Hidrocarburos y HAP en agua de producción

El tratamiento de hidrocarburos en agua de producción se vuelve crítico justo donde terminan los equipos mecánicos: la fracción disuelta y los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) no separan por gravedad ni por flotación, y son los que condicionan la reinyección o la descarga. Para el diagnóstico de base conviene repasar DQO recalcitrante en efluentes.

Un separador API y una unidad de flotación resuelven el aceite libre y el emulsionado grueso. Lo que queda después —benceno, tolueno, fenoles, aromáticos de varios anillos, aditivos de producción— exige destrucción química, no separación de fases.

Qué son los hidrocarburos disueltos y por qué aparecen en agua de producción

Definición y química del problema

El agua de formación convive con el crudo durante tiempo geológico y llega a superficie saturada en los componentes más solubles de la mezcla. Esa fracción disuelta incluye aromáticos monocíclicos y policíclicos, ácidos orgánicos y compuestos polares, y su comportamiento es el de un soluto: no forma gotas, no flota y no coalesce. Los HAP, además, son persistentes y tienen límites ambientales más exigentes que el hidrocarburo total.

Qué medir antes de diseñar

El diseño se apoya en hidrocarburos totales y disueltos, DQO y COT, aromáticos específicos según el requerimiento normativo, sólidos suspendidos, salinidad, pH, temperatura y caudal en m³/h. Los valores dependen del yacimiento y de la etapa de vida del reservorio, de modo que deben tomarse del análisis propio y no de referencias generales.

Cómo se detecta en planta: análisis e indicadores de campo

• Brecha entre hidrocarburo total y aceite libre: si el equipo mecánico funciona bien y el total sigue alto, lo que queda está disuelto.
• DQO alta con aceite visible bajo: firma típica de orgánicos disueltos.
• Iridiscencia persistente en piletas de aforo a pesar del desnatado.
• Caída de inyectividad por ensuciamiento orgánico de la cara de formación.

Causas: de dónde viene el problema

Fracción disuelta que no separa por gravedad

La solubilidad de los aromáticos livianos en agua salina es suficiente para superar los límites de descarga aun después de un tren mecánico completo. Ningún tiempo de retención adicional cambia esa condición.

Aromáticos policíclicos asociados al crudo

Los HAP se incorporan al agua en contacto prolongado con el crudo y se adhieren a los sólidos finos. Un agua con sólidos altos transporta más HAP que la misma agua clarificada; por eso la remoción de sólidos, tratada en el artículo sobre sólidos en agua de inyección, es también una medida de control de orgánicos. El sitio ya cuenta además con una nota sobre hidrocarburos policíclicos en el agua.

Aditivos químicos de producción

Inhibidores, demulsificantes, secuestrantes y antiespumantes llegan al agua y aportan carga orgánica propia. Es habitual que parte de la DQO del efluente provenga del propio programa químico del campo.

Consecuencias operativas y costos

Impacto sobre equipos, proceso y producto

La carga orgánica alimenta el biofilm de líneas y tanques, favorece el ensuciamiento de filtros y membranas, y ensucia la formación en pozos inyectores. Además, el carbono orgánico es nutriente para las bacterias sulfato-reductoras, lo que conecta este problema con el souring y con la incrustación tratada en el artículo sobre incrustación en agua de inyección.

Riesgo normativo y de descarga

Los barros aceitosos y las corrientes con hidrocarburos quedan alcanzados por la Ley 24.051 de residuos peligrosos y su Decreto 831/93, mientras que la actividad de exploración y explotación está encuadrada en la Resolución 105/92 de la Secretaría de Energía. Los valores admisibles para vertido y las condiciones de reinyección los fija cada provincia: el objetivo de tratamiento se define según la normativa provincial vigente en Neuquén, Mendoza, Chubut o Santa Cruz.

Costo total: OPEX, paradas no programadas y reposición de activos

Disponer agua fuera de especificación, transportarla o perder inyectividad son costos recurrentes. A ellos se suman los workovers y la limpieza de piletas. Un proceso de oxidación avanzada se evalúa contra esa suma, no contra el costo por kilo de reactivo.

Soluciones convencionales y sus límites

Separadores API y flotación: no remueven la fracción disuelta

Son imprescindibles como etapa previa y muy eficientes con aceite libre y emulsionado, pero trabajan por diferencia de densidad. Sobre un soluto no tienen mecanismo.

Carbón activado solo: saturación y costo de recambio

Adsorbe bien, pero en aguas con DQO alta se satura rápido y el costo del recambio se vuelve dominante. Funciona como pulido final, no como tratamiento principal de una carga elevada.

Tratamiento biológico: inhibición por salinidad y toxicidad

La salinidad del agua de producción y la toxicidad de fenoles y aromáticos limitan severamente el desempeño de un sistema biológico convencional, que además exige superficie y tiempo que rara vez hay en una locación. Para esa etapa GWC provee OXY-X.

