Extraccion del gas natural:
El gas natural, tal como lo usan los consumidores, es muy diferente del gas natural que se lleva desde el subsuelo hasta la boca del pozo. Aunque el procesamiento de gas natural es en muchos aspectos menos complicado que el procesamiento y refinación del petróleo crudo, es igualmente necesario antes de su uso por los usuarios finales.
El gas natural utilizado por los consumidores está compuesto casi por completo de metano. Sin embargo, el gas natural que se encuentra en la boca del pozo, aunque todavía está compuesto principalmente de metano, no es de ninguna manera tan puro. El gas natural crudo proviene de tres tipos de pozos: pozos de petróleo, pozos de gas y pozos de condensación. El gas natural que proviene de los pozos de petróleo se denomina típicamente ‘gas asociado’. Este gas puede existir separado del petróleo en la formación (gas libre) o disuelto en el petróleo crudo (gas disuelto). El gas natural de los pozos de gas y condensado, en los que hay poco o nada de petróleo crudo, se denomina “gas no asociado”. Los pozos de gas típicamente producen gas natural en bruto por sí mismo, mientras que los pozos de condensado producen gas natural libre junto con un condensado de hidrocarburo semilíquido. Cualquiera sea la fuente del gas natural, una vez separado del petróleo crudo (si está presente), comúnmente existe en mezclas con otros hidrocarburos; principalmente etano, propano, butano y pentanos. Además, el gas natural crudo contiene vapor de agua, sulfuro de hidrógeno (H2S), dióxido de carbono, helio, nitrógeno y otros compuestos. Para conocer los conceptos básicos del gas natural, incluida su composición, haga clic aquí.
El procesamiento de gas natural consiste en separar todos los diversos hidrocarburos y fluidos del gas natural puro, para producir lo que se conoce como gas natural seco de ‘calidad de tubería’. Los principales conductos de transporte generalmente imponen restricciones a la composición del gas natural permitido en la tubería. Eso significa que antes de que el gas natural pueda ser transportado, debe ser purificado. Si bien el etano, el propano, el butano y los pentanos deben eliminarse del gas natural, esto no significa que sean todos ‘productos de desecho’.
De hecho, los hidrocarburos asociados, conocidos como ‘líquidos de gas natural’ (LGN), pueden ser subproductos muy valiosos del procesamiento de gas natural. Los LGN incluyen etano, propano, butano, isobutano y gasolina natural. Estos NGL se venden por separado y tienen una variedad de usos diferentes; incluida la mejora de la recuperación de petróleo en los pozos de petróleo, el suministro de materias primas para refinerías de petróleo o plantas petroquímicas, y como fuentes de energía.
Una planta de procesamiento de gas natural
Fuente: Duke Energy Gas Transmission Canada
Mientras que algunos de los procesos necesarios se pueden realizar en o cerca de la boca del pozo (procesamiento de campo), el procesamiento completo del gas natural tiene lugar en una planta de procesamiento, generalmente ubicada en una región productora de gas natural. El gas natural extraído se transporta a estas plantas de procesamiento a través de una red de tuberías colectoras, que son tuberías de baja presión y diámetro pequeño. Un complejo sistema de recolección puede consistir en miles de millas de tuberías, interconectando la planta de procesamiento a más de 100 pozos en el área. De acuerdo con Gas Facts 2000 de la American Gas Association, hubo un estimado de 36,100 millas de oleoductos del sistema de recolección en los Estados Unidos en 1999.
Además del procesamiento realizado en la boca del pozo y en las plantas de procesamiento centralizadas, algunas veces el procesamiento final también se realiza en “plantas de extracción a horcajadas”. Estas plantas están ubicadas en los principales sistemas de tuberías. Aunque el gas natural que llega a estas plantas de extracción a horcajadas ya es de calidad de tubería, en ciertos casos todavía existen pequeñas cantidades de LGN, que se extraen en las plantas de popa.
