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ES2234893T3 - Tanque combinado de desgasifiacion y de flotacion. - Google Patents

Tanque combinado de desgasifiacion y de flotacion.

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ES2234893T3
ES2234893T3 ES01974571T ES01974571T ES2234893T3 ES 2234893 T3 ES2234893 T3 ES 2234893T3 ES 01974571 T ES01974571 T ES 01974571T ES 01974571 T ES01974571 T ES 01974571T ES 2234893 T3 ES2234893 T3 ES 2234893T3
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ES
Spain
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ES01974571T
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Stein Egil Oser D
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EPCON Norge AS
Original Assignee
EPCON Norge AS
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Publication date
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Abstract

Un tanque combinado de desgasificación y de flotación que consta de un tanque vertical esencialmente cilíndrico (1), una entrada colocada de forma tangencial (2), al menos una salida (3) para petróleo y gas situada en la parte superior del tanque, una salida (4) para agua situada en la parte inferior del tanque, y una pared interior cilíndrica y concéntrica que forma una zona de desgasificación y de flotación entre dicha pared interior concéntrica y la pared del tanque en la parte superior del tanque, en el que dicha pared cilíndrica concéntrica está formada como un cilindro interno (10) situado en la parte superior del tanque que deja un espacio abierto entre dicho cilindro y la parte superior del tanque, y que incluye de forma adicional un álabe guía de entrada (11) colocado entre el tanque (1) y el cilindro interno (10), dejando un espacio abierto entre el cilindro interno (10) y el álabe guía de entrada (11), y un medio para establecer una corriente de flujo en calma en torno a la salida (4) para agua.

Description

Tanque combinado de desgasificación y de flotación.
Campo de la invención
La presente invención hace referencia a la separación de una mezcla que está compuesta por agua, un fluido no miscible con agua que presenta una densidad inferior al agua y un gas, en dichos elementos constitutivos.
De forma específica, la presente invención hace referencia a un tanque combinado de desgasificación y de flotación, que resulta especialmente adecuado para su utilización en procesos de separación en los que la fase de agua que contiene petróleo y gas es separada en dichos elementos constitutivos.
La presente invención es aplicable a una amplia gama de sectores que engloban la industria del petróleo, con inclusión de la exploración y la producción de petróleo, el refinado, el transporte, el almacenamiento, la limpieza de tanques y/o equipos, etc.
Antecedentes de la invención
En la industria petrolífera, la producción de petróleo crudo implica el bombeo de una mezcla de petróleo, gas y agua desde los yacimientos subterráneos. En la cabeza de pozo generalmente se lleva a cabo una separación inicial, y el petróleo crudo que todavía contiene cierta cantidad de gas y de agua es tratado en uno o más separadores con el fin de eliminar más agua y gas antes de que el petróleo crudo esté preparado para su refinado.
En la producción de petróleo en mar abierto, la fase de agua procedente de la separación realizada en la cabeza de pozo o procedente de los separadores aplicados posteriormente es descargada generalmente en el mar después de una limpieza que implica la eliminación parcial del gas, el petróleo, los agentes químicos y otras impurezas. En la actualidad, dicha limpieza se lleva a cabo mediante la utilización de equipos de gran tamaño tales como los separadores de petróleo/gas, los tanques de flotación, los hidrociclones y los tanques de desgasificación que ocupan un espacio sustancial en las plataformas de producción.
Cuando los campos petrolíferos ya llevan tiempo siendo explotados, con frecuencia sucede que el volumen de agua que acompaña el petróleo es mucho mayor, por lo que la capacidad de tratamiento de agua a menudo se debe incrementar para tratar dichas cantidades cada vez mayores de agua.
Por otra parte, existe una preocupación general por la contaminación causada por la producción de petróleo en el mar, en especial, cuando la producción de petróleo se realiza en zonas que son consideradas como medioambientalmente frágiles, como las zonas árticas o las zonas de pesca. En la industria petrolífera existe el miedo de que se produzca una demanda de un límite significativamente inferior para la salida de petróleo, lo que haría que la producción de petróleo de una serie de yacimientos conocidos fuera inviable desde un punto de vista económico, si se continúan utilizando los equipos empleados en la actualidad. Por lo tanto, la industria y las autoridades han llevado a cabo grandes esfuerzos para reducir la salida de petróleo durante la producción petrolífera a unos precios asequibles.
