en el presente trabajo se realizó el diseño de conexiones entre las estaciones de flujo del campo...

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE MECÁNICA ADAPTACIÓN DE LAS ESTACIONES DE FLUJO DEL CAMPO MATA R PARA EL USO DE EQUIPOS MÓVILES EN PRUEBAS DE PRODUCCIÓN PRESENTADO POR: BR. EDGARDO ALBERTO RODRÍGUEZ ACOSTA TRABAJO DE GRADO PRESENTADO ANTE LA UNIVERSIDAD DE ORIENTE COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TÍTULO DE:

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En el presente trabajo se realizó el diseño de conexiones entre las estaciones de flujo del campo Mata R, perteneciente al Área Mayor de Oficina (AMO) de PDVSA Gas, y equipos portátiles de pruebas de producción de pozos. Con la finalidad de que exista otro sistema de pruebas de producción, diferente al ya instalado. Primeramente, se realizó un levantamiento de la información, tanto bibliográfica, como en el mismo campo Mata R, para luego configurar el modelo de la red hidráulica en el software PIPEPHASE®, simulando las redes actuales utilizando las ecuaciones de Beggs & Brill para los tipos de flujos bifásicos y monofásicos, presentes en los niveles de presión 60 psig y 250 psig, para verificar su funcionamiento y encontrar puntos para colocar las propuestas de conexiones en cada estación de flujo. Se realizaron las propuestas de líneas y accesorios basándose en su viabilidad según la norma PDVSA LTP-1.5 y en un diseño económico, para luego simular las redes incorporándoles dichas propuestas, junto con los equipos de pruebas portátiles, para cuando el equipo es un separador y cuando es un medidor de flujo multifásico. Con los resultados obtenidos de dichas simulaciones en cuanto a caída de presión, velocidad de flujo y erosional, se comprobó que las nuevas líneas y accesorios se encuentran dentro de las Normas de PDVSA para el diseño de tuberías. Además, para obtener los parámetros termodinámicos de las corrientes de entrada y salida de dichos equipos y de las estaciones, como una referencia informativa, se utilizó el software PRO/II©. Entonces se procedió a la elaboración de una lista detallada de materiales necesarios por estación para llevar a cabo el proyecto, información que fue requerida por la empresa para la realización de un presupuesto.

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NCLEO DE ANZOTEGUI

ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE MECNICA

ADAPTACIN DE LAS ESTACIONES DE FLUJO DEL CAMPO MATA R PARA EL USO DE EQUIPOS MVILES EN PRUEBAS DE PRODUCCINPRESENTADO POR: BR. EDGARDO ALBERTO RODRGUEZ ACOSTA

TRABAJO DE GRADO PRESENTADO ANTE LA UNIVERSIDAD DE ORIENTE COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TTULO DE:INGENIERO DE MECNICOPUERTO LA CRUZ, DICIEMBRE DE 2014

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NCLEO DE ANZOTEGUI

ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE MECNICA

ADAPTACIN DE LAS ESTACIONES DE FLUJO DEL CAMPO MATA R PARA EL USO DE EQUIPOS MVILES EN PRUEBAS DE PRODUCCINAsesores:

Prof. Jos Rengel Ing. Alejandro Lpez Asesor Acadmico

Asesor Industrial

PUERTO LA CRUZ, DICIEMBRE DE 2014

UNIVERSIDAD DE ORIENTE

NCLEO DE ANZOTEGUI

ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS

DEPARTAMENTO DE MECNICA

ADAPTACIN DE LAS ESTACIONES DE FLUJO DEL CAMPO MATA R PARA EL USO DE EQUIPOS MVILES EN PRUEBAS DE PRODUCCINJURADO CALIFICADOR:

El jurado hace constar que asign a esta Tesis la calificacin de

____________________________

Prof. Jos Eduardo Rengel

Asesor Acadmico

________________________ ______________________

Prof. Johnny Martnez Prof. Lino Camargo

Jurado Principal Jurado Principal

BARCELONA, NOVIEMBRE DE 2014

RESOLUCINDE ACUERDO CON EL ARTCULO 41 DEL REGLAMENTO DE TRABAJO DE GRADO: LOS TRABAJOS DE GRADO SON DE EXCLUSIVA PROPIEDAD DE LA UNIVERSIDAD DE ORIENTE, Y SLO PODRN SER UTILIZADOS A OTROS FINES CON EL CONSENTIMIENTO DEL CONSEJO DE NCLEO RESPECTIVO, QUIEN DEBER PARTICIPARLO PREVIAMENTE AL CONSEJO UNIVERSITARIO, PARA SU AUTORIZACIN DEDICATORIA