La práctica real de procesar gas natural para canalizar los niveles de calidad del gas seco puede ser bastante compleja, pero generalmente involucra cuatro procesos principales para eliminar las diversas impurezas:
- Eliminación de aceite y condensado
- Remoción de agua
- Separación de líquidos de gas natural
- Eliminación de azufre y dióxido de carbono
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Además de los cuatro procesos anteriores, los calentadores y depuradores están instalados, generalmente en la cabeza del pozo o cerca de ella. Los depuradores sirven principalmente para eliminar la arena y otras impurezas de partículas grandes. Los calentadores aseguran que la temperatura del gas no baje demasiado. Con el gas natural que contiene incluso pequeñas cantidades de agua, los hidratos de gas natural tienden a formarse cuando las temperaturas bajan. Estos hidratos son compuestos sólidos o semisólidos, parecidos a cristales de hielo. Si estos hidratos se acumulan, pueden impedir el paso de gas natural a través de válvulas y sistemas de recolección. Para reducir la aparición de hidratos, típicamente se instalan pequeñas unidades de calefacción a gas natural a lo largo de la tubería de recolección donde sea probable que se formen hidratos.
Eliminación de aceite y condensado
Para procesar y transportar gas natural disuelto asociado, debe separarse del aceite en el que se disuelve. Esta separación del gas natural del petróleo se realiza con mayor frecuencia utilizando equipos instalados en la cabeza del pozo o cerca de ella.
El proceso real utilizado para separar el petróleo del gas natural, así como el equipo que se utiliza, puede variar ampliamente. Aunque el gas natural de calidad de tubería seca es prácticamente idéntico en diferentes áreas geográficas, el gas natural crudo de diferentes regiones puede tener diferentes composiciones y requisitos de separación. En muchos casos, el gas natural se disuelve en el petróleo subterráneo principalmente debido a la presión bajo la que se encuentra la formación. Cuando se produce este gas natural y aceite, es posible que se separe por sí mismo, simplemente debido a la disminución de la presión; al igual que abrir una lata de refresco permite la liberación de dióxido de carbono disuelto. En estos casos, la separación de petróleo y gas es relativamente fácil, y los dos hidrocarburos se envían por separado para su posterior procesamiento. El tipo más básico de separador se conoce como un separador convencional. Consiste en un simple tanque cerrado, donde la fuerza de la gravedad sirve para separar los líquidos más pesados, como el petróleo, y los gases más ligeros, como el gas natural.
Ingenieros de Procesamiento de Gas
Fuente: ChevronTexaco Corporation
Sin embargo, en ciertos casos, se necesita equipo especializado para separar el petróleo y el gas natural. Un ejemplo de este tipo de equipo es el Separador de baja temperatura (LTX). Esto se usa con mayor frecuencia para pozos que producen gas a alta presión junto con petróleo crudo ligero o condensado. Estos separadores usan diferenciales de presión para enfriar el gas natural húmedo y separar el aceite y el condensado. El gas húmedo ingresa al separador, siendo enfriado ligeramente por un intercambiador de calor. El gas luego viaja a través de un líquido de alta presión ‘knockout’, que sirve para eliminar cualquier líquido en un separador de baja temperatura. El gas fluye luego a este separador de baja temperatura a través de un mecanismo de estrangulación, que expande el gas cuando ingresa al separador. Esta rápida expansión del gas permite la disminución de la temperatura en el separador. Después de la eliminación del líquido, el gas seco viaja a través del intercambiador de calor y se calienta con el gas húmedo entrante. Al variar la presión del gas en varias secciones del separador, es posible variar la temperatura, lo que hace que el aceite y algo de agua se condensen fuera de la corriente de gas húmedo. Esta relación básica presión-temperatura también puede funcionar en reversa, para extraer gas de una corriente de aceite líquido.
Remoción de agua
Además de separar el aceite y algo de condensado de la corriente de gas húmedo, es necesario eliminar la mayor parte del agua asociada. La mayor parte del agua líquida y libre asociada con el gas natural extraído se elimina mediante métodos de separación simples en o cerca de la cabeza del pozo. Sin embargo, la eliminación del vapor de agua que existe en la solución en el gas natural requiere un tratamiento más complejo. Este tratamiento consiste en “deshidratar” el gas natural, que generalmente involucra uno de dos procesos: absorción o adsorción.
La absorción ocurre cuando el vapor de agua es eliminado por un agente deshidratante. La adsorción ocurre cuando el vapor de agua se condensa y se recolecta en la superficie.