DIMATE, Diego Alberto (Km. 7 Via Piedecuesta-Bucaramanga, Piedecuesta, Santander, CO)
ORTIZ CANCINO, Olga Patricia (Km. 7 Via Piedecuesta-Bucaramanga, Piedecuesta, Santander, CO)
CAICEDO, Javier (Km. 7 Via Piedecuesta-Bucaramanga, Piedecuesta, Santander, CO)
DIAZ, Jairo Antonio (Km. 7 Via Piedecuesta-Bucaramanga, Piedecuesta, Santander, CO)
FORERO SANABRIA, Jorge Enrique (Km. 7 Via Piedecuesta-Bucaramanga, Piedecuesta, Santander, CO)
DIMATE, Diego Alberto (Km. 7 Via Piedecuesta-Bucaramanga, Piedecuesta, Santander, CO)
ORTIZ CANCINO, Olga Patricia (Km. 7 Via Piedecuesta-Bucaramanga, Piedecuesta, Santander, CO)
CAICEDO, Javier (Km. 7 Via Piedecuesta-Bucaramanga, Piedecuesta, Santander, CO)
DIAZ, Jairo Antonio (Km. 7 Via Piedecuesta-Bucaramanga, Piedecuesta, Santander, CO)
| REIVINDICACIONES 1. Dispositivo para la separación de sólidos suspendidos en una corriente líquida, caracterizado porque comprende: a) un tanque (1) cilindrico; b) un sistema de admisión y separación (3) que consta de un ducto principal (4) que a su vez comprende una serie de ductos en su parte superior (5) e inferior (6) de menor diámetro que dicho ducto principal (4), los cuales están distribuidos uniformemente a lo largo del mismo; y c) un ducto de alimentación (2) para dicho sistema de admisión y separación. 2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el ducto principal (4) tiene una longitud de entre Y2 y ¾ del diámetro Del tanque. 3. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la serie de ductos superiores (5) comprende entre 1 a de 21 ductos, preferiblemente entre 5 y 9 ductos. 4. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la serie de ductos inferiores (6) comprende entre 1 y mas de 21 ductos, preferiblemente entre 5 y 7 ductos 5. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los ductos inferiores (6) tienen diámetro igual o mayor a los ductos superiores (5) pero inferior al del ducto principal (4). 6. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque los ductos superiores (5) tienen una longitud igual a entre y 2/3 de la longitud del ducto principal y un diámetro entre 3/4 y menos de 1/10 del diámetro del ducto principal 7. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los ductos inferiores (6) tienen una longitud y un diámetro entre 0.7 y 1.3 veces el diámetro y la longitud de los ductos superiores (5). 8. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque que tanto los ductos superiores (5) como los ductos inferiores (6) se encuentran dispuestos de manera no axial al ducto principal (4). 9. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los ductos superiores (5) y los ductos inferiores (6) opcionalmente comprenden ductos más pequeños en su parte superior e inferior, dispuestos de manera no axial a los mismos. 10. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los ductos superiores (5) y los ductos inferiores (6) presentan perforaciones tanto en su parte superior (7) como en su parte inferior (8). 11. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque los ductos superiores presentan entre 1 y mas de 21 perforaciones en su parte superior (7), preferiblemente entre 5 y 7 perforaciones, y entre 1 y mas de 21 perforaciones en su parte inferior (8), preferiblemente entre 4 y 6, donde dichas perforaciones, tanto superiores como inferiores, se encuentran distribuidas uniformemente a lo largo de dichos ductos superiores (5). 12. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque el diámetro de las perforaciones tanto superiores (7) como inferiores (8) es uniforme y equivale a entre 2/3 y 1/10 del diámetro de dichos ductos superiores. 13. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque los ductos inferiores (6) comprenden perforaciones en su parte superior (7) e inferior (8). 14. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque dichos ductos inferiores (6) presentan entre 1 y mas de 21 perforaciones en su parte inferior (8), preferiblemente entre 5 y 7 perforaciones, y entre 1 y mas de 21 perforaciones en su parte superior (7), preferiblemente entre 4 y 6 perforaciones, donde dichas perforaciones, tanto superiores como inferiores, se encuentran distribuidas uniformemente a lo largo de dichos ductos superiores (6). 15. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque el diámetro de las perforaciones tanto superiores (7) como inferiores (8) es uniforme y equivale a entre 2/3 y 1/10 del diámetro de dichos ductos inferiores. 16. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los ductos superiores (5) y los ductos inferiores (6) se encuentran unidos al ducto principal en puntos de unión (9, 10). 17. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque los puntos de unión a los ductos superiores (9) tienen un diámetro entre 1/5 y 1/3 del diámetro del ducto principal, en tanto que los puntos de unión a los ductos inferiores (10) tienen un diámetro entre 1 y 1.5 veces el diámetro de los puntos de unión a los ductos superiores (9)· 18. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el tanque (1) tiene una altura entre 2 y mas de 10 veces su diámetro. 19. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque la parte inferior del tanque (1) tiene una forma cónica con una altura equivalente a entre l/3 y l/10 de la altura total del tanque. 20. El dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la base del tanque se encuentra una válvula de salida (11) que regula la remoción de los sólidos depositados en el fondo del tanque. 21. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque la parte superior del tanque comprende una válvula de salida (12) que regula el flujo de líquido libre de sólidos suspendidos, que asciende a la parte alta del tanque (1). 22. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, donde el sistema de admisión y separación (3) se encuentra ubicado en el tercio superior del tanque (1). 23. El dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el ducto principal (4) tiene el extremo opuesto al ducto de alimentación (2) cerrado. |
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona con un sistema para la separación del petróleo del agua y sólidos de producción de densidad mayor al petróleo producido, tales como arena, arcillas, cuarzos, sales y otros tipos de mezclas de materiales líquidos con materiales sólidos.
ANTECEDENTES
En el proceso de la extracción de petróleo del subsuelo siempre existe el problema de la presencia de sólidos y agua de producción en la corriente del mismo, particularmente cuando se esta llegando al límite de la vida útil del pozo. La arena y el agua se separan del petróleo de manera natural por efecto de la gravedad, donde la arena y el agua se decantan y se pueden retirar del fondo de cualquier depósito.
Este proceso de separación natural es muy lento cuando se trata de separar grandes volúmenes de petróleo contaminado con arena y agua, a menos que se empleen grandes tanques o pozos de sedimentación. El costo de construir y mantener tales estructuras hace que esta opción sea muy poco práctica, particularmente en los campos de exploración donde el espacio disponible es limitado.
En procura de encontrar otras alternativas, se han desarrollado múltiples sistemas para limpiar el petróleo y remover el agua, la arena y otros sólidos suspendidos en él, permitiendo así obtener un petróleo crudo relativamente limpio, que no va a generar efectos indeseables en los oleoductos y en otros sistemas de transporte y almacenamiento que entran en contacto con el petróleo. La mayoría de los sistemas de separación buscan mejorar la tasa a la cual se separa la arena y el agua del petróleo, pero estos requieren de grandes superficies y no son fáciles de construir en zonas cercanas a los pozos de extracción.
Con el fin de reducir la necesidad del uso de grandes superficies o tanques de sedimentación de gran capacidad, los inventores de la presente invención han desarrollado un sistema innovador para mejorar la velocidad y tasa de separación del agua y los sólidos del petróleo, en este proceso no solo se usa la separación gravitacional sino las fuerzas de inercia, los diferenciales de cantidad de movimiento y las fuerzas de arrastre que ejercen los líquidos a los sólidos en el suspendidos. Esto es que también se usa energía del movimiento del agua presente en la corriente de petróleo proveniente del pozo de extracción para acelerar la separación de la arena y el petróleo.