Primeramente a Dios por darme la vida y la sabidura necesaria en todas las etapas de mi vida. A mi madre, la Dra. Merbys Acosta, por el sacrificio y ser la persona ms maravillosa, especial, noble, amorosa y protectora que pudo darme Dios en la vida. Con sus consejos, su ejemplo de trabajo y dedicacin, supo guiarme con amor desde muy pequeo hacia el triunfo de hoy. Para ella va dedicado este logro y los que esperan por venir.A mi padre, Edgar Rodrguez, quin tambin siempre fue un gran apoyo para seguir adelante en cada momento de mi carrera y supe aprender muchas cosas de l, un ejemplo a seguir.A toda mi familia en general, que siempre me apoy, especialmente los ms jvenes, para que guarden en sus corazones la llama que enciende el deseo del saber y el conocimiento, y a su vez tengan presente que la meta que se propongan la pueden alcanzar con dedicacin, mucha paciencia y constancia. Nadie dijo que ser fcil, pero tampoco imposible. Este logro tambin es de ustedes. Con cario a mis hermanos, tos, a todos mis primos y dems familiares. Los quiero muchsimo, los recuerdo, y en donde quiera que me encuentre y, a pesar de la distancia, siempre sern lo ms importante para m; por encima de todo cuenten conmigo.

AGRADECIMIENTOS

A mi Dios Todo Poderoso.

A mi madre, mi padre, mis hermanos y toda mi familia.

Al profesor Jos Rengel, por su ayuda inconmensurable, su apoyo en el planteamiento de este trabajo, y su excelencia acadmica en cada una de las asesoras recibidas.

A mi primo, el Ingeniero Sergio Scalisi quin sirvi de apoyo incondicional durante toda la realizacin de este trabajo.Al Ingeniero Alejandro Lpez por abrirme las puertas de la industria petrolera por medio de la empresa PDVSA GAS Anaco, en la cual obtuve un conocimiento invaluable en trminos de produccin e infraestructura.A todo el equipo del Departamento de Optimizacin e infraestructura de PDVSA Gas Anaco, por compartir su experiencia, y tender la mano amiga cuando lo necesit.A mis amigos, con los cuales compart muchas vivencias, ancdotas, infortunios, fracasos y xitos, y que siempre estuvieron ah alentndome a seguir adelante con este trabajo, entre ellos: Pedro Gonzlez, Norielsy Lpez, Lismary Soto, Jos Velzquez, Luis Prez, Francisco Salmasi, Daniel Guian, Joanne Cedeo, Michele Carbonara, Daniel Carbonara, Nelson Hernndez, Orelvis Gonzlez, Ivn Figuera, Cristian Daz, Antonio Mata, Cristivanesa Cova, Mayra Fernndez, Katiuzka Rendn, Annas Caguana, Manuel Martnez, Jos Ricardo Marcano, mbar Rangel, Mara Fernanda Jimnez, Karla Barrera, Humberto Gil, entre muchos otros. A todos los mencionados y a los que de una u otra forma intervinieron en mi vida universitaria, mil gracias. Al Departamento de Mecnica de la Universidad de Oriente Ncleo de Anzotegui, por darme la oportunidadde formarme como profesional.RESUMEN

En el presente trabajo se realiz el diseo de conexiones entre las estaciones de flujo del campo Mata R, perteneciente al rea Mayor de Oficina (AMO) de PDVSA Gas, y equipos porttiles de pruebas de produccin de pozos. Con la finalidad de que exista otro sistema de pruebas de produccin, diferente al ya instalado. Primeramente, se realiz un levantamiento de la informacin, tanto bibliogrfica, como en el mismo campo Mata R, para luego configurar el modelo de la red hidrulica en el software PIPEPHASE, simulando las redes actuales utilizando las ecuaciones de Beggs & Brill para los tipos de flujos bifsicos y monofsicos, presentes en los niveles de presin 60 psig y 250 psig, para verificar su funcionamiento y encontrar puntos para colocar las propuestas de conexiones en cada estacin de flujo. Se realizaron las propuestas de lneas y accesorios basndose en su viabilidad segn la norma PDVSA LTP-1.5 y en un diseo econmico, para luego simular las redes incorporndoles dichas propuestas, junto con los equipos de pruebas porttiles, para cuando el equipo es un separador y cuando es un medidor de flujo multifsico. Con los resultados obtenidos de dichas simulaciones en cuanto a cada de presin, velocidad de flujo y erosional, se comprob que las nuevas lneas y accesorios se encuentran dentro de las Normas de PDVSA para el diseo de tuberas. Adems, para obtener los parmetros termodinmicos de las corrientes de entrada y salida de dichos equipos y de las estaciones, como una referencia informativa, se utiliz el software PRO/II. Finalmente, se procedi a la elaboracin de una lista detallada de materiales necesarios por estacin para llevar a cabo el proyecto, informacin que fue requerida por la empresa para la realizacin de un presupuesto.CONTENIDO