En las plataformas de producción destinadas a una operación en mar abierto generalmente el espacio disponible es muy limitado. Por lo tanto, existen limitaciones muy estrictas en relación con el espacio disponible para la instalación de los nuevos equipos que se pueden requerir con el fin de tratar cantidades cada vez más elevadas de agua, en especial, si se pretenden cumplir las crecientes demandas medioambientales y reducir la contaminación. Se puede producir una limitación más estricta en materia de espacio si se considera el establecimiento de una producción petrolífera a nivel del lecho marino.
En la tecnología anterior se conocen varios separadores de petróleo-gas-agua. En US 4.424.068 se describe un separador y un método de separación para una mezcla de petróleo, gas y agua, tal y como puede ser recibida desde un pozo petrolífero. El separador presenta una configuración de recipiente dividido en cámaras de separación y equipado con un número de placas de desviación ("baffles") y un separador dinámico, en el que la mezcla de entrada cambia de dirección varias veces. A pesar de que este tipo de separador es conocido desde hace varios años, no parece haberse utilizado de forma amplia. Por otra parte, puesto que el separador consta de varias cámaras y de numerosas piezas, su mantenimiento requiere mucho tiempo y puede ocasionar interrupciones costosas de la producción de petróleo.
US 4.364.833 describe un separador que consta de un sector que contiene numerosas placas colocadas de forma horizontal y paralela, con el fin de lograr la coalescencia de las gotas pequeñas de petróleo en gotas de mayor tamaño, y un segundo sector que contiene numerosas placas colocadas de forma vertical y paralela con el fin de permitir que las gotas de petróleo de mayor tamaño que se han formado de este modo se eleven hasta la parte superior donde forman una capa de petróleo que es recogido. Puesto que el separador contiene una serie de pasos estrechos entre las placas paralelas, dichos pasos son vulnerables a la obturación debido a los sólidos contenidos en el flujo de entrada, lo que puede ocasionar interrupciones con fines de limpieza.
US 3.797.203 describe un separador que contiene una serie de tamices formados de manera cónica sobre cuya superficie se logra la coalescencia de las gotas pequeñas de petróleo en gotas de petróleo de mayor tamaño que se elevan hasta la parte superior del separador donde pueden ser recogidas como una fase de petróleo.
WO 99/20873 describe una caja de fangos que se puede colocar en un pozo petrolífero con el fin de eliminar las partículas más pesadas como, por ejemplo, la arena, antes de procesar de forma adicional el petróleo crudo. El dispositivo cuenta con una boca orientada hacia una sección relativamente estrecha del tanque con una conexión espacial en dirección a una sección relativamente ancha del tanque en la que se precipitan la arena y las partículas pesadas.
EP 350 906 A2 describe un separador de cámara anular que incluye una pluralidad de cámaras anulares coaxiales, y dicho separador resulta adecuado para el tratamiento de mezclas líquidas que constan de dos fases con diferentes densidades. EP 445 576 A2 describe del mismo modo un separador de cámara anular, y dicho separador resulta adecuado para el tratamiento de líquidos de dos fases que incluyen sólidos.
A pesar del número de separadores conocidos de petróleo-gas-agua, todavía existe una necesidad de contar con un separador mejorado de petróleo-gas-agua que permita una mejor separación de las fases, que no requiera espacios amplios, que se pueda operar de forma continua con unos requisitos reducidos de mantenimiento, y que se puedan fabricar y operar a unos precios moderados.
Descripción sumaria de la invención
Actualmente se ha descubierto que las citadas necesidades se pueden satisfacer mediante el uso de un tanque combinado de desgasificación y de flotación que consta de un tanque vertical esencialmente cilíndrico (1), una entrada colocada de manera tangencial (2), al menos una salida (3) para el gas y el petróleo situada en la parte superior del tanque, una salida (4) para el agua situada en la parte inferior del tanque, y una pared interior concéntrica y cilíndrica que forma una zona de flotación y de desgasificación entre dicha pared interna concéntrica y la pared del tanque en la parte superior de dicho tanque, en el que la pared interior concéntrica y cilíndrica está formada como un cilindro interno situado en la parte superior del tanque que deja un espacio abierto entre dicho cilindro y la parte superior del tanque, y que incluye de forma adicional un álabe guía de entrada (11) colocado entre el tanque (1) y el cilindro interno (10) que deja un espacio abierto entre el cilindro interno (10) y el álabe guía de entrada (11), y un medio para estabilizar un flujo de caudal en calma en torno a la salida (4) para agua.
