,

cubiertas por capas impermeables que impiden su salida al exterior.

*

el gas natural se puede encontra^r acompañando al crudo en pozos petrolíferos

(gas

natural asociado) o bien en yacimientos exclusivos de gas natural (gas natural no asociado).

{. está constituido principalmente por metano en proporciones que generalmente oscilan entre el 80% y el gQYa del volumen, y aún más; el resto son hidrocarburos de orden superior, parafinicos en su casi totalidad oon algunos isoparafinicos. contiene también REALIZADO POR: ING. JACLYN HERNANDEZ DE RUIZ

J* PROCESAMIÉNTO DE GAs Y PETROTEO II

vapor de agua en proporciones variables de saturación y aún agua condensada y puede contener anhídrido carbónico, nitrógeno, hidrégeno sulfurado, helio, etc. .1. el gas nafural no contiene olefinicos, hidrocarburos éstos que se originan en procesos de

destilación destructiva o reforming

*

el poder calórico del gas natural es variable de acuerdo a su composición,

estando

comprendido generalmente entre 9.000 y 9.500 callmS, a rnenos que se trate de un gas con importante contenido de inertes o por el contrario de hidrocarburos pesados, siendo asl de menor o mayor poder calórico respectivamente.

*

la densidad, medida respecto de la del aire tomada como unidad, oscila comúnmente

entre 0,6

y

0,7 según sea el contenido de hidrocarburos condensables (propano y

superiores), pudiendo aún ser mayor si fuese muy rico en estos últimos.

*

no tiene color ni olor, aunque para su detección, se incorpora un componente químico

(mercaptano) que le proporciona un olor característico.

{.

según sea el contenido de gasolina se lo denomina gas rico o gas $eco. como zona limite

entre ambos categorías puede establecerse una banda comprendida entre

l0 y 2A ütros

de

gasolina por cada 1.000 m3 de gas.

*

en caso de contener, el gas natural, anhídrido carbónico en proporciones tales que hagan

que el poder calórico esté por debajo de los valores que especifiquen los contratos de venta,

debe someterse a procesos de extracción del mismo, así como también del hidrógeno

sulfurado

u otros compuestos de azufre que lo

hacen sumamente corrosivo

y

además

inaceptable para ciertos usos industriales.

YENTAJAS: -es un combustible fosil. -es incoloro e inodoro.

-es menos contaminante a comparación del gas licuado. -es limpio. -es beneficioso, tanto

panla industria como para

el uso doméstico, ya que desempeña

papeles importantes como un combustible energético.

-su componente fundamental es el metano (cl). -es un gas

liviano, más ligero que el aire. REALIZADO POR¡ ING. JACLYN IüRNANDEZ DE RUIZ

PROCESAMIENTO DE GAS Y PETROLEO II .

PARTE I}E LOS I}IAGRAMAS DA FASES: Punto de burbujeo: Es el estado en equilibrio de un sistema cCImpuesto de petróleo crudo

y gas, en la cual el petróleo ocupa prácticamente todo el sistema, excepto en una cantidad muy pequeña de gas. Para propósitos prácticos puede considerarse 100 % líquido y la composición del líquido es la misma que la composición del sistema.

Presión de burbujeo Es la presión de un sistema en el punto de burbujeo y por debajo de la cual comienza el desprendimiento de gas del líquido. También se puede definir como la presión a la cual se

forma la primera burbuja de gas.

Punto de rocío: Es el estado en equilibrio de un sistema compuesto de petróleo y gas en la cual el gas ocupa

prácticamente todo el sistema, excepto en una cantidad muy pequeña de petróleo. Para

propósitos prácticos puede considerarse 100 Yo gas y la composicióndel gas es la misma que la composición del sistema.

Presién dc rocío

Es la presión de un sistema en el punto de rocío y por debajo de la cual comienza el desprendimiento de líquido del gas.

Punto cricondentérmico Es la máxima temperatura a la cual coexisten en equilibrio sistemas vapor

y

líquido.

Proceso que, por lo general ocurre a vna temperafura mayor a la temper&tura crítica

y

a

cualquier presión el sistema está en fase gaseosa

Punto cricondembárico: Es la máxima presión a la cual existen en equilibrio sistema vapor y líquido. Para crudos

este punto está

a la izquierda del punto crítico, en cambio, para

gases naturales y

condensados esta a la derecha

REALIZADO POR¡ ING. JACLYN IIERNANDE.ZDfr' RUIZ

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,

J4 PROCESAMIENTO DE GAS Y PETROLEO II

Punto crítico: Está definido como la temperatvra y presión arriba de las cuales ambas fases no pueden

coexistir. Punto en el cual las curvas de rocío

y burbuja

coinciden. Punto en el cual

las propiedades de las fases líquida y gaseo$a están en equilibrio y no existe distinción entre

ellas. En este punto las propiedades intensivas de las fases son idénticas. la envolvente de fases resulta de unir las curvas de puntos de burbujeo

y puntos de rocío. En los puntos

de

burbujeo el sistema (mezcla de hidrocarburos) se encuentra en fase líquida en equilibrio

con una cantidad infinitesimal (burbuja) de gas. En los puntos de rocío el sistema

se

encuentra en fase gaseosa en equilibrio con una cantidad infinitesimal (gota) de líquido. Al punto donde se unen las curvas de burbujeo y rocío, se denomina punto crítico.

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La posición relativa de los puntos cricondembárico y punto crincondertermico con respecto al punto crítico depende de la composicion del sistema.

A las condiciones del punto crítico, las propiedades intensivas del gas y líquido son idénticas

La envolvente de fases divide el diagrama en tres regiones: La del líquido que está situada fuera de la envolvente y a la izquierda de la temperatura cntica; la del gas que también está fuera de la envolvente pero a la derecha de la temperatura crítica y

la de dos fases que se encuentra dentro de la envolvente y donde se hallan REALIZADO POR: ING. JACLYN IIERNANDEZ DE RUIZ

en

PROCESAMIENTO DE GAS Y PETROIEO II

equilibrio el gas y el líquido. En esta región se observan las líneas de isocalidad que son líneas que unen puntos de igual porcentaje volumétrico de líquido en la mezcla líquido-gas. De esta forma, las curvas de burbujeo l}Oo/a

y rocío son líneas de

y 0% de líquido, respectivamente. Todas estas curvas de isocalidad también

convergen en el punto crítico.

A mayor profundidad de los yacimientos las mezclas de hidrocarburCIs

se encuentran en

fase líquida cerca del punto crítico (crudos volátiles de alto encogimiento) o en fase gaseosa

(gas condensado, gas húmedo

o seco). Los fluidos obtenidos en superficie de estos

yacimientos, son el resultado de cambios termodinamicos que sufre la mezcla original de hidrocarburos en su trayectoria desde el yacimiento hasta el sistema de separación en la superficie. Cuatro factores fisicos controlan el comportamiento de fases de mezclas de hidroc¿rburos:

{. t

Presión.

Atracción molecular.

.i.

Energía cinética (movimiento molecular asociado con temperatura).

*

Repulsión molecular.

La presión y la atracción molecular tienden a mantener las moléculas juntas, de esta m¡rnera, mientras mayor sean estas fuerzas mayor es la tendencia de los hidrocarburos a aumentar su densidad. Las fuerzas de atracción molecular son directamente proporcionales a la masa de las mole