Solución Watch Water: RED-OXY®, WHITE-OXY® y OXY-X®

RED-OXY®: ferratos generados in situ

RED-OXY®, el primer generador in situ de iones ferrato (VI), no es un químico único sino un proceso: RED-X® y OXY-X® se disuelven —típicamente en solución al 5%— y se dosifican en un tanque de contacto, donde generan ferratos (VI) e hidróxidos férricos; ADSORB-X® eleva el pH y potencia la adsorción; un filtro de Katalox Light® retiene el floc con los contaminantes adsorbidos y un filtro pulidor de Catalytic Carbon® asegura la remoción de orgánicos, color, olor y trazas de metales. Entre los contaminantes documentados figuran expresamente los hidrocarburos de petróleo y los HAP. Los tres químicos se suministran en polvo 100% activo y, en la mayoría de los casos, se aplican con los equipos dosificadores existentes.

WHITE-OXY®: oxidante catalizado sin activador

WHITE-OXY®, el oxidante catalizado de dos reactivos en uno, está pensado como etapa posterior: destruye los contaminantes remanentes, adsorbe nutrientes para mejorar la biodegradación y aporta oxígeno de forma prolongada durante meses. Su dosis documentada es de 50 g/m³ de agua contaminada. No requiere activador externo, lo que simplifica la operación en locación.

OXY-X®: radicales sulfato

OXY-X® es el componente oxidante del sistema, un ácido halógeno fuerte que libera radicales sulfato (SO₄•⁻) con potencial REDOX comparable al del radical hidroxilo y sin generar subproductos peligrosos. Su densidad aparente es de 950 – 1.000 kg/m³, la solubilidad supera 200 g/L a 20 °C y el pH de su solución al 1% es de 2,3 – 2,5. No es un producto inocuo: según su hoja de datos de seguridad está clasificado como corrosivo cutáneo y muy tóxico para organismos acuáticos, y debe manipularse con el equipo de protección personal correspondiente.

Tren de tratamiento recomendado y orden de las etapas

1. Separación mecánica previa: aceite libre y sólidos gruesos fuera del sistema.
2. Tanque de contacto con dosificación de los componentes en solución.
3. Filtración del floc sobre media catalítica.
4. Pulido con carbón catalítico para orgánicos residuales y trazas.
5. Oxidación complementaria con granulado sobre piletas o corrientes remanentes.

Qué NO hace el proceso

• No reemplaza la separación mecánica de aceite libre: se aplica después.
• No desala: la salinidad del agua de producción no cambia.
• No garantiza por sí solo el cumplimiento de un límite; el objetivo se valida con ensayo de laboratorio y prueba de campo.
• Los reactivos deben disolverse en agua desmineralizada u osmótica.
• La dosis no es selectiva: se determina por prueba, no por tabla.

Parámetros de diseño y dosificación

Análisis de agua requerido antes de dimensionar

Hidrocarburos totales y disueltos, HAP si aplica, DQO y COT, sólidos suspendidos, salinidad y cloruros, pH, alcalinidad, hierro, temperatura, caudal en m³/h y destino final del agua.

Puesta en marcha, control analítico y mantenimiento

La dosis se fija con jar test sobre el agua real y se confirma en prueba de campo a escala reducida antes de escalar. El seguimiento incluye DQO, hidrocarburos, color, pH y consumo de reactivo por metro cúbico, además del control de los lodos generados, que deben gestionarse según su caracterización.

Ejemplo típico de aplicación

Un esquema representativo es el de una operadora de Vaca Muerta que, con separador y flotación en servicio, sigue midiendo DQO e hidrocarburos disueltos por encima del objetivo antes de la reinyección. El planteo típico es una oxidación en dos pasos —tanque de contacto con generación in situ de ferratos y filtración, seguido de oxidación complementaria sobre la corriente remanente— con dosis definida por ensayo.

Qué se mide antes y después

• Hidrocarburos totales y disueltos, y HAP si el requerimiento lo incluye.
• DQO y COT en cada etapa.
• Sólidos suspendidos y color.
• Presión de inyección a caudal constante.
• Volumen y caracterización del lodo generado.

Qué se puede y qué no se puede extrapolar

Se extrapola la secuencia y el hecho de que la oxidación avanzada actúa sobre la fracción que los equipos mecánicos no alcanzan. No se extrapolan dosis ni porcentajes de reducción: la adsorción no es selectiva y la dosis debe determinarse con pruebas de laboratorio o de campo sobre el agua propia.

Próximo paso: análisis de agua y cotización

Qué datos enviar a GWC

• Caudal en m³/h y esquema del tren mecánico existente.
• Análisis con hidrocarburos, DQO, COT, sólidos, salinidad y pH.
• Destino del agua y límite aplicable según la normativa provincial vigente.
• Equipos de dosificación disponibles en la instalación.
• Restricciones de espacio y de energía en la locación.

Ensayo de laboratorio y prueba piloto en sitio

El procedimiento habitual es jar test en laboratorio, prueba de campo a caudal reducido y recién después el escalado. Es el único camino para fijar dosis defendibles sobre un agua de producción real. Un caso comparable, útil para contrastar, es efluentes de frigorífico y lácteos, dQO y fósforo.

Si su efluente cumple en aceite libre pero no en DQO o en hidrocarburos totales, el problema está en la fracción disuelta. Solicite su evaluación y cotización. El panorama completo, con las rutas de tratamiento comparadas, está en DQO recalcitrante.

Solicitar ensayo y cotización