La presente invención se basa en la dinámica de los materiales con diferentes gravedades específicas con el fin de promover la separación de la arena y otros sólidos suspendidos de una corriente de petróleo. El principio consiste básicamente en hacer fluir la corriente de los fluidos de producción recién extraída del pozo por un espacio en donde se potencian las diferencias de fuerzas de inercia, cantidad de movimiento y arrastre con el fin de propiciar el contacto entre el agua presente en la corriente y los sólidos suspendidos, logrando así una separación de los sólidos y propiciando su separación por efecto de la gravedad. Este sistema tiene como una de sus características principales que la separación es dinámica y estable o sea que no hay acumulación de materiales en el sistema de tratamiento.
La solicitud de patente WO 2004/004863 enseña un proceso para la separación de arena del petróleo en el cual se emplea un tanque pequeño en el cual se fomenta la separación de la arena mediante el uso de irradiación ultrasónica para llevar a cabo la separación en un tanque horizontal relativamente pequeño. Dicho proceso es tecnológicamente complejo y costoso de mantener, por lo que es necesario encontrar una solución diferente de menor costo.
Por otro lado, la solicitud de patente US 5.770.078 describe un aparato para separar mezclas de líquidos y partículas finas suspendidas en estos. El aparato del arte previo consiste de un tanque vertical en la parte lata del cual se coloca una lámina perforada, debajo de la cual se desprenden una serie de mamparas que forman una retícula. El líquido con las partículas suspendidas ingresa por la parte baja del tanque y asciende, pasando por la retícula de mamparas y por la lámina perforada, saliendo por la parte superior del tanque con un contenido menor de partículas suspendidas. Si bien dicho sistema es eficiente para remover partículas suspendidas en fluidos poco viscosos, presenta problemas de obstrucción cuando se emplean fluidos como el petróleo crudo mezclado con arena. Además, el dispositivo del arte previo no permite retirar de manera simultánea parte del agua comprendida en la corriente de petróleo crudo.
Por lo tanto, existe la necesidad de un sistema que permita trabajar con fluidos altamente viscosos y que además posibilite la remoción no solo de los sólidos suspendidos sino también del agua presente en corrientes de petróleo crudo. RESUMEN
La presente invención se dirige a un tanque desarenador que comprende un sistema de entrada que consiste de un ducto principal por el que se alimenta una corriente de petróleo proveniente de un pozo de extracción. Dicho ducto tiene en la parte superior un arreglo de 1 a 21 ductos de menor diámetro, dispuestos de manera transversal al ducto principal y distribuidos de manera uniforme a lo largo del mismo. También comprende en su parte inferior un arreglo de 1 a 21 ductos del mismo o mayor diámetro de los que se encuentran en la parte superior, dispuestos a su vez de manera transversal al ducto principal y distribuidos de manera uniforme a lo largo del mismo. El número de ductos presente en la parte superior e inferior del ducto principal depende esencialmente de las necesidades de separación y el caudal a manejar.
Los ductos menores ubicados en la parte superior e inferior del ducto principal pueden a su vez comprender ductos aún más pequeños ubicados en las partes superior e inferior de los mismos, respectivamente. Los ductos en el lado superior del ducto principal comprenden una serie de perforaciones en su lado superior e inferior, distribuidas uniformemente a lo largo de los mismos. Estas perforaciones pueden ser del mismo o de mayor diámetro en la parte inferior en comparación con la parte superior. Lo mismo sucede con los ductos que se encuentran en la parte inferior del ducto principal. El ducto principal se encuentra abierto en uno de sus extremos y generalmente cerrado en el otro.
Este arreglo de tuberías ubicado en el tercio superior de un tanque de separación cuya altura equivale de a y 10 veces su diámetro, el cual a su vez comprende un fondo en forma cónica, por el cual se retira la arena sedimentada. Por la parte superior del tanque se remueve el petróleo libre de arena y, con menor contenido de , agua y otros sólidos suspendidos que en la corriente original. .