Pg.ivRESOLUCIN

vDEDICATORIA

viAGRADECIMIENTOS

viiiRESUMEN

ixCONTENIDO

xvINTRODUCCIN

16CAPTULO I

16EL PROBLEMA

161.1 Planteamiento del problema

171.1.1 Infraestructura y limitaciones del campo Mata R

181.2 Descripcin general de la empresa

191.3 Ubicacin geogrfica del rea en estudio

191.4 Produccin de gas y petrleo

201.5 El proceso

211.6 Objetivos

211.6.1 Objetivo general

211.6.2 Objetivos especficos

211.7 Estructura del trabajo de grado

22Captulo 1: Introduccin

22Captulo 2: Marco terico

22Captulo 3: Metodologa

22Captulo 4: Estacin de flujo W-4

22Captulo 5: Estacin de flujo X-8

23Captulo 6: Estacin de flujo B-12

23Captulo 7: Conclusiones y recomendaciones

24CAPTULO II

24MARCO TERICO

242.1 Antecedentes

262.2 Proceso de produccin del gas y el petrleo

272.3 Estaciones de flujo

302.3.1 Equipos de una estacin de flujo

342.3.2 Sistema de pruebas

372.4 Equipos porttiles para pruebas de produccin

372.5 Pruebas de produccin para potencial

372.5.1 Potencial individual del pozo

382.5.2 Potencial de produccin

392.5.3 Descripcin del proceso de una prueba de produccin con equipos porttiles

412.5.4 Tipos de pruebas de produccin

422.6 Consideraciones generales y criterios de diseo de tuberas

422.6.1 Procedimiento de diseo de tuberas

442.6.2 Criterios de diseo

452.7 Estudio hidrulico en el diseo de tuberas de proceso

462.7.1 Dimetro

462.7.2 Cada de presin

482.7.3 Espesor y rugosidad

482.8 Simulacin de procesos

492.8.1 Programas de simulacin

55CAPTULO III

55MARCO METODOLGICO

553.1 Descripcin de los sistemas actuales de produccin general y de pruebas en sitio

563.2 Recoleccin de datos y parmetros de operacin de las estaciones

573.3 Simulacin de las redes de tuberas actuales de cada estacin

583.3.1 Ejecucin de la simulacin de las redes actuales

593.3.2 Clculo del porcentaje de error

603.4 Configuracin de lneas y accesorios para conexin de equipos porttiles

603.5 Diseo y evaluacin de las nuevas conexiones, mediante herramientas computacionales

613.5.1 Diseo del dimetro en PipePhase

623.5.2 Evaluacin de las corrientes internas de los sistemas incorporndoles los equipos porttiles en PRO/II

623.6 Elaboracin de listado de materiales

64CAPTULO IV

64ESTACIN DE FLUJO W-4

644.1 Sistemas de produccin general

644.1.1 Sistema de produccin general del nivel 60 psig

654.1.2 Sistema de produccin general del nivel 250 psig

674.2 Sistemas de pruebas

674.2.1 Sistema de pruebas del nivel 60 psig

694.2.2 Sistema de pruebas del nivel 250 psig

704.3 Datos y parmetros de operacin

704.3.1 Ubicacin de pozos

744.3.2 Potencial de produccin

784.3.3 Caracterizacin de fluidos

804.4 Simulacin del sistema actual

804.4.1 Nivel 60 psig

834.4.2 Nivel 250 psig

874.5 Configuracin de lneas y accesorios para conexin de equipos porttiles

924.6 Simulacin incluyendo nuevas lneas y ajuste de dimetro

934.6.1 Nivel 60 psig con separador mvil de prueba y de retorno de gas

964.6.2 Nivel 60 psig con separador mvil de pruebas y descarga de lquidos

984.6.3 Nivel 60 psig con medidor multifsico de pruebas

1004.6.4 Nivel 250 psig con separador mvil de prueba y retorno de gas

1024.6.5 Nivel 250 psig con separador mvil de pruebas y descarga de lquidos

