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

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.