Métodos de secado de arena de fracturación: rotatorio frente a lecho fluidizado

11 de junio de 2015

Para llegar al gas que antes se pensaba que era inalcanzable, se usa presión para fracturar formaciones rocosas a gran profundidad para permitir un mejor flujo de gas a través de un pozo. Cuando se elimina la presión, la fractura colapsa, lo que disminuye drásticamente su eficacia. Se utiliza un tipo especial de arena refinada como "apuntalador" para mantener abiertos los revestimientos de los pozos después de inyectar la lechada a base de agua en el revestimiento. La fracturación hidráulica, o "fracking", es una técnica de minería que mejora en gran medida la productividad de los pozos de petróleo y gas y se está implementando agresivamente en todo el mundo, y en América del Norte en particular. La arena permanece en la fractura cuando se elimina la presión, manteniendo la fractura abierta y permitiendo que el gas continúe fluyendo a través del pozo. Gracias a la formación Marcellus Shale, la región del noreste ha experimentado un auge económico reciente. Este giro se produjo después de que se lograran avances tecnológicos en la perforación horizontal y el fracking. Aunque el fracking fue utilizado por la industria petrolera en la década de 1860 con nitroglicerina líquida en pozos poco profundos, no fue hasta que se desarrolló la versión moderna de esta antigua técnica, en la que se hizo realidad la extracción de bolsas más profundas de gas natural. una arena de cuarzo de alta pureza con granos redondos muy duraderos, y es un material resistente al aplastamiento producido para su uso en la industria del petróleo. EE. UU. es el mayor consumidor y productor de arena de fracturamiento y, según el Wall Street Daily, se utilizan entre 25 y 30 millones de toneladas métricas para abastecer los 1,1 millones de pozos de gas y petróleo activos en EE. UU. The American Petroleum Institute (API) determina las especificaciones de la arena de fracturamiento que incluyen el tamaño del grano, la esfericidad, la resistencia al aplastamiento y la solubilidad. Por lo tanto, las empresas mineras están ansiosas por vender solo arena de fracturación que cumpla con estas especificaciones API a sus clientes operadores de pozos. Para asegurar una calidad aceptable de la arena, las empresas mineras la lavan y la secan para eliminar todas las posibles impurezas. Dos tipos de secadores industriales están diseñados idealmente para cumplir con los estrictos requisitos que deben cumplir las empresas de extracción de arena, a fin de proporcionar constantemente arena de la más alta calidad a sus clientes productores de energía. Estos secadores son de lecho fluido y rotativos. En la superficie, un secador de lecho fluido es similar a muchos otros tipos de equipos de secado. Procesa material granular de flujo libre a temperaturas del producto que oscilan entre 140 y 300 °F, y los materiales adecuados incluyen arena, minerales, arcillas, sales orgánicas, carbón y productos químicos especiales. Pero las similitudes terminan ahí. En un lecho fluido, el material que se seca está suspendido y completamente rodeado por el aire o gas de secado, lo que hace que el material se comporte como un fluido. Además de mantener el material en un estado aparentemente líquido, la corriente de gas es el medio para el intercambio de calor y masa. Como resultado del contacto íntimo del gas con los sólidos, se logran tasas muy altas de transferencia de calor mientras los granos de arena se manipulan con delicadeza. La bancada permite la distribución uniforme de la corriente de gas durante la operación y soporta la cama de material durante la parada. Un secador de lecho fluido proporciona costos de equipo de capital más bajos en la instalación y costos operativos más bajos durante la vida útil de la máquina, incluidos costos reducidos de filtro de mangas y lavador, al mismo tiempo que aumenta la productividad. Debido a que no hay partes móviles dentro del lecho fluido, los costos de mantenimiento se reducen considerablemente en comparación con otros sistemas. Por el contrario, los secadores rotativos manejan una gama mucho más amplia de materiales, independientemente de sus características de transporte y manejo. Ya sea que el proceso requiera el secado de polvos finos y pulverulentos, sólidos grumosos, semiplásticos pegajosos, lodos, gránulos, aglomerados o incluso una mezcla de todos los anteriores, un secador rotatorio cumplirá con éxito su tarea. Un secador rotatorio es un cilindro giratorio, o carcasa, que está ligeramente inclinado con respecto a la horizontal y su longitud puede ser de cuatro a diez veces su diámetro. El material se introduce en un extremo del cilindro y, en virtud de su rotación y pendiente, así como del efecto de cabeza del material, sale continuamente por el extremo opuesto. El interior de la carcasa está equipado con paletas especialmente diseñadas que hacen avanzar el material de alimentación hacia la zona activa de la carcasa y exponen de manera eficiente el material a la fuente de calor. Una determinación importante es el uso de calor directo o indirecto en el proceso de secado. Los secadores rotatorios utilizan transferencia de calor por convección directa o transferencia de calor indirecta, que depende de las superficies calientes dentro del secador para proporcionar calor por conducción y radiación. La determinación del calor directo versus indirecto depende de las propiedades del material a secar, las condiciones del proceso y el producto final deseado. El método óptimo para secar arena de fracturación es con calor directo, con aire caliente entrando en la carcasa giratoria por un extremo, pasando a través de ella y saliendo por el otro extremo. Los vuelos soldados a las paredes internas de la carcasa levantan y bañan la arena húmeda, poniéndola en contacto directo con el aire caliente. La configuración de las paletas depende de las características del material que se procesa, y la longitud y el diámetro de la cáscara dependen de la capacidad de secado. El secado por calor indirecto se usa con mayor frecuencia para productos con partículas de tamaño pequeño que podrían generar una generación excesiva de polvo. La industria de la arena de fracturación utiliza ambos tipos de secadores. Los secadores rotatorios son los más caros de los dos, pero son más indulgentes y permiten una mayor capacidad de reducción del proceso. Los secadores de lecho fluido cuestan menos, son térmicamente más eficientes y tienen un mantenimiento mínimo debido a la menor cantidad de piezas móviles. Si se tienen en cuenta determinados requisitos de secado de arena de fracturación que deben permanecer constantes durante todo el proceso, como el rendimiento, el tamaño de las partículas y el contenido de humedad, el método óptimo es el secado en lecho fluidizado. Sin embargo, los secadores rotatorios brindan una mayor versatilidad, lo que permite que el mercado de arena de fracturamiento se ajuste mejor a las necesidades de su industria. David Phillips es gerente de marketing y comunicaciones de Heyl & Patterson Inc., Carnegie, PA. Fundada en 1887 en Pittsburgh, Heyl & Patterson es líder de la industria en el diseño y la construcción de equipos de procesamiento térmico y de transferencia a granel para clientes en una amplia gama de industrias, incluidas la química, el acero, la biomasa, la energía, los puertos y la minería y los minerales. Para obtener más información, visite www.heylpatterson.com.

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