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https://doi.org/10.18502/espoch.v2i2.11401

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authors

  • Raúl Leandro Dávalos Monteiro

    Raúl Leandro Dávalos Monteiro

    Universidad Yachay Tech, Escuela de Ciencias Biológicas e Ingeniería, Urcuquí, Ecuador
  • Mabel Mariela Parada Rivera

    Mabel Mariela Parada Rivera

    Grupo de Investigación de Materiales Avanzados (GIMA), Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH)
  • Mayra Paola Zambrano Vinueza

    Mayra Paola Zambrano Vinueza

    Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH), Riobamba, Ecuador
  • Jorge Efrén Silva Yumi

    Jorge Efrén Silva Yumi

    Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH), Riobamba, Ecuador

Published Date

  • Jun 29, 2022

The Effect of Removal of Oil and Suspended Solids in the Production Water by Gravimetric Separation and Chemical Treatment Using Adequate Dosage of Coagulating and Flocculating Agents

ESPOCH Congresses: The Ecuadorian Journal of S.T.E.A.M. / Volume 2, Issue 2 / Pages 330-347

Abstract

The aim of this study was to determine the removal effect of oil and suspended solids present in the production water from the oil and gas industry. Two treatment processes were proposed – oil skimming and chemical sedimentation. In both cases, experimental tests were developed to characterize each process. In the oil skimming process, a time of 0.22 hrs was obtained experimentally for the separation of oily-aqueous phases. The average size of the oil droplet in the formation water was 300 microns, obtained by Gaussian distribution. The chemical sedimentation process was designed by dosing coagulant and flocculant, selected through experimental jar tests. The selected chemicals were tannic resin as coagulant and a latex emulsion as flocculant in concentrations of 4 mg/L and 6 mg/L, respectively. The sizing of the settling equipment was carried out based on the solid settlement curve. The designed processes removed 96% of residual oils and 98% of the suspended solids present in the formation water, generating an effluent suitable for the secondary recovery of oil.


Keywords: Production water, Oil skimming, Floculation, Coagulation, Chemical precipitation.


Resumen


En este trabajo de investigación se exploró el efecto de la remoción de aceites y solidos presentes en el agua de formación proveniente de la extracción de hidrocarburos de un campo petrolero de la cuenca Oriente ecuatoriana. En cuestión a procesos de tratamiento, se plantearon dos procesos unitarios, el desnatado de petróleo y la sedimentación química. En ambos casos, se ejecutaron campañas experimentales para la caracterización de las variables y resultados de cada proceso. En el proceso de desnatado, se alcanzó experimentalmente, mediante separación gravimétrica, un tiempo de 0.22 horas para la efectiva división de las fases oleosa y acuosa. Por otro lado, el tamaño promedio de la gota de aceite en el agua de formación fue 300 micrones, esté tamaño promedio se consiguió mediante microscopía óptica y posteriormente cálculos estadísticos mediante distribución Gaussiana. El proceso unitario de sedimentación química fue diseñado mediante la dosificación de compuestos químicos coagulante y floculante; los seleccionados mediante ensayos experimentales conocidos como prueba de jarras fueron una resina tánica como coagulante y una emulsión de látex como floculante, en concentraciones idóneas de 4 mg/L y 6 mg/L respectivamente. El dimensionamiento del equipo sedimentador se realizó con base en la curva de asentamiento de sólidos. Esta investigación concluyó en que los procesos diseñados alcanzan una remoción de aproximadamente el 96% de petróleo residual (aceites) y de cerca del 98% de los sólidos suspendidos presentes en el agua de formación. Estos valores de remoción permiten generar un efluente de reutilización del agua de formación.


Palabras Clave: Agua de formación, Desnatado, Floculación, Coagulación, Sedimentación química.

References
[1] Gil E, Chamorro A. Técnicas recomendadas para el aumento de la producción en campos maduros. Consultado en 2021 y obtenido desde el vínculo. Oil Production;02-02 2021. Available from: http://www.oilproduction.net/files/ Aumento{%}20de{%}20produccion{%}20en{%}20campos{%}20maduros.pdf

[2] Gbadamosi AO, Junin R, Manan MA, Agi A, Yusuff AS. An overview of chemical enhanced oil recovery: Recent advances and prospects. International Nano Letters. 2019;9(3):171-202.