Se ha demostrado que el tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la presente invención es capaz de llevar a cabo la separación deseada de una fase de petróleo/gas de una fase de agua con una eficacia sorprendentemente elevada. En estado de uso para el tratamiento de agua en la producción de petróleo, el petróleo y el gas restantes pueden ser eliminados de la fase de agua de salida, proporcionando un efluente con un contenido muy reducido de hidrocarburos al tiempo que se eliminan de forma simultánea la arena y otros materiales particulados. Por otra parte, puesto que la capacidad de tratamiento es muy elevada, los requisitos de espacio son muy modestos en relación con la cantidad de agua tratada.
En otra materialización, el tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la presente invención consta de un tanque vertical esencialmente cilíndrico (1), una entrada colocada de forma tangencial (2), una salida (3) para el gas y el petróleo situada en la parte superior del tanque, una salida (4) para el agua situada esencialmente en el centro de la parte inferior, y una primera placa de desviación vertical colocada de forma esencialmente concéntrica (5) que se extiende desde la parte superior del tanque y que deja un paso para el agua en la parte inferior del tanque y un paso para el gas en la parte superior del tanque, y una placa de desviación vertical y cilíndrica esencialmente concéntrica (6) con un diámetro más pequeño que la primera placa de desviación (5) que se extiende desde la parte inferior del tanque y que deja un paso en la parte superior del tanque, y que incluye de forma adicional un álabe guía de entrada (11) que se encuentra en conexión con la entrada (2) y que deja un espacio abierto entre el álabe guía de entrada (11) y la primera placa de desviación (5).
En otra materialización preferente, existe una unidad de filtrado, como, por ejemplo, una unidad del tipo filtro de adsorción, que está conectada con la salida del tanque combinado de desgasificación y de flotación, y dicha materialización permite lograr una eliminación muy elevada y eficaz de los hidrocarburos presentes en el agua.
El tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la presente invención resulta especialmente adecuado para tratar la fase de agua que se origina desde la cabeza de pozo o desde los separadores posteriores antes de que dicha fase de agua sea descargada al mar en las plantas de producción de petróleo en mar abierto.
Por lo tanto, el uso del tanque combinado de desgasificación y de flotación en la producción de petróleo constituye otro aspecto preferente de la invención.
Descripción sumaria de las figuras
La Figura 1 es una perspectiva seccional esquemática a través de un tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la invención.
La Figura 2 es una perspectiva seccional esquemática a través de un tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la invención y equipado con un tamiz colocado de forma central (7) y una salida para el fango (8), que ilustra el flujo en el tanque.
La Figura 3 es una perspectiva seccional esquemática a través de un tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la invención, en el que existe un cilindro interno (10) colocado esencialmente en la parte superior del tanque, que deja un espacio abierto entre el cilindro y la parte superior del tanque y que se extiende aproximadamente 2/3 hacia abajo en el interior del tanque. El tanque está equipado de forma adicional con un álabe guía de entrada (11) y una placa horizontal circular (12) situada en la parte inferior del tanque que deja un espacio abierto entre la placa y la pared del tanque.
La Figura 4 es un gráfico que corresponde al experimento indicado en el ejemplo y que ilustra la eficacia del tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la inven-
ción.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se basa en el reconocimiento de que la flotación de las gotas de petróleo se ve facilitada por la elevación simultánea de burbujas de gas. Puesto que el fluido de entrada del tanque realizado de conformidad con la presente invención es dirigido mediante un movimiento ascendente en espiral, se considera que, debido a la rotación, los elementos constitutivos más ligeros tales como las gotas de petróleo y las burbujas de gas se ven obligados a dirigirse hacia el centro del tanque hasta que se encuentran con la pared interior cilíndrica y concéntrica, donde las burbujas de petróleo y las burbujas de gas alcanzan la coalescencia y se elevan debido a su densidad inferior en relación con el agua circundante.
De forma simultánea, la arena y otras partículas pesadas que pueden ser arrastradas por la mezcla de entrada se ven obligadas a dirigirse hacia la pared del tanque (1), cayendo hacia su parte inferior.
Por lo tanto, de conformidad con la invención se forma una zona de desgasificación y de flotación en el espacio situado entre el tanque y la pared interior cilíndrica y concéntrica en la zona que se extiende en sentido ascendente desde la entrada.
