Ingeniería de Petróleos · 2024
Optimización del proceso de osmosis inversa para aumentar la recuperación de agua en las operaciones de perforación
La investigación desarrollada se centró en el análisis integral del proceso de ósmosis inversa para el tratamiento y recuperación de agua en operaciones de perforación en Colombia, con el propósito de abordar diferentes aspectos relacionados con esta tecnología y su aplicación específica en el contexto de las operaciones de perforación en el país. En primer lugar, se llevó a cabo una revisión exhaustiva de la literatura científica y técnica disponible para explorar y comprender las diversas tecnologías utilizadas en el aprovechamiento, reúso y tratamiento de aguas residuales generadas en estas operaciones. Esto con el propósito de identificar las tecnologías convencionales y emergentes, sus ventajas, limitaciones y aplicaciones en entornos de perforación. Posteriormente, se procedió a describir detalladamente la técnica de ósmosis inversa y su adaptación para el tratamiento de agua en operaciones de perforación específicas en Colombia. Además, se analizaron y evaluaron diferentes parámetros de calidad del agua proveniente de operaciones de perforación en el país. Esto incluyó la evaluación de parámetros físicos y químicos para comprender la composición del agua, su potencial de contaminación y su idoneidad para ser tratada mediante ósmosis inversa. Finalmente, se llevó a cabo una evaluación integral de la viabilidad y factibilidad de un tren de pretratamiento al proceso de ósmosis inversa como estrategia de optimización para garantizar mejores prácticas en el tratamiento de aguas residuales en procesos de operación de perforación en Colombia. En conclusión, se evidencia la viabilidad de introducir nuevos tratamientos para el agua residual de perforación en términos de criterios sociales, ambientales, técnicos y su implementación a escala piloto tiene el potencial de generar mejoras sustanciales, en la eficiencia de la membrana de ósmosis inversa. Además, contribuye de manera significativa a la sostenibilidad de los procesos, específicamente en la reutilización del agua en las operaciones de perforación de pozos de petroleros.
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Contenido
- Introducciónp. 12
- Objetivosp. 13
- Objetivo Generalp. 13
- Objetivos Específicosp. 13
- Justificaciónp. 14
- Marco Teóricop. 15
- ¿Qué es la ósmosis inversa?p. 15
- Tipos de membranasp. 16
- Descripción operativa de una planta de OIp. 20
- Producción de agua:p. 26
- el fluido de perforaciónp. 29
- Normatividad del agua en operaciones de perforación en Colombiap. 36
- Resolución 0631 de 2015 Colombiap. 36
- Modificaciones en el Reglamento Técnico de Agua y Saneamiento (RAS)p. 38
- Normativa para uso, reúso y reutilizaciónp. 41
- Normas API en Fluidos de perforación:p. 43
- Metodologíap. 48
- perforación de pozos petrolerosp. 48
- Limitaciones y escases de estudiop. 48
- perforación en Colombiap. 72
- Experiencias en Colombiap. 75
- Caracterizar parámetros de aguap. 76
- Turbidezp. 78
- Concentración De Sulfatosp. 79
- Concentración de Clorurosp. 81
- Conductividadp. 82
- Sólidos Suspendidosp. 84
- Análisis de Resultadosp. 85
- Criterios Sostenibilidad Ambientalp. 88
- Criterios Sostenibilidad Técnicap. 91
- Criterios Sostenibilidad Socialp. 91
- Criterios Sostenibilidad Económicop. 93
- Matriz de valoraciónp. 94
- Conclusionesp. 96
- Recomendacionesp. 97
- Referencias Bibliográficasp. 98
- Figura 1. Clasificación de membranasp. 17