[3] Yuan B, Wood DA. A comprehensive review of formation damage during enhanced oil recovery. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2018;167:287-299.

[4] Sun X, Zhang Y, Chen G, Gai Z. Application of nanoparticles in enhanced oil recovery: A critical review of recent progress. Energies. 2017;10(3):345-346.

[5] Salager J. Recuperación mejorada de petróleo. 1st ed. Mérida: Publicaciones de Laboratorio de Escuela de Ingeniería Química; 2005.

[6] Afzali S, Rezaei N, Zendehboudi S. A comprehensive review on enhanced oil recovery by water alternating gas (WAG) injection. Fuel. 2018;227:218-246.

[7] Bidner M. Propiedades de la roca y los fluidos en reservorios de petróleo. Buenos Aires, Argentina: Eudeba; 2001.

[8] Varzandeh F, Stenby EH, Yan W. General approach to characterizing reservoir fluids for EoS models using a large PVT database. Fluid Phase Equilibria. 2017;433:97-111.

[9] Guo C, Qin Y, Xia Y et al. Geochemical characteristics of water produced from CBM wells and implications for commingling CBM production: A case study of the Bide-Santang Basin, western Guizhou, China. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2017;159:666-678.

[10] Al-Ghouti MA, Al-Kaabi MA, Ashfaq MY, Da’na DA. Produced water characteristics, treatment and reuse: A review. Journal of Water Process Engineering. 2019;28:222- 239.

[11] ARPEL. Guía para la disposición y el tratamiento de agua producida, consultado en 2021 y obtenido del vinculo. Oil Production; 01-15-2009. Available from: http://oilproduction.net/files/S357C.pdf

[12] de Ferrer M. Inyección de agua y gas en yacimientos petrolíferos. 2nd ed. Maracaibo: Astro Data; 2001.

[13] Gutiérrez JM, Manotoa MA. Estudio para la implementación de un proyecto piloto de recuperación secundaria por inyección de agua en la arena u inferior del campo Sacha [Bachelor’s thesis]. Quito: Universidad Central del Ecuador 2017.

[14] Kusworo TD, Aryanti N, Utomo DP. Oilfield produced water treatment to clean water using integrated activated carbon-bentonite adsorbent and double stages membrane process. Chemical Engineering Journal. 2018;347:462-471.

[15] Arnold K, Stewart M. Design of oil-handling systems and facilities. 2nd ed. Huoston: United States: Gulf Professional Publishing; 1999.

[16] Samanta M, Mitra D. Treatment of Petroleum Hydrocarbon Pollutants in Water. Water Pollution and Remediation: Organic Pollutants. Springer, Cham, 2021. 229-275.

[17] Kenneth E. Facilities and construction engineering. 1st ed. Richardson: Estados Unidos SPE; 2006.

[18] McCabe W, Smith J, Harriott P. Operaciones unitarias en ingeniería química. 6th ed. New York: McGraw-Hill; 2002.

[19] Wardzyńska R, Smoczyński L, Załęska-Chróst B. Computer simulation of chemical coagulation and sedimentation of suspended solids. Ecological Chemistry and Engineering, 2018;25(1):123-125.

[20] Oriekhova O, Stoll S. Heteroaggregation of nanoplastic particles in the presence of inorganic colloids and natural organic matter. Environmental Science: Nano. 2018;5(3):792-799.

[21] Hernandez M. Manual de tratamiento de aguas. 1st ed. Quito: Tuboscope Vecto; 2006.

[22] Sainz J. Tratamiento de aguas residuales: Separación de aceites de residuos industriales. Inese;01-02- 2021. Available from: http://201.159.223.17/bitstream/123456789/103/1/T.AMB.B.UEA.%203017

[23] Metcalf R, Eddy T. Wastewater engineering. 4th ed. New York: McGraw-Hill; 2003.

[24] Romero J. Tratamiento de aguas residuales teoría y principios de diseño. 2nd ed. Bogotá: Editorial Colombiana de Ingeniería; 2001.