La entrada para el agua está colocada de forma esencialmente tangencial con el fin de proporcionar un movimiento rotatorio al agua situada en el tanque.
Existe un álabe guía de entrada (11) que se encuentra en conexión con la entrada (2) para agua contaminada. Dicho álabe guía de entrada es un álabe colocado sobre la pared del tanque con el fin de guiar el agua de entrada de acuerdo con un flujo ascendente en espiral. El álabe guía de entrada puede ser corto o largo y se extiende 30º-330º en relación con la circunferencia del tanque, de forma preferente 90º-330º, de forma más preferente 180º-330º, y de forma más preferente en torno a 270º. El álabe guía de entrada está colocado de modo que existe un espacio abierto entre el álabe (11) y la pared interior cilíndrica y concéntrica.
El agua de entrada circula a lo largo del álabe hasta el extremo de dicho álabe donde el agua continúa de acuerdo con un modelo tipo abanico, y donde una parte del agua es "recirculada" realizando otra ronda a lo largo del álabe mientras que el agua restante escapa a la circulación. La fracción recirculada se ve en gran medida determinada por la inclinación del álabe. Se ha determinado mediante la realización de diversos experimentos que la inclinación adecuada del álabe se encuentra dentro de la gama de 5º-15º, de forma preferente 5º-10º, y de forma más preferente en torno a 7º. Con esta inclinación se obtiene una fracción recirculada adecuada al tiempo que se garantiza que no se obstruye el flujo en un grado elevado.
El término "se encuentra en conexión con la entrada" quiere decir que el álabe guía de entrada está colocado de modo que el álabe recibe el agua de entrada y dirige el agua de entrada de acuerdo con un flujo ascendente en espiral.
La salida para el agua está colocada en la parte inferior del tanque. Resulta más conveniente colocar la salida en una localización en la que el agua fluya en calma con el fin de garantizar que no se arrastran gotículas de petróleo o de gas debido a la elevada velocidad del flujo. Se puede proporcionar un medio para establecer un flujo en calma en torno a la salida con el fin de evitar el arrastre de gotas de petróleo a causa de una corriente de agua demasiado rápida. Este medio puede estar diseñado como una placa circular horizontal que deja un espacio abierto entre la placa y el tanque, en el caso de que la salida esté colocada esencialmente en el centro de la parte inferior, o puede estar diseñado como un anillo abierto en sentido descendente que proporciona protección a la salida si la salida está colocada como una o más salidas situadas en la parte inferior del lateral del tanque.
En función de la localización de la salida, el material sólido que cae en la parte inferior del tanque puede formar un fango. La deposición de fango y de material sólido en la parte inferior del tanque resulta problemática puesto que se puede reducir la capacidad de separación del tanque.
Si la salida para agua (4) está situada en el punto más bajo del tanque, el material sólido que cae será arrastrado principalmente por la corriente de salida del agua, siendo eliminado de este modo, siempre que dicho tanque no esté equipado con ninguna placa de desviación que se extienda desde la parte inferior. Si la salida para agua está colocada en una localización que permite la deposición de fango, es preferible que el tanque esté equipado con una salida (8) para fango. La salida para fango puede estar diseñada para la retirada continua o discontinua de fango.
Se pueden proporcionar una o más salidas para petróleo y gas. Si existen una o más salidas para petróleo y gas, una de dichas salidas puede servir como salida para gas mientras que otra puede servir como salida para petróleo.
En relación con la presente invención, el término "esencialmente cilíndrico" quiere decir que el tanque presenta una forma sustancialmente circular y que la parte superior y la parte inferior del tanque presentan una superficie plana o curvada. En estado de uso, el tanque es colocado de modo que el eje del cilindro se encuentra en posición esencialmente vertical.
En la materialización de la invención que se ilustra en la Figura 3, el tanque combinado de desgasificación y de flotación está equipado con un cilindro interno (10) situado en la parte superior del tanque y que deja un espacio abierto entre dicho cilindro y la parte superior del tanque, y que incluye de forma adicional un álabe guía de entrada (11) situado entre el tanque (1) y el cilindro interno (10) que deja un espacio abierto entre dicho álabe guía de entrada y el cilindro interno y una placa circular horizontal (12), dejando un paso para el agua entre la placa y el tanque.
