Hidratos de gas

 

Estudios y Servicios Petroleros S.R.L.
NOTA TÉCNICA Nº 76 Hoja 1 de 7
 

HIDRATOS DE GAS: Origen, composición e inhibición.
Los hidratos de gas denominados también clateratos, se forman en líneas de gas, condensado y aun en oleoductos y pueden bloquear líneas, válvulas y equipos de proceso. El problema de hidratos es particularmente crítico en la producción de gas y condensado onshore yoffshore siendo muy frecuente en corrientes de gas saturado con agua –transporte de fluidos en estado multifasico desde el pozo hasta la planta de tratamiento. En esta nota revisamos el origen, la composición y las técnicas actuales de inhibición de hidratos. Origen y Composición de los Hidratos de Gas. Cuando el gas natural deja el reservorio y fluye en el wellbore, el pozo tiene menortemperatura que el reservorio y el gas saturado con agua tiende a dejar esta como liquido condensado. Aunque la caída de presión también afecta al contenido de agua, su efecto es mucho menor que el de la temperatura. Un hidrato es una combinación “física” de agua con otras pequeñas moléculas para producir un sólido de apariencia “nieve” pero diferente estructura que el hielo. Existen tres reconocidasestructuras cristalinas de hidratos en ambas las moléculas de agua construyen el látice (cristal) y los hidrocarburos/nitrógeno/sulfuro de hidrogeno/dióxido de carbono ocupan las cavidades. Las moléculas mas pequeñas (metano, etano, dióxido de carbono y sulfuro de hidrogeno se estabilizan en el centro de un cubo dando lugar a estructuras TIPO 1 (fig 1).

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Las moléculas mas grandes (propano, i y n butano) forman un cristal diamante o estructura TIPO 2. Aunque moléculas superiores a butano no forman cristales, algunas i-parafinas y cicloalcanos superiores a pentano dan lugar a estructuras conocidas como TIPO H. En la practica el tipo de estructura no afecta la apariencia, propiedades o problemas operativos y su estudio tiene solointerés académico. Las condiciones de presión y temperatura son las que definen el tipo de estructura, las tipo 2 son mas estables que las tipo 1.Los gases ricos en propano e i-butano forman hidratos a mayor temperatura que aquellos en los cuales esos compuestos son escasos. La presencia de sulfuro de hidrogeno en el gas resulta en una formación de hidratos a mayor temperatura que los que no locontienen. El dióxido de carbono tiene un menor impacto. Las condiciones que afectan la formación de hidratos son: a) Primarias. • Gas y líquidos deben estar debajo del punto de rocío de agua (condición de saturación) • Temperatura • Presión y composición b) Secundarias • Mezclado • Cinética • Salinidad Lugar físico de formación del cristal y aglomeración. Las condiciones que favorecen la formación dehidratos son la alta presión (típicamente mayores a 30 bars) y la baja temperatura (típicamente menores a 20 ºC).El problema de la formación de los hidratos es particularmente critico en yacimientos offshore en aguas profundas (1000 m y mas). Prevención de Hidratos Se puede prevenir la formación de hidratos: 1. Calefaccionado o aislando la línea de conducción. 2. Agregando inhibidores“termodinámicos” para operar, con un margen de seguridad, fuera de la zona de hidratos. Las figuras 20-46 y 20-47 muestran el efecto de los dos inhibidores termodinámicos más comunes: metanol y etilenglicol en la formación de hidratos. 3. Dejar que se forme (termodinámicamente) el hidrato pero modificar su crecimiento (cinéticamente) previniendo la agregación (crecimiento) del hidrato.

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En la figura 20-47 puede observarse el caso de una solución al 25% de metanol en contacto con un gas natural a 1000 psi. El gas formaría hidratos a 63ºF en contacto con agua pura. El mismo gas a 1000 psi formaría hidratos a 39ºF en contacto con metanol acuoso al 25%p. La depresión del punto de rocío del gas por agregado de metanol seria: 63 ºF-39...