1. INTRODUCCIÓN

ECOPETROL S.A. en su afán por aumentar la eficiencia de sus campos pretende generar mayor producción de crudo mejorando el tratamiento de las aguas residuales en la estación, de igual manera dar soluciones ambientales en el vertimiento de las aguas, para lograr efectos de mayor eficiencia administrativa, técnica y económica.

ECOPETROL S.A. en sus procesos de contratación ha querido garantizar los mejores estándares de calidad técnicos y administrativos apoyando la industria nacional adelantando los diseños y construcción de equipos de filtración, decantación y de manejo de lodos con la industria netamente nacional, así como el desarrollo del proceso y el automatismo.

Este tipo de proyectos pretenden mejorar las condiciones de vertimiento a los efluentes de agua, ligado con el aumento en la producción de crudo ya que el sistema inyectando la propia agua generada en los pozos productores es reinyectada en el pozo seleccionado para tal fin, logrando empuje y arrastre de mayor cantidad de crudo en los demás pozos del yacimiento.

2. OBJETIVOS

El objetivo principal consiste en dar a conocer las obras que se vienen adelantando en la estación Suria, que consisten en la construcción de la planta piloto de tratamiento de aguas residuales con el objetivo de reinyectar el agua filtrada en los pozos del campo para recuperación secundaria.

Los objetivos de la planta piloto de tratamiento de aguas en la estación Suria son:

a. Recuperación secundaria de crudo mediante inyección de agua en pozos del campo.
b. Ampliación de las facilidades para el mejoramiento del agua de vertimiento de la estación.

3. ANTECEDENTES

En la estación Suria se contaba con los equipos necesarios para lograr dar tratamiento a las aguas residuales propias de la producción con eficiencias buenas, pero sin obtener resultados óptimos en el vertimiento, a su vez como se pretende reinyectar agua a los pozos para recuperación secundaria es necesario mejorar la calidad de agua para este objetivo.

4. ALCANCES DEL PROYECTO

Las obras se han venido adelantando en la estación Suria del municipio de Villavicencio en el Meta, e incluyen entre otras: Montaje de sistema de filtración de aguas residuales (Incluye bombas de alimentación y retrolavado, tablero de control automático y filtro de lecho vegetal), Montaje de equipos para el tratamiento de aguas de Retrolavado del filtro (Incluye tanque decantador, lechos de secado y bombas de trasiego), Montaje de equipos del sistema de bombeo de agua filtrada al pozo de inyección (Incluye tanque pulmón y bombas de trasiego), Montaje de sistema de dosificación de químicos y Montaje de equipos del sistema de inyección en cabeza de pozo (incluye tanque de acumulación, bomba centrífuga multietapas REDA e instrumentos de medición).

5. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

El proyecto se ha venido ejecutando por partes, estas se definen así:

• Sistema de filtración de aguas residuales.
• Sistema de tratamiento de aguas de retrolavado.
• Sistema de tratamiento químico.
• Sistema de disposición de agua filtrada.
• Sistema de inyección de agua en cabeza de pozo.

1ª ETAPA

En el año 2005 se adelanto el contrato mediante el cual se construyó el sistema de filtración de aguas, proyecto con el que se buscaba impulsar las plantas piloto de tratamiento de aguas residuales para recuperación secundaria mediante inyección a fondo y/ó para mejoramiento del vertimiento. En esta primera etapa se construyó e instaló el sistema de filtración, con bombas de alimentación, de retrolavado y filtro New Water (Industria Nacional) de lecho vegetal (Palma Africana de consecución nacional) y sistemas de tubería para conexión de equipos y disposición de aguas en las piscinas.

SISTEMA DE FILTRACIÓN DE AGUAS RESIDUALES

Consiste en tomar agua de proceso del Wash Tank TK-204 con cargas en promedio de 24 ppm de aceite y 37 mg/lt de sólidos suspendidos y temperatura promedio de 180 ºF, mediante las bombas de alimentación del filtro las cuales hacen pasar por este 20000 BAPD para ser filtrada y posteriormente ser llevada a la piscina antes de enfriamiento.

El filtro tiene lecho filtrante vegetal, cascarilla de palma africana, la cual por proceso de absorción y coalescencia retira los aceites y las grasas y por medios mecánicos de reducción de áreas retira los sólidos suspendidos logrando eficiencias promedio del 97% en aceites y 87% en sólidos suspendidos.

Las aguas de retrolavado (aguas con altas cargas de aceites y sólidos) son llevadas a la entrada del API de la estación. Estas aguas normalmente son llevadas a un sistema para retirar la suciedad atrapada en los filtros. (Este sistema se describe más adelante, ya que hizo parte de la segunda etapa del proyecto).

El filtro cuenta con el tablero automático el cual incluye un PLC (Control Lógico Programable) que gobierna la apertura y cierre de válvulas, encendido y apagado de bombas, además de las seguridades por diferencial de presión y alta presión de descarga de las bombas.  Mediante los equipos de instrumentación controla el proceso, transmisores de presión, transmisores de presión diferencial y transmisores de nivel tipo medidor de columna de agua. El PLC cuenta con la interfase de comunicación con el operador a través de una Panel View con la cual se recorren los diferentes menús opcionales de operación del equipo. A su vez, el PLC tiene la faciliadad de comunicarse con el sistema maestro de la estación, para que el operador desde el CCO verifique el estado del sistema de filtración.

ECOPETROL S.A. adelantó un contrato con la firma NEW GAS AND OIL S.A. (Diseñadores y constructores del filtro) para realizar operación, capacitación y seguimiento del sistema de filtración de la estación Suria, con lo cual se comprobó la eficiencia del equipo y las mejoras en el tratamiento del agua de la estación. 