1044.6.6Nivel 250 psig con medidor multifsico de pruebas

1054.6.7 Dimetros seleccionados

1084.7 Lista de materiales

112CAPTULO V

112ESTACIN DE FLUJO X-8

1125.1 Sistemas de produccin general

1125.1.1 Sistema de produccin general del nivel 60 psig

1135.1.2 Sistema de produccin general del nivel 250 psig

1145.2 Sistemas de pruebas

1145.2.1 Sistema de pruebas del pivel 60 psig

1155.2.2 Sistema de pruebas del nivel 250 psig

1165.3 Datos y parmetros de operacin

1165.3.1 Ubicacin de pozos

1185.3.2 Potencial de produccin

1205.3.3 Caracterizacin de fluidos

1225.4 Simulacin del sistema actual

1225.4.1 Nivel 60 psig

1255.3.2 Nivel 250 psig

1285.5 Configuracin de lneas y accesorios para conexin de equipos mviles

1345.6 Simulacin incluyendo nuevas lneas y ajuste de dimetro

1345.6.1 Nivel 60 psig con separador mvil de prueba con fase de retorno de gas

1395.6.2 Nivel 60 psig con separador mvil de prueba con fase de descarga de lquidos

1425.6.3 Nivel 60 psig con medidor multifsico de pruebas

1445.6.4 Nivel 250 psig con separador mvil de prueba y retorno de gas

1475.6.5 Nivel 250 psig con separador mvil de pruebas y descarga de lquidos

1495.6.6 Nivel 250 psig con medidor multifsico de pruebas

1505.6.7 Dimetros seleccionados

1535.7 Lista de materiales

155CAPTULO VI

155ESTACIN DE FLUJO B-12

1556.1 Sistemas de produccin general

1556.1.1 Sistema de produccin general del nivel 60 psig

1566.1.2 Sistema de produccin general del nivel 250 psig

1576.2 Sistemas de pruebas

1586.2.1 Sistema de pruebas del nivel 60 psig

1586.2.2 Sistema de pruebas del nivel 250 psig

1606.3 Datos y parmetros de operacin

1606.3.1 Ubicacin de pozos

1616.3.2 Potencial de produccin

1636.3.3 Caracterizacin de fluidos

1656.4 Simulacin de los sistemas actuales de produccin general

1656.4.1Nivel 60 psig

1686.4.2Nivel 250 psig

1726.5 Configuracin de lneas y accesorios para conexin de equipos mviles

1766.6 Simulacin incluyendo nuevas lneas y ajuste de dimetro

1776.6.1 Nivel 60 psig con separador mvil de prueba con fase de retorno de gas

1816.6.2 Nivel 60 psig con medidor multifsico de pruebas

1836.6.3 Nivel 250 psig con separador mvil de prueba y retorno de gas

1856.6.4 Nivel 250 psig con medidor multifsico de pruebas

1866.6.5 Dimetros seleccionados

1906.7 Lista de materiales

193CAPTULO VII

193CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

1937.1. Conclusiones

1947.2. Recomendaciones

195BIBLIOGRAFA

197METADATOS PARA TRABAJOS DE GRADO, TESIS Y ASCENSO

INTRODUCCINEl proceso de produccin de gas y petrleo implica una serie de etapas desde que la produccin sale del pozo hasta que llega a su destino en las refineras y plantas compresoras. El siguiente paso luego que los hidrocarburos salen del pozo es pasar por las estaciones de flujo, en las mismas la mezcla pasa por una serie de equipos para dividirse en lquido y gas. Adems, en estas instalaciones existe un sistema de pruebas que consta de equipos, accesorios e insturmentacin que sirven para cuantificar la produccin de gas y petrleo de cada pozo.En dichas estaciones existen problemas del tipo estructural en los sistemas de pruebas de produccin, que muchas veces imposibilitan la realizacin de las pruebas de potencial de produccin de los pozos.