El cilindro interno (10) está colocado de modo que se permite el paso de petróleo, gas y agua sobre la parte superior del cilindro. El cilindro se puede extender aproximadamente 1/2–3/4 hacia abajo en el interior del tanque, de forma preferente aproximadamente 2/3 hacia abajo en el interior del tanque.
El ratio del diámetro del cilindro interno con respecto al tanque se puede seleccionar entre unos límites amplios de modo que el paso de agua no se vea limitado. De forma preferente, dicho ratio se debe seleccionar entre 0,3 a 0,75, de forma más preferente entre 0,4-0,6, y de forma más preferente aproximadamente 0,5.
En otra materialización que se ilustra en las Figuras 1 y 2, se proporciona un tanque (1) con una entrada (2) situada en la parte inferior del tanque. La entrada (2) está colocada de forma tangencial, lo que hace que el agua de entrada realice un movimiento rotatorio en el tanque tal y como se ilustra en la Figura 2. Dicha rotación crea una fuerza centrífuga que dirige las gotas de petróleo más ligeras hacia una placa de desviación (5), donde alcanzan la coalescencia y forman gotas de mayor tamaño que se elevan eventualmente y que se acumulan en la parte superior del líquido situado entre la pared del tanque y la primera placa de desviación (5). Entonces el petróleo se retira a través de una salida para petróleo y gas (3).
El agua es dirigida hacia abajo gracias a la primera placa de desviación (5) y hacia arriba entre dicha primera placa de desviación y la salida (4) y/o la placa de desviación interna (6). El agua se eleva hasta un determinado nivel y abandona el tanque a través de la salida (4).
Las placas de desviación ("baffles") están formadas esencialmente como cilindros con un extremo abierto y otro extremo cerrado por la parte superior o por la parte inferior del tanque.
La primera placa de desviación (5) se extiende desde la parte superior del tanque y puede estar colocada de modo que conforme un espacio entre dicha primera placa de desviación (5) y la parte superior del tanque. La primera placa de desviación (5) puede estar configurada con un diámetro uniforme a lo largo de la altura total de dicha placa de desviación, o puede estar configurada con un diámetro más amplio en el extremo inferior con el fin de proporcionar una velocidad de rotación máxima del líquido en la zona de entrada.
La placa de desviación interna (6) se extiende desde la parte inferior del tanque, y en una materialización está formada por una extensión de la salida de agua (4). En el tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la presente invención, la placa de desviación interna (6) proporciona una función de rebose para el tanque que determina el nivel de agua del tanque. La placa de desviación interna (6) puede estar formada por un conducto de salida (4) que se extienda hasta el nivel deseado de agua.
Resulta preferente que el nivel de agua sea predeterminado hasta el mismo nivel que la salida para petróleo y gas (3), con el fin de obtener una eliminación continua de petróleo y gas del tanque, evitando de este modo las acumulaciones que puedan generar una reducción de la capacidad de separación.
Entre la primera placa de desviación (5) y la placa de desviación interna (6) se pueden insertar placas de desviación adicionales, que se extiendan preferentemente de forma alternativa desde la parte superior y la parte inferior del tanque. Dichas placas de desviación obligan al agua a realizar trayectorias adicionales hacia arriba y hacia abajo del tanque, lo que puede permitir que una mayor cantidad de gas abandone la fase de agua.
Cada placa de desviación está colocada de forma esencialmente concéntrica en relación con el tanque, y debe estar diseñada para permitir el paso de gas en su extremo superior.
El tanque es operado a baja presión con el fin de permitir que el gas abandone la fase de agua. El término "baja presión" quiere decir una presión por debajo de 10 bares, como, por ejemplo, una presión inferior a 5 bares o incluso una presión atmosférica. Mediante dicha baja presión, la mayor parte del gas formará burbujas en la zona situada en torno a la entrada (zona de entrada) y se dirigirá, del mismo modo que las gotas de petróleo, hacia la primera placa de desviación (5), y allí se elevarán hasta la parte superior del tanque donde el gas saldrá a través de la salida para petróleo y gas.
La formación y la elevación de burbujas de gas en la zona de entrada replica de forma adicional los efectos creados en los tanques de flotación convencionales en los que la elevación de burbujas de aire adicional provoca una mejora de la separación del petróleo de la mezcla. Sin desear vincularnos a esta teoría, se considera que la formación de burbujas y la posterior elevación de las burbujas formadas en la zona de entrada del tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la invención contribuyen a la sorprendentemente elevada eficacia de separación observada.