- Figura 2. Diagrama del flujo de agua de la planta Osmosis Inversap. 21
- Figura 3. Demanda de Agua dividida por sectores más grandes de Colombiap. 25
- Figura 5. Agua necesaria para la operación de Ecopetrol en 2019 (Millones de metros cúbicos al año)p. 28
- Figura 6. Destinos de efluentes de Ecopetrol en 2019 (millones de metros cúbicos)p. 29
- Figura 7. Sistema circulatorio para control de sólidos en la perforaciónp. 31
- Figura 8. Esquema de tratamiento Membrana de Osmosis Directa (FO)p. 57
- funcionamientop. 60
- extracción en función del tiempo durante la pruebap. 63
- Figura 12. Cambio de parámetros con respecto al tiempo (horas)p. 64
- Figura 13. Descripción del proceso con centrifugap. 67
- Figura 14. Ciclo de las aguas residuales sin Osmosis Inversap. 73
- Figura 15. Ciclo de las aguas residuales con Osmosis Inversap. 74
- Figura 16. Descripción del uso de la membrana de osmosis inversa en un campo colombianop. 75
- Figura 17. Variación de valores de pH antes y después de membrana de OIp. 78
- Figura 18. Variación de valores de turbidez antes y después de membrana de OIp. 79
- Figura 19. Variación de la concentración de sulfatos antes y después de membrana de OIp. 80
- Figura 20. Variación de valores de concentración de cloruros antes y después de membrana de OIp. 82
- Figura 21. Variación de valores de conductividad antes y después de membrana de OIp. 83
- Figura 22. Concentración de sólidos suspendidos antes y después de la OIp. 84
- Figura 23. Esquema alternativa 1p. 88
- Figura 24. Esquema alternativa 2p. 88
- Figura 25. Esquema alternativa 3p. 88
- Tabla 1. Características de las generaciones de la máquina verdep. 59
- Tabla 2. Detalles de las pruebas piloto realizadas con “The Green Machine”p. 60
- Tabla 3. Características de la membrana y condiciones iniciales de pruebap. 62
- Tabla 4. Resumen de las ventajas y desventajas de las tecnologías encontradasp. 68
- Tabla 5. Impacto del pH en pre y post membrana de OIp. 77
- Tabla 6. Eficiencia de remoción de turbidez antes y después de membrana de OIp. 78
- Tabla 7. Eficiencia de remoción de sulfatos antes y después de membrana de OIp. 80
- Tabla 8. Eficiencia de disminución de concentración de cloruros antes y después de membrana de OIp. 81
- Tabla 9. Eficiencia en disminución de la conductividad antes y después de membrana de OIp. 82
- Tabla 10. Eficiencia de remoción de solidos suspendidos en membrana de OIp. 84
- Tabla 11. Tecnologías seleccionadasp. 85
- Tabla 12. Tabla de Criterios y subcriteriosp. 86
- Tabla 13. Subcriterios y pesos de sostenibilidad ambientalp. 87
- Tabla 14. Subcriterios y pesos de sostenibilidad socialp. 87
- Tabla 15. Valoración de la disminución de la necesidad del recurso hídricop. 89
- Tabla 16. Valoración de la producción de residuosp. 89
- Tabla 17. Valoración de la protección de fuentes hídricasp. 90
- Tabla 18. Asignación de pesos e indicadores de sostenibilidad ambientalp. 90
- Tabla 19. Valoración Sostenibilidad Ambientalp. 90
- Tabla 20. Valoración Sostenibilidad Técnicap. 91
- Tabla 21. Valoración de la disminución de conflictosp. 91
- Tabla 22. Valoración de la mayor oportunidad de trabajop. 92
- Tabla 23. Asignación de pesos e indicadores de sostenibilidad socialp. 92
- Tabla 24. Valoración Sostenibilidad Socialp. 92
- Tabla 25. Costos estimados de tratamiento por barrilp. 93
- Tabla 26. Costos estimados por alternativasp. 93
- Tabla 27. Valoración Sostenibilidad Económicap. 94
- Tabla 28. Asignación de pesos e indicadores para cada criteriop. 94
- Tabla 29. Valoración Total de las Alternativasp. 95