2ª ETAPA

En el año 2006 se adelanta el contrato mediante el cual se construyó el sistema de tratamiento de aguas de retrolavado del filtro, como complemento del tratamiento de aguas general, y el sistema de inyección de agua en cabeza de pozo. El pozo seleccionado para el piloto de inyección es el pozo Austral 1X. En esta segunda etapa se construyó e instalaron los equipos decantador, lechos de secado (Incluyendo sumideros y cajas de válvulas), bombas de agua clarificada y agua sumidero lechos; además del sistema de disposición de agua filtrada el cual consiste en tanque pulmón y bombas de trasiego de la estación al pozo Austral 1X; a su vez el sistema de inyección el cual consiste en tanque de acumulación, bomba centrífuga multietapas  Reda y equipos de medición y sistemas de tubería para conexión de equipos y disposición de aguas. Se espera a finales del mes de Octubre de 2006 estar inyectando agua al pozo Austral 1X y estar evaluando el proceso de recobro secundario.

SISTEMA TRATAMIENTO DE AGUAS DE RETROLAVADO

Consiste en tomar las aguas de retrolavado del filtro y llevarlas a un tanque decantador, el cual por tiempo de permanencia y los químicos adicionados separa aceites, lodos y agua clarificada. Los lodos y las natas se conducen a un sistema de lechos de secado, el cual cuenta con cuatro compartimientos con grava y arena de filtración. El agua clarificada del decantador es tomada por unas bombas y devuelta al sistema de tratamiento de agua en el Wash Tank TK-204. Los lechos de secado filtran los lodos y las natas las cuales después de cierto tiempo de secado del lecho son retirados manualmente para ser llevados a bioremediación, el agua separada es llevada a un sumidero el cual cuenta con bombas que la retornan al sistema de tratamiento de agua en el Wash Tank TK-204. De esta manera se cierra el ciclo del tratamiento de aguas residuales cerrando el ciclo retirando la suciedad de lodos y natas del sistema.

El tablero automático del filtro mediante el PLC (Control Lógico Programable) gobierna la apertura y cierre de válvulas, encendido y apagado de bombas. Mediante los equipos de instrumentación controla el proceso, transmisores de presión, switches de nivel, y radares de detección de nivel. El PLC cuenta con la interfase de comunicación con el operador a través de una Panel View con la cual se recorren los diferentes menús opcionales de operación del equipo. A su vez, el PLC tiene la facilidad de comunicarse con el sistema maestro de la estación, para que el operador desde el CCO verifique el estado del sistema de filtración y de tratamiento de aguas de retrolavado.

SISTEMA TRATAMIENTO QUÍMICO

Dentro del sistema general de tratamiento de aguas se incluyo la inyección de químicos para mejorar y agilizar el proceso. Los químicos se inyectan básicamente para flocular y coagular en el decantador, para limpieza del lecho en el retrolavado (Sulfactante y bioxida).

SISTEMA DE DISPOSICIÓN DE AGUA FILTRADA

El caudal nominal de tratamiento de agua es de 20.000 BAPD, se espera inyectar al pozo máximo 5.000 BAPD, esto implica que se tiene un margen de 15.000 BAPD tratados en los filtros para vertimiento de agua en la estación. Las aguas filtradas son llevadas a un tanque pulmón el cual por rebose puede conducir todo el caudal de agua hacia la piscina de enfriamiento, a su vez cuenta con las bombas de trasiego las cuales manejan 5.000 BWPD hacia el pozo inyector. Este sistema cuenta con una válvula de control de nivel LCV la cual recircula agua en el tanque para controlar el agua efectivamente inyectada (la cual puede ser menor de 5.000 BAPD).

El tablero automático del filtro mediante el PLC (Control Lógico Programable) gobierna la apertura y cierre de válvulas, encendido y apagado de bombas. Mediante los equipos de instrumentación controla el proceso, switches de nivel, y válvulas automáticas. El PLC cuenta con la interfase de comunicación con el operador a través de una Panel View con la cual se recorren los diferentes menús opcionales de operación del equipo. A su vez, el PLC tiene la facilidad de comunicarse con el sistema maestro de la estación, para que el operador desde el CCO verifique el estado del sistema de filtración y de tratamiento de aguas de retrolavado. A si mismo, el PLC tiene la facilidad de comunicarse con el PLC de cabeza de Pozo (Bomba Reda) mediante un sistema de comunicación por radio para de esta forma establecer un control de todo el proceso desde la estación.

SISTEMA DE INYECCIÓN DE AGUA EN CABEZA DE POZO

Para el caso del pozo Austral 1X (Pozo seleccionado para la prueba de inyección) la tubería utilizada para transportar el agua filtrada desde la estación hasta el pozo es la misma de producción, a la cual se le realizará tratamiento químico y mecánico para garantizar su limpieza.

El agua es acumulada en un tanque el cual proporciona la presión necesaria en la succión de la bomba Reda, este nivel es controlado por válvulas automáticas de control de nivel LCV y radares de nivel en el tanque. A su vez, la bomba Reda succiona del anterior tanque y descarga al pozo, esta bomba posee controles de presión de descarga, así como registradores de presión, temperatura y un transmisor indicador de caudal. Las presiones de inyección esperadas son alrededor de 3.000 PSI con caudales hasta de 5.000 BAPD. La bomba Reda cuenta con su propio variador de velocidad y PLC que controla el proceso en cabeza de pozo y que se comunica con el PLC de la estación para establecer un control global del sistema.

Dentro de las facilidades del proyecto encontramos que se construyó una subestación eléctrica en cabeza de pozo del Austral 1X para garantizar autonomía en la corriente necesaria para el inyector de agua. Así como en la estación Suria de debieron construir las facilidades eléctricas y neumáticas para la correcta operación del piloto de tratamiento de aguas residuales.