El trabajo en cuestin responde a una necesidad imperante y latente dentro de las necesidades a priori que tiene la gerencia de operaciones de produccin del rea Mayor de Oficina de PDVSA GAS Anaco en el Campo Mata R, estado Anzotegui para mejorar su situacin y tener una alternativa en cuanto a la realizacin de pruebas de produccin en las estaciones de flujo.Existen equipos mviles de pruebas de produccin que pueden suplir a los sistemas in situ. Mediante este trabajo se realizar el diseo de las conexiones entre las estaciones de flujo y dichos equipos mviles.

CAPTULO IEL PROBLEMA1.1 Planteamiento del problema

Durante las operaciones de produccin en las estaciones de flujo del campo Mata R, la realizacin de pruebas de produccin es un proceso programado para realizarse diariamente, con el fin de conocer los flujos de gas, petrleo y agua provenientes de los pozos asociados a cada estacin. Debido a esto, en cada una existe un sistema de prueba por cada nivel de presin (60 psig y 250 psig), el cual se constituye de lneas, accesorios, un separador y un tanque. Sin embargo, actualmente han surgido problemas del tipo estructural y de mantenimiento que llegan a imposibilitar las pruebas en las estaciones de flujo: W-4, X-8 y B-12. En stas, no se cuenta con otra opcin para cuantificar la produccin. Es por esto, que en el Departamento de Infraestructura, seccin Ingeniera Conceptual de la Gerencia del Distrito, se tiene planificado la elaboracin de un proyecto para realizar pruebas de produccin de gas y crudo mediante equipos mviles, con el fin de tener una alternativa a los sistemas de pruebas propios de cada estacin. Un vehculo transportara dichos equipos hasta la estacin para as conectarse a la misma y realizar las pruebas in situ. La empresa cuenta con dos tipos de equipos de pruebas mviles, uno de separacin, y otro de medicin directa del flujo de la mezcla (medidor multifsico). Entonces, para esto, se hace necesario el diseo de las conexiones que deber tener cada estacin, y as sea posible el uso de este tipo de equipos.En el presente trabajo se realizar el diseo de una infraestructura, que permita el fcil acople y desacople de equipos mviles para pruebas de

produccin en las tres estaciones de flujo, antes mencionadas, existentes en el campo Mata R. Para esto, ser necesario conocer las condiciones en que se manejan los fluidos provenientes de los pozos asociados a cada estacin, realizar un levantamiento y verificar el funcionamiento de las redes actuales. Luego realizar una propuesta de conexiones, establecer su diseo siguiendo las normas nacionales de PDVSA y utilizando el software PIPEPHASE para simular el comportamiento hidrulico del sistema. Finalmente, se seleccionarn los materiales requeridos para su fabricacin.1.1.1 Infraestructura y limitaciones del campo Mata R

Las estaciones de flujo W-4 y B-12 no poseen el espacio suficiente para el estacionamiento de equipos transportados por vehculos de carga anchi-larga. La estacin de flujo B-12 no posee un tanque de pruebas, y en general los tanques de produccin de las estaciones W-4 y X-8 presentan deterioro y fugas en los tanques de produccin general, por lo cual a mediano plazo necesitarn pasar la produccin a los que actualmente son tanques de pruebas. Las vas de acceso a todas las estaciones y pozos del campo Mata R presentan deterioro, agravndose en poca de lluvias.En cada estacin, la diferencia de presin a la entrada y salida es muy alta en ambos niveles (una disminucin de a veces 10 psig), lo que indica que pueden existir problemas de embotellamiento. La presin en cada estacin vara dependiendo del funcionamiento de la planta compresora Zapatos/Mata R y del cambio de zona o incorporacin de nuevos pozos a los mltiples o vlvulas multipuertos.1.2 Descripcin general de la empresa