De acuerdo con el sistema propuesto, la separación de la parte líquida y los sólidos suspendidos en la misma se lleva a cabo en un área relativamente pequeña y un trayecto relativamente corto en comparación con los sistemas convencionales empleados en el estado del arte, a un costo de instalación y manejo mucho menor y con un rendimiento de separación mayor al 50% superior en relación con el tiempo empleado. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 muestra una vista lateral del tanque de separación de la presente solicitud;
La figura 2 muestra una vista en perspectiva del sistema de admisión y separación del tanque de la presente invención;
La figura 3 muestra una vista superior del sistema de admisión y separación del tanque de la presente invención;
La figura 4 muestra una vista inferior del sistema de admisión y separación del tanque de la presente invención
La figura 5 muestra una vista de corte de sección transversal del sistema de admisión de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Aunque la invención se divulga para la separación de petróleo y materiales sólidos suspendidos en el mismo, el técnico con habilidad ordinaria en la materia entenderá que es posible realizar ajustes a la misma sin alejarse de su alcance original permitiendo la separación de otras corrientes. Por lo tanto, por razones de conveniencia únicamente, la presente invención se base en la separación de una corriente de petróleo fresca proveniente de un pozo de extracción.
La figura 1 es una vista lateral del tanque de separación (1) construido de acuerdo con una modalidad de la presente invención, en el cual la corriente de entrada ingresa al sistema de admisión y separación (3) por un ducto de alimentación (2) a una velocidad tal que garantiza un flujo adecuado. El sistema de admisión y separación consiste de un ducto principal (4) el cual tiene una longitud de entre Y2 y ¾ del diámetro del tanque este diámetro debe ser calculado para que la aceleración centrípeta de las partículas sea la óptima para que se produzca la remoción de las partículas más pequeñas que se desean separar del fluido en el sistema ( hasta 100 micrones)
Dicho ducto principal (4) comprende en la parte superior una serie de ductos superiores (5), dicha serie tiene entre 1 a 21 ductos, preferiblemente entre 5 y 9 ductos, distribuidos uniformemente a lo largo del ducto principal (4). Dichos ductos superiores (5) tienen un diámetro menor al del ducto principal (4).
Así mismo, el ducto principal (4) comprende en la parte inferior una serie de ductos inferiores (6) cuyo número ductos está entre 1 y 21 ductos, preferiblemente entre 5 y 7 ductos, distribuidos uniformemente a lo largo del ducto principal (4). Dichos ductos superiores (6) tienen un diámetro igual o mayor al de los ductos de la parte superior pero un diámetro cuya área sea del 30 al 50 % inferior a la del ducto principal . En otra modalidad preferida, los ductosuperiores (5) y los ductos inferiores (6) pueden a su vez comprender ductos más pequeños en su parte superior e inferior, dispuestos de manera transversal a los mismos.
Los ductos superiores (5) tienen una longitud igual a entre i y 2/3 de la longitud del ducto principal y un diámetro entre 3/4 y un 1/10 del diámetro del ducto principal (4). Por otro lado, los ductos inferiores (6) tienen una longitud y un diámetro entre 0.7 y 1.3 veces el diámetro y la longitud de los ductos superiores (5).
En la figura 2 se puede apreciar una vista del sistema de admisión, en la cual se puede observar que los tanto ductos superiores (5) como los ductos inferiores (6) se encuentran dispuestos de manera no axial al ducto principal (4) y presentan perforaciones modificadas tanto en su parte superior (7) como en su parte inferior (8).
Los ductos superiores presentan entre 1 y 10 perforaciones en su parte superior (7), preferiblemente entre 5 y 7 perforaciones (7), y entre 1 y mas de 21 perforaciones en su parte inferior (8), preferiblemente entre 4 y 6 perforaciones (8), donde dichas perforaciones tanto superiores como inferiores se encuentran distribuidas uniformemente a lo largo de dichos ductos superiores (5). El diámetro de las perforaciones tanto superiores como inferiores es uniforme y equivale a entre 2/3 y 1/10 del diámetro de dichos ductos superiores (5).
