PREVENCIÓN DE LA FORMACIÓN DE HIDRATOS Y OTRAS OBSTRUCCIONES EN DUCTOS MEDIANTE INYECCIÓN DE PRODUCTOS QUÍMICOS

Las condiciones de frío plantean una serie de problemas particulares para la infraestructura de petróleo y gas natural, entre los cuales el congelamiento es uno especialmente grave. Cuando se produce congelamiento en las tuberías, el hielo puede causar obstrucciones de flujo y dañar los componentes del sistema. Un flujo lento puede reducir los volúmenes que circulan por las tuberías y aumentar los picos de presión en todo el sistema.

Para evitar problemas de congelamiento, muchos operadores de ductos utilizan sistemas de inyección de productos químicos, en los que se inyecta una cantidad controlada de metanol o un producto similar en la tubería o el pozo. El producto químico actúa como anticongelante al reducir el punto de rocío del metano o del agua, lo que impide que se formen hidratos de metano o hielo que bloqueen la línea.

Condiciones de congelamiento

El congelamiento de ductos puede ocurrir principalmente de dos formas. Si hay partículas de agua, puede formarse hielo en las corrientes de gas a temperaturas inferiores a 32 °F, el punto de congelamiento del agua. El congelamiento también puede ocurrir mediante la formación de hidratos de metano, forma particular de hielo de metano que se puede congelar a temperaturas superiores a 32°F, dependiendo de la temperatura, la presión y las propiedades específicas del gas. 

La caída de presión y las restricciones de caudal pueden contribuir al congelamiento. A medida que baja la temperatura, también lo hace la presión.  Mientras una corriente de flujo de gas puede funcionar normalmente con una temperatura interna superior a la de congelamiento y una temperatura externa inferior al congelamiento, la temperatura interna podría caer por debajo del congelamiento con una reducción de la presión. Si el gas contiene vapor de agua o condensado, puede ocurrir congelamiento. 

Inhibición del congelamiento con tecnología

Se han utilizado diversas técnicas para evitar el congelamiento y la formación de hidratos. Un método consiste en eliminar el agua libre y disuelta del sistema mediante separadores, deshidratadores de glicol, tamices moleculares u otros métodos. Esta técnica puede no ser viable en lugares remotos o de acceso limitado. Las temperaturas y presiones se pueden ajustar para evitar la formación de hidratos y mantener fluidas todas las fases. Esto a menudo requiere importantes ajustes operativos y un monitoreo permanente, y puede resultar imposible en el fondo marino o en lugares remotos.

La inyección de productos químicos puede ser una forma confiable y cuantificable de evitar el congelamiento. Se pueden inyectar inhibidores en el ducto o en el pozo en concentraciones específicas para reducir la probabilidad y la aparición de congelamiento.

Bombas para inyectores de productos químicos

Gracias a la tecnología moderna, los productos químicos inyectados se pueden controlar y monitorear con precisión, a menudo mediante equipos remotos que no requieren presencia de personal en el lugar. Los productos químicos se dispensan con bombas de desplazamiento positivo diseñadas para adaptarse a distintos requerimientos de presión y caudal.

Las bombas eléctricas son las más utilizadas y funcionan con corriente alterna o continua. La generación solar de CC se puede utilizar en zonas remotas desconectadas donde el operador no puede utilizar gas de pozos para obtener energía neumática. Las bombas neumáticas pueden funcionar con gas natural o aire comprimido. Se pueden emplear en aplicaciones que requieren equipos en lugares peligrosos, que no tienen acceso a la red eléctrica de CA o en las que no es viable la generación solar.

La dosificación exacta de productos químicos es fundamental para inhibir con éxito el congelamiento. Una dosis insuficiente puede limitar la efectividad del inhibidor, mientras que una dosis excesiva puede generar residuos y costos excesivos. Al dimensionar las bombas, es importante conocer su volumen y presión de salida, así como también los requerimientos de compatibilidad química de los sellos. 

Los controladores son el cerebro

Los controladores funcionan como el "cerebro" de los sistemas de inyección de productos químicos y se pueden seleccionar en función de los requerimientos de potencia, los niveles de automatización deseados y otros factores. Pueden proporcionar un control simple temporizado para la inyección de productos químicos, un control de ciclo o un proceso de control de flujo adaptativo que mejore la precisión y garantice el flujo. Las inyecciones pueden ser controladas por una variedad de sensores de entrada 4-20mA; el más común es el de temperatura, con bombas que se activan a cierta temperatura y se desactivan a otra.  También está disponible el monitoreo y control remoto del sistema, con funciones de automatización de campos petroleros que incluyen monitoreo de niveles de tanques; medición de presión, caudal & temperatura; y detección de fugas.  

Sistema completo de inyección de productos químicos

Para completar el sistema de inyección de productos químicos, otros componentes podrían ser un panel solar, un soporte, baterías y un controlador de carga, si se utiliza energía solar.  Otros componentes también podrían incluir tanques de almacenamiento de productos químicos, tuberías, conexiones, columna de calibración y otros accesorios diversos. Tenga en cuenta que Graco no suministra tanques de productos químicos ni unidades de contención.

^{Sistema de inyección de productos químicos en un campo petrolífero}

Referencias

“How To Prevent Freezing In Gas Pressure Reducing Systems: Part One,” https://www.lowflowvalve.com/prevent-freezing-gas-pressure-reducing-systems-part-one/

"Freeze Protection for Natural Gas Pipeline Systems and Measurement Instrumentation," Tom Fay, Welker, Inc. https://asgmt.com/wp-content/uploads/pdf-docs/2011/1/T06.pdf

“Preventing Formation of Hydrate Plugs,” PetroWiki, https://petrowiki.org/Preventing_formation_of_hydrate_plugs