Petrleos de Venezuela (PDVSA), fue creada el 30 de Agosto de 1975 constituyndose como centro de control de las operaciones de la actividad petrolera nacional. Posteriormente, el 30 de Enero de 1976 culmin el proceso de nacionalizacin quedando su estructura operacional constituida por una serie de empresas entre las cuales estaban CORPOVEN, MARAVEN y LAGOVEN. Estas compaas que eran independientes entre ellas, pero parte de una sola organizacin, se fusionaron en lo que es hoy en da PDVSA. Posteriormente, se crea PDVSA GAS la cual se encuentra ubicada en casi todo el pas teniendo como sede principal Caracas, lugar donde se desarrollan sus principales actividades de administracin y control de la industria, alternando con el gobierno nacional a travs del Ministerio del Poder Popular para la Energa y Petrleo.PDVSA GAS se encarga de la produccin, procesamiento, transporte, distribucin y comercializacin del gas natural y sus derivados. Dicha filial de PDVSA, posee varias gerencias de operaciones entre las cuales est la de produccin del rea Mayor de Oficina (A.M.O.), en el estado Anzotegui, especficamente en el Distrito Anaco, siendo sta el rea de desarrollo del presente trabajo. Esta gerencia tiene como finalidad coordinar, dirigir, programar y controlar parte de las actividades de produccin de gas y crudo, mediante la integracin ptima de los procesos asociados a dicha produccin de hidrocarburos y para ello cuenta con el apoyo del Distrito Anaco.

1.3 Ubicacin geogrfica del rea en estudio

El campo Mata R, es una zona de explotacin petrolera, manejado por la gerencia de A.M.O. El mismo, se encuentra ubicado en el Municipio Freites del estado Anzotegui, aproximadamente a 65 km de la ciudad de Anaco, entre los meridianos 635800; 641300 y los paralelos 91200; 92300.En la Tabla 1.1 se muestran las Coordenadas UTM (Datum: La Canoa MC 63) y las elevaciones promedio sobre el Nivel Medio del Mar (NMM) del campo.Tabla 1.1. Coordenadas UTM instalaciones del Campo Mata R.

Instalacin (Estacin, Planta)Coordenada Norte (UTM)Coordenada Este (UTM)Elevacin del terreno (pies)Elevacin del terreno (mts)

BAT-12 (B-12)1020340381460735,41224,15

EHW-4 (W-4)1021900387060748227,99

EFX-8 (X-8)1022170384730720,09219,48

Planta Compresora Mata R1020910384070792,05241,41

Centro Operativo COZMR1024500385810--

Desde el punto de vista geolgico, el campo Mata R, se ubica en la cuenca oriental de Venezuela, y geogrficamente en la parte central de los estados Anzotegui y Monagas, limitada al Norte por las reas de Anaco y Jusepn, al Sur por las reas de Junn y Ayacucho de la Faja Petrolfera del Orinoco, al Este por la subregin de Temblador y al Oeste por la subcuenca de Gurico. (ver Figura 1.1).1.4 Produccin de gas y petrleoPara entender el proceso de produccin de gas y petrleo en el campo Mata R, es necesario conocer el camino recorrido por el hidrocarburo hasta llegar a su almacenamiento. Este proceso comienza desde el yacimiento, pasando por el pozo, las estaciones de flujo. Ah los separadores dividen la mezcla en gas y crudo. El petrleo llega a los tanques de almacenamiento, para su posterior refinacin y comercializacin. Mientras que el gas, va a la planta compresora y tanques para su almacenamiento.

Figura 1.1 Ubicacin geogrfica del rea Mayor de Oficina.1.5 El procesoEl objetivo fundamental de las estaciones de flujo en operaciones de produccin petrolera consiste en separar, a las presiones ptimas, los fluidos del pozo en sus tres componentes bsicos: petrleo, gas y agua. La produccin que recibe cada estacin de flujo del campo Mata R, es separada en cada nivel de presin (60 psig y 250 psig). El gas es enviado a travs de los gasoductos de ambos niveles a la planta compresora Zapatos o Mata R para, valga la redundancia, aumentar la presin del gas en varias etapas, luego enviar parte a almacenaje en tanques, combustin y otra parte a reinyeccin en pozos (gas-Lift). El crudo es enviado primeramente a los tanques de produccin en sitio y luego a travs de una lnea de flujo a la estacin de descarga del campo Mata R, en donde es almacenado en un tanque de crudo sucio, para luego entrar a un tratador en donde el lquido es calentado a 450 F para romper la emulsin crudo/agua, con la finalidad de obtener un crudo limpio (con 1% o menos de agua y sedimentos). Una vez separada la emulsin, el crudo es almacenado en un tanque de crudo limpio, para luego ser transportado hasta el Centro de Almacenamiento y Transferencia de Crudo Anaco (CATCA).1.6 Objetivos

1.6.1 Objetivo general

Adaptar la infraestructura de las estaciones de flujo del campo Mata R para el uso de equipos mviles en pruebas de produccin.1.6.2 Objetivos especficos

1. Realizar la bsqueda de la informacin referente a los fluidos de los pozos asociados a las estaciones.

2. Efectuar la representacin grfica de cada uno de los sistemas de flujo.

3. Verificar el funcionamiento de los sistemas de flujo actuales, mediante la simulacin de las redes hidrulicas de cada una de las estaciones.