Debido al efecto beneficioso de la elevación de las burbujas de gas, puede resultar útil inyectar gas adicional en el agua contaminada antes de que entre en el tanque combinado de desgasificación y de flotación, en el caso de que la cantidad de gas presente en el agua sea reducida. Los profesionales cualificados del sector deben determinar la cantidad óptima de gas que se puede aplicar a una fuente determinada de agua contaminada, así como determinar si la inyección de gas resulta ventajosa para obtener la limpieza deseada.
El tanque combinado de desgasificación y de flotación puede estar equipado con un tamiz con el fin de retirar las partículas finas tales como los asfaltenos del efluente. El tamiz puede estar colocado de forma integral en el tanque en calidad de tamiz cilíndrico central (7) formando un conducto en torno a la salida (4), o puede estar montado directamente en la salida, o puede ser instalado como una unidad separada fuera del tanque que está conectada con la salida.
En una materialización, la placa de desviación interna (6) está formada por el tamiz (7), en cuyo caso el nivel de agua es determinado por la velocidad del flujo a través del tamiz (7).
El tamiz está fabricado como los tamices convencionales utilizando los materiales y los diseños conocidos para tamices, tal y como conocen los profesionales cualificados del sector.
En el caso de un tanque combinado de desgasificación y de flotación que cuenta con una placa de desviación interna (6) y un tamiz cilíndrico central (7), dicho tanque debe ir convenientemente equipado con una salida para la retirada del material retenido por el tamiz (que no se ilustra en las Figuras) situada en la parte inferior en las proximidades de la salida (4) para el efluente.
Los profesionales cualificados del sector apreciarán que el tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la invención puede ser utilizado para separaciones de 2, 3 o 4 fases, en el que las fases pueden ser seleccionadas entre las siguientes: agua, petróleo, gas y materiales sólidos, si al menos una de las fases es líquida en las condiciones de funcionamiento.
Las dimensiones del tanque combinado de desgasificación y de flotación se pueden seleccionar en función de las cantidades de agua que se van a tratar. En estado de funcionamiento, se ha demostrado que el período de estancia en el tanque del líquido a tratar se puede seleccionar entre 5 y 300 segundos, de forma preferente entre 5-150 segundos, de forma más preferente entre 10-60 segundos, y de forma más preferente entre 10-40 segundos. El período de estancia especialmente preferente es de aproximadamente 20 segundos.
En relación con el tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la invención, se puede calcular un volumen de flotación eficaz como el volumen del espacio acotado por el tanque (1) y la altura del líquido situado en el tanque. Sobre la base del período de estancia, se puede calcular la capacidad del tanque, por ejemplo, un tanque con un volumen de flotación eficaz de 1 m^{3} y un período de estancia del líquido de 20 segundos tendrá una capacidad de 180 m^{3} por hora.
El ratio de la altura del diámetro del tanque se puede seleccionar entre unos límites amplios, de forma preferente dentro de una gama de 1:1 a 4:1, y de forma más preferente de 1:1 a 2:1.
Los profesionales cualificados del sector deberán seleccionar los materiales utilizados para la construcción del tanque sobre la base de las condiciones reales de su uso previsto, como, por ejemplo, las cantidades de líquido a tratar, la composición de dicho líquido, la presión seleccionada, la temperatura del líquido, y la presencia de agentes químicos potencialmente corrosivos en cualquiera de las fases de la mezcla.
De acuerdo con su configuración, el tanque combinado de desgasificación y de flotación está formado con todas sus superficies verticales, o al menos con una inclinación uniforme, o está sometido a un flujo rápido, lo que previene el depósito de sólidos, con las salvedades de las superficies situadas en los sectores destinados a la recogida de materiales particulados y de fango, y dichos sectores deben contar de forma preferente con unas salidas para la retirada de dichos materiales. Además, no existen conductos estrechos en el tanque, por lo que no existe ninguna localización en el tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la invención que sea susceptible a la obturación debido a la presencia de materiales sólidos. Por lo tanto, el tanque combinado de desgasificación y de flotación puede ser operado de forma continua sin necesidad de mantenimiento o con unas necesidades mínimas de mantenimiento. El mantenimiento requerido, como, por ejemplo, la sustitución de un tamiz cilíndrico, en el caso de que el tanque esté equipado con dicho tamiz, se puede realizar con facilidad desde la parte superior del tanque, la cual de manera preferente presenta una configuración desmontable. Por lo tanto, el tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la invención cuenta con una solidez notable, a saber, puede ser operado de forma continua sin interrupciones, y la duración de las escasas interrupciones que se pueden requerir con fines de mantenimiento se verá reducida.
