PREVENCIÓN DE FORMACIÓN DE HIDRATOS Y OTRAS OBSTRUCCIONES EN DUCTOS CON INYECCIÓN QUÍMICA

Las condiciones de frío plantean una serie de complicaciones particulares para las infraestructuras de petróleo y gas natural y el congelamiento es un problema especialmente grave. Cuando se produce congelamiento en las tuberías, el hielo puede provocar bloqueos del 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 los problemas de congelamiento, muchos operadores de oleoductos y gasoductos utilizan sistemas de inyección química en los que se inyecta una cantidad controlada de metanol o un producto químico similar en el ducto o en el pozo. El producto químico actúa como anticongelante al reducir el punto de condensación del metano o del agua e impide la formación de hidratos de metano o hielo que bloquean la línea.

Condiciones de congelamiento

El congelamiento de los ductos puede producirse principalmente de dos maneras. 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 producirse con la formación de hidratos de metano, que es una forma particular de hielo de metano que puede presentarse sobre los 32°F, dependiendo de la temperatura, presión y propiedades específicas del gas. 

Las caídas de presión y las restricciones de flujo pueden contribuir al congelamiento. Cuando las temperaturas bajan, también lo hace la presión.  Mientras que un flujo de gas puede funcionar normalmente a una temperatura interna superior y una temperatura externa inferior a la de congelamiento, la temperatura interna podría caer por debajo de la de congelamiento con una reducción de presión. Si el gas tiene vapor de agua o condensado, puede producirse congelamiento. 

Inhibición del congelamiento con tecnología

Se han utilizado diversas técnicas para evitar el congelamiento y la formación de hidratos. Un enfoque es eliminar el agua libre y disuelta del sistema con separadores, deshidratadores de glicol, tamices moleculares u otros métodos. Esta técnica puede no ser viable en lugares remotos, o donde el acceso es limitado. Las temperaturas y presiones pueden ajustarse para evitar la formación de hidratos y mantener todas las fases fluidas. Esto suele requerir importantes ajustes operativos y una supervisión continua y puede ser imposible en el fondo marino o en lugares remotos.

La inyección química puede ofrecer una forma confiable y medible de evitar el congelamiento. Los inhibidores se pueden inyectar en la tubería o 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 supervisar con precisión, a menudo con 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 diversos requisitos de presión y caudal.

Las bombas eléctricas son las más utilizadas y funcionan con corriente alterna o continua. La CC generada por energía solar se puede utilizar en áreas remotas sin red de alimentación cuando el operador no puede utilizar el gas del pozo como energía neumática. Las bombas neumáticas pueden funcionar con gas natural o aire comprimido. Se pueden utilizar en aplicaciones que requieren equipos para lugares peligrosos, que no tienen acceso a la red de CA o en las que la energía solar no es factible.

La dosificación exacta de los productos químicos es fundamental para el éxito de la inhibición del congelamiento. Una dosis insuficiente puede limitar la eficacia del inhibidor, mientras que una dosis excesiva puede generar residuos y costos excesivos. A la hora de dimensionar las bombas, es importante saber cuál debe ser el volumen y presión de salida de las mismas, así como los requisitos de compatibilidad química de los sellos. 

Los controladores vienen con cerebros

Los controladores son el "cerebro" de los sistemas de inyección de productos químicos y se pueden seleccionar en función de los requisitos de alimentación y niveles de automatización deseados y otros factores. Pueden proporcionar un control simple basado en el tiempo para la inyección de productos químicos, el control del ciclo o un proceso de control de flujo adaptativo que mejora la precisión y brinda una garantía de flujo. Las inyecciones pueden ser controladas por una variedad de sensores de entrada de 4-20mA; el más común es el de temperatura, con bombas activadas a una temperatura determinada y desactivadas a otra.  También está disponible el monitoreo y control remoto del sistema, con funciones de automatización de campos petrolíferos que incluyen monitoreo del nivel de tanques, medición de presión, flujo & temperatura y detección de fugas.  

Sistema completo de inyección química

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

^{Un sistema de inyección química en uso en un yacimiento petrolífero}

Referencias

"Cómo prevenir el congelamiento en los sistemas de reducción de presión del gas: Primera parte", https://www.lowflowvalve.com/prevent-freezing-gas-pressure-reducing-systems-part-one/

"Protección contra el congelamiento en sistemas de tuberías de gas natural e instrumentos de medición", Tom Fay, Welker, Inc. https://asgmt.com/wp-content/uploads/pdf-docs/2011/1/T06.pdf

"Prevención de la formación de tapones de hidrato", PetroWiki, https://petrowiki.org/Preventing_formation_of_hydrate_plugs