Por otro lado, los ductos inferiores (6) también comprenden perforaciones en su parte superior (7) e inferior (8). Dichos ductos inferiores (6) presentan entre 1 y mas de 21 perforaciones en su parte inferior (8), preferiblemente entre 5 y 7 perforaciones (8), y entre 1 y mas de 21 perforaciones en su parte superior (7), preferiblemente entre 4 y 6 perforaciones (7). El diámetro de las perforaciones tanto superiores como inferiores es uniforme y equivale a entre 2/3 y 1/10 del diámetro de dichos ductos inferiores (6).
Las figuras 3 y 4 muestran un detalle de una modalidad del sistema de admisión y separación (3) de la presente invención. En estas figuras se puede apreciar la distribución de los orificios tanto inferiores (8) como superiores (7) en los ductos superiores (5) y los ductos inferiores (6) de acuerdo a una modalidad de la presente invención. La figura 5 muestra un corte de la sección transversal del sistema de admisión y separación de la presente invención, en el cual se pueden apreciar los puntos de unión del ducto principal (4) a los ductos superiores (5) y a los ductos inferiores (6). Los puntos de unión a los ductos superiores (9) tienen un diámetro entre 1 /5 y 1 /3 del diámetro del ducto principal, en tanto que los puntos de unión a los ductos inferiores (10) tienen un diámetro entre 1 y 1.5 veces el diámetro de los puntos de unión a los ductos superiores (9).
El tanque de separación (1) tiene una altura entre 2 y 5 veces su diámetro y la parte inferior del mismo tiene una forma cónica con una altura equivalente a entre 1/3 y 1/10 de la altura total del tanque. En la base del tanque se encuentra una válvula de salida (11) que regula la remoción de los sólidos depositados en el fondo del tanque. Adicionalmente, la parte superior del tanque comprende una válvula de salida (12) que regula el flujo de líquido libre de sólidos suspendidos que asciende a la parte alta del tanque (1).
Sin querer ceñirse a una teoría específica, el solicitante propone el siguiente principio de operación para el sistema de su invención. El petróleo proveniente del pozo entra al tanque por el ducto de alimentación a una velocidad tal que garantiza un flujo adecuado para la separación. A esta velocidad y en el espacio reducido del ducto principal (4), las moléculas de agua libre presentes en la corriente de petróleo comienzan a colisionar con las partículas de sólidos suspendidos en dicha corriente fomentando la separación y el arrastre de los mismos. De igual manera, debido al flujo las partículas de sólidos suspendidos de mayor tamaño se decantan y arrastran las partículas más pequeñas. Por los orificios en la parte inferior del ducto principal (10) sale una corriente rica en sólidos suspendidos y agua capturada por dichos sólidos, en tanto que por los orificios de la parte superior (9) sale una corriente rica en petróleo. El contenido de sólidos suspendido disminuye a lo largo del ducto principal, de tal manera que al final de dicho ducto la presencia de sólidos en la corriente es mínima.
Este proceso se repite nuevamente en los ductos inferiores (6) y superiores (5) unidos al ducto principal. En los ductos inferiores (6) los sólidos suspendidos fomentan aún más la separación de sólidos y agua de la corriente de petróleo, en tanto que en los ductos superiores (5) el petróleo al ser forzado por un área aún menor promueve la unión de las gotas de agua dispersas y los sólidos suspendidos restantes, logrando su separación. Por lo tanto, el dispositivo de la presente invención no solo remueve sólidos suspendidos en corrientes líquidas, sino también mejora la remoción de agua de corrientes de petróleo crudo recién extraído del pozo a un costo menor y en un área superficial mucho más pequeña que los sistemas empleados convencionalmente en el estado del arte.
La invención aquí descrita corresponde a una modalidad preferida de la misma, para el técnico con habilidad ordinaria en la materia será posible llevar a cabo modificaciones y alteraciones al objeto de la presente invención sin alejarse del alcance de la misma. La anterior descripción no debe ser considerada como limitante, ya que la invención será debidamente limitada por el capítulo reivindicatorío a continuación.
Next Patent: BIODEGRADABLE FILMS