La elevada capacidad combinada con el espacio reducido que ocupa y la solidez del tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la invención le hace especialmente adecuado para su utilización en plantas petrolíferas en mar abierto tales como las plataformas de producción de petróleo. Por otra parte también resulta muy apropiado para su uso en la producción petrolífera de las plantas situadas en el lecho marino, puesto que en dichas localizaciones las limitaciones de espacio pueden ser incluso más estrictas que en las plataformas convencionales de producción petrolífera y la capacidad de mantenimiento puede ser inferior.
Se pueden añadir aditivos tales como floculantes al agua antes de que ésta entre en el tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la invención con el fin de mejorar la eficacia de la limpieza.
En estado de uso, el tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la invención reduce de forma rutinaria el contenido de petróleo de una mezcla de agua/petróleo hasta 20 mg/l o menos, empezando a partir de varios centenares de mg/l, como, por ejemplo, 200-800 mg/l.
Las pruebas a gran escala (más de 150 m^{3}/h) han demostrado que el contenido de petróleo se puede reducir desde varios miles de ppm hasta aproximadamente 10 ppm, dejando el agua esencialmente libre de gas.
En una materialización preferente, el tanque combinado de desgasificación y de flotación se utiliza en combinación con una unidad de filtrado, preferentemente del tipo adsorción/absorción, y dicha unidad de filtrado puede reducir de forma adicional el contenido de petróleo del agua efluente. Una unidad de filtrado especialmente adecuada para dicha combinación es la unidad de filtrado que se describe en la Solicitud de Patente Europea EP-A-1 180 498. Empezando a partir de una mezcla de petróleo/gas/agua que contiene 400-800 mg de hidrocarburos por litro, se puede obtener de forma rutinaria una reducción del contenido de hidrocarburos hasta menos de 20 mg/l después del paso por el tanque combinado de desgasificación y de flotación, y una reducción adicional de hasta 5 mg/l después del paso por la unidad de filtrado, al tiempo que se mantiene un nivel elevado de caudal de
flujo.
Aunque el tanque combinado de desgasificación y de flotación se ha descrito principalmente en relación con usos en la producción de petróleo, la presente invención no está limitada a dichos usos y puede ser aplicada a una amplia gama de sectores en los que se llevan a cabo separaciones de una mezcla líquida de agua, un líquido insoluble en agua y un gas.
A continuación se describe la presente invención a título de ejemplo, sin restringir de ningún modo el campo de la invención.
Ejemplos
1^{er} Ejemplo
Un tanque combinado de desgasificación y de flotación que se corresponde con la Figura 2, con un diámetro de 500 mm y una altura de 1200 mm y un volumen de flotación eficaz de 125 litros, fue sometido a unas pruebas de verificación en relación con un efluente de fase agua procedente de un separador de petróleo de segunda fase procedente de una plataforma comercial de producción de petróleo. El agua objeto de muestreo contenía unas cantidades variables de petróleo y de gas dentro de una gama equivalente aproximadamente a 50-200 mg de hidrocarburos por litro. El flujo de entrada variaba entre 1,8 y 9,5 m^{3}/h.
El agua de salida contenía aproximadamente 20 mg de hidrocarburos por litros o menos, y durante la mayoría de los experimentos contenía una cantidad inferior a 20 mg/l. La eficacia de la limpieza calculada como un porcentaje de los hidrocarburos eliminados osciló durante la mayor parte del experimento entre el 80% y el 90%.
Los datos reales se muestran en la Figura 4, que es un gráfico que muestra las concentraciones de hidrocarburos en la corriente de entrada y en la corriente efluente del tanque combinado de desgasificación y de flotación medidas a intervalos periódicos durante el experimento.
2º Ejemplo
Se diseñó un tanque combinado de desgasificación y de flotación esencialmente tal y como es descrito en la Figura 3, que presenta las siguientes dimensiones:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 Altura \+ 2530 mm\cr  Diámetro del tanque \+ 1130 mm\cr  Diámetro
del cilindro interno \+ aprox. 500
mm\cr}
Y el cilindro interno se extiende aproximadamente 2/3 hacia abajo en el interior del tanque.
Dicho tanque combinado de desgasificación y de flotación fue operado a gran escala con una entrada de 150 m^{3}/h.
La planta fue operada de forma continua sin interrupciones durante más de 6 meses con una entrada de agua contaminada de aproximadamente 200-600 ppm de gas y de petróleo hidrocarbúrico y una salida que contenía 5-10 ppm.
El citado estudio confirma el elevado caudal de flujo junto con la elevada eficacia de la limpieza esencialmente sin necesidad de realizar interrupciones intermitentes con fines de mantenimiento.

Claims (14)

1. Un tanque combinado de desgasificación y de flotación que consta de un tanque vertical esencialmente cilíndrico (1), una entrada colocada de forma tangencial (2), al menos una salida (3) para petróleo y gas situada en la parte superior del tanque, una salida (4) para agua situada en la parte inferior del tanque, y una pared interior cilíndrica y concéntrica que forma una zona de desgasificación y de flotación entre dicha pared interior concéntrica y la pared del tanque en la parte superior del tanque, en el que dicha pared cilíndrica concéntrica está formada como un cilindro interno (10) situado en la parte superior del tanque que deja un espacio abierto entre dicho cilindro y la parte superior del tanque, y que incluye de forma adicional un álabe guía de entrada (11) colocado entre el tanque (1) y el cilindro interno (10), dejando un espacio abierto entre el cilindro interno (10) y el álabe guía de entrada (11), y un medio para establecer una corriente de flujo en calma en torno a la salida (4) para agua.
2. Un tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la 1ª reivindicación, en el que el cilindro interno se extiende aproximadamente 2/3 hacia abajo en el interior del tanque.
3. Un tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la 1ª o la 2ª reivindicación, en el que el álabe guía de entrada presenta una inclinación ascendente de aproximadamente 7º.
4. Un tanque combinado de desgasificación y de flotación que consta de un tanque vertical esencialmente cilíndrico (1), una entrada colocada de forma tangencial (2), una salida (3) para el gas y el petróleo situada en la parte superior del tanque, una salida (4) para el agua situada esencialmente en el centro de la parte inferior, y una primera placa de desviación vertical colocada de forma esencialmente concéntrica (5) que se extiende desde la parte superior del tanque y que deja un paso para el agua en la parte inferior del tanque y un paso para el gas en la parte superior del tanque, y una placa de desviación vertical y cilíndrica esencialmente concéntrica (6) con un diámetro más pequeño que la primera placa de desviación (5), como mínimo una, que se extiende desde la parte inferior del tanque y que deja un paso en la parte superior del tanque, y que incluye de forma adicional un álabe guía de entrada (11) que se encuentra en conexión con la entrada (2) y que deja un espacio abierto entre el álabe guía de entrada (11) y la primera placa de desviación (5).
5. Un tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la 4ª reivindicación, en el que la placa de desviación interna (6) forma una extensión de la salida (4) para agua.
6. Un tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con las reivindicaciones 4ª-5ª, que incluye de forma adicional un tamiz para retener los materiales particulados.
7. Un tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con la 6ª reivindicación, que incluye de forma adicional una salida (8) para el material sólido retenido por el tamiz (7).
8. Un tanque combinado de desgasificación y de flotación realizado de conformidad con las reivindicaciones 1ª-7ª, que incluye de forma adicional una salida (8) para el fango situada en la parte más inferior del tanque.
9. El uso de un tanque combinado de desgasificación y de flotación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1ª-8ª para la separación de gas y de petróleo hidrocarbúrico del agua.
10. El uso realizado de conformidad con la 9ª reivindicación, en el que se inyecta gas adicional al agua de entrada que incluye gas y petróleo hidrocarbúrico antes de su entrada en el tanque.
11. El uso realizado de conformidad con las reivindicaciones 9ª-10ª, en el que se inyecta un floculante en el flujo de entrada de agua antes de su entrada en el tanque.
12. El uso realizado de conformidad con las reivindicaciones 9ª-11ª, en relación con la producción de petróleo a nivel del mar o a nivel del lecho marino.
13. El uso realizado de conformidad con las reivindicaciones 9ª-12ª, en combinación con una unidad de filtrado que está conectada con la salida (4) para agua de dicho tanque.
14. El uso realizado de conformidad con las reivindicaciones 12ª o 13ª, con el fin de tratar el agua de la que se ha retirado previamente la parte principal de petróleo y de gas gracias a un medio convencional.
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