4. Proponer la ubicacin y dimensiones de nuevas conexiones para la incorporacin de los equipos de pruebas mviles.

5. Disear el dimetro de tubera para las nuevas conexiones, a travs de simulacin en una herramienta computacional.

6. Establecer los requerimientos para la adaptacin de las estaciones para el uso de equipos mviles en pruebas de produccin.1.7 Estructura del trabajo de grado

El trabajo es presentado en siete (07) captulos, de la siguiente manera:Captulo 1: Introduccin

En este captulo se trataron aspectos bsicos a conocer sobre la realizacin del proyecto, es decir, la ubicacin y descripcin de la zona de trabajo, el proceso que se realiza, el problema y limitaciones, la estructura misma del documento y los objetivos planteados con el proyecto.

Captulo 2: Marco terico

Se plantearon diversos conceptos de importancia para la comprensin de este proyecto, en cuanto al rea de trabajo, fluidos, herramientas computacionales a utilizar, entre otros.Captulo 3: Metodologa

Incluye los pasos, secuencia de trabajo, mtodos a aplicados, suposiciones y limitaciones para la obtencin de resultados.

Captulo 4: Estacin de flujo W-4

En este captulo se presenta la produccin, parmetros operativos, limitaciones espaciales, planos, simulacin del sistema hidrulico actual, propuestas para el proyecto, resultados de simulaciones con las propuestas y material que se necesitar para llevar a cabo el proyecto en la estacin de flujo W-4.Captulo 5: Estacin de flujo X-8

Una descripcin detallada de los resultados y anlisis de la aplicacin de la metodologa de este proyecto a la estacin de flujo X-8.Captulo 6: Estacin de flujo B-12

Wste captulo incluye todos los resultados y parmetros obtenidos luego de la ejecucin de la metodologa explicada en el Captulo 3, esta vez a la estacin de Flujo B-12.Captulo 7: Conclusiones y recomendaciones

Se definen de manera resumida y puntual los aspectos ms importantes obtenidos en el trabajo y adems se recomiendan acciones para la ejecucin del proyecto.CAPTULO IIMARCO TERICO2.1 Antecedentes

En 2004, Lpez A.[1], realiz la evaluacin del sistema bifsico de produccin general de 60 psig en estaciones del campo Santa Rosa para la estimacin de la capacidad volumtrica. Esto debido a que exista baja capacidad volumtrica, gas excedente en las tuberas, y altas presiones en los mltiples de produccin general de todas las estaciones. Hizo el anlisis del comportamiento del fluido en las lneas de produccin, tomando en cuenta las cadas de presin y la velocidad del fluido en las lneas de flujo, mediante la simulacin de los sistemas hidrulicos (cabezal del pozo estaciones hasta el complejo de Santa Rosa) con el software PIPEPHASE. Con los resultados que obtuvo, propuso la incorporacin de un nuevo mltiple de produccin general en el nivel 60 psig con 10 puestos con entrada y salida de 10 pulgadas; y una lnea de transferencia de 16 pulgadas, para facilitar el manejo de volmenes adicionales, al momento de incorporar nuevos pozos a la produccin en estaciones del Campo Santa Rosa del Distrito Anaco de PDVSA Gas.

Este antecedente sirvi como referencia bibliogrfica en el presente trabajo para la comprensin del proceso de produccin de gas y petrleo, adems de los fundamentos de la operacin de las estaciones de flujo.En 2001, D Amico W.[2], desarroll un algoritmo computacional para predecir la tasa de deposicin de parafina, para as conocer con antelacin las condiciones operacionales bajo las cuales ocurre precipitacin de parafina en la pared de la tubera de flujo multifsico de hidrocarburos (crudo). Lo hizo utilizando los modelos de A.A. Hamouda (1992) y J.J.C. Hsu (1995), que permiten calcular el espesor de parafina formado en la pared de la tubera bajo un esquema Black-Oil (sin necesidad de tomar en cuenta el equilibrio de fases), ambos modelos fueron desarrollados bajo una base experimental. Obtