Proceso de separación de petróleo, gas y agua

El petróleo crudo del pozo suele ser una mezcla de petróleo, gas y agua. Para procesar el petróleo y sus componentes, el primer paso consiste en separar estos tres elementos. Dependiendo de si el crudo contiene gas o no, se requiere una separación bifásica o trifásica.

Los pozos con un contenido elevado de gas también presentan una presión elevada. En la planta de separación se reduce esta presión mediante los llamados separadores de alta presión y los separadores de media o baja presión. Se trata de un proceso continuo, en el que el líquido y el gas se introducen constantemente por la entrada del separador. El gas se libera por la parte superior y la mezcla de petróleo y agua se separa por gravedad y con productos químicos. La mezcla también contiene emulsión, que asimismo causa problemas en este proceso, aunque el problema de la emulsión y su solución se tratan en un capítulo aparte. Como el petróleo es más ligero que el agua, asciende, mientras que el agua desciende al mismo tiempo. Al llegar al extremo del separador, el petróleo y el agua se descargan por separado. Este proceso parece bastante sencillo, pero en realidad es una tarea difícil. Deben añadirse muchos productos químicos y, en ocasiones, se aplica calor para acelerar la separación y obtener líquidos lo más puros posible.

La separación bifásica funciona como la trifásica, salvo que no hay gas que deba eliminarse. Puede ser un proceso continuo, como el descrito anteriormente, o realizarse por lotes. En la separación por lotes, el crudo se introduce en tanques muy grandes, donde se almacena durante un tiempo determinado. Durante ese tiempo, la gravedad separa el petróleo, la emulsión y el agua. El agua, que es la más pesada, queda en el fondo; el petróleo, que es el más ligero, queda arriba; y en medio se encuentra la emulsión, una mezcla de petróleo y agua cuyo peso se sitúa entre el de ambos.

Después de cierto tiempo, normalmente horas, el crudo se ha separado y se bombea hacia otros procesos. El tiempo de permanencia en el tanque se conoce por experiencia, porque el crudo ya no se separará más aunque se almacene durante más tiempo. También aquí los problemas son mayores de lo que parecen. La calidad del petróleo suministrado puede variar según la situación en los pozos. El contenido de agua es a veces mayor o menor, etc. Por ello deben añadirse muchos productos químicos para acelerar el proceso y, al mismo tiempo, lograr una mejor separación, con componentes más puros, en menos tiempo.

La separación electrostática también se utiliza para separar crudo con un porcentaje de agua menor. Dentro del separador hay una malla de hilos metálicos que aplica un campo electrostático al líquido. Este campo eléctrico de alta tensión acelera la separación y produce agua y petróleo más puros. Estos equipos también presentan un inconveniente: el campo eléctrico debe ajustarse a la calidad y la composición del crudo entrante. Si el crudo cambia rápidamente, se depositan impurezas en la malla y el campo eléctrico colapsa. Esto obliga a detener el proceso y a realizar una limpieza antes de reiniciarlo. Además, mantener el campo eléctrico requiere mucha energía y el separador electrostático sigue necesitando numerosos productos químicos.

En muchos de estos separadores, Merus ha demostrado que mejora todos los objetivos de la separación. La separación mejora un 10 % o más. El tiempo de separación se reduce hasta un 50 %. La pureza del petróleo y del agua aumenta. El uso de productos químicos se optimiza: se necesita entre un 10 y un 30 % menos. Se producen muchos menos fallos del campo eléctrico. Además, muchos separadores trabajan al límite de su capacidad. Un mayor contenido de agua en el crudo exige procesar cada vez más líquido para producir la misma cantidad de petróleo crudo. Al mejorar la eficiencia y reducir el tiempo de separación, puede pasar más líquido por estas plantas. Indicar un retorno de la inversión (ROI) para esta aplicación es muy difícil y varía de una planta a otra. Si se consideran únicamente los ahorros en productos químicos, el retorno de la inversión se alcanza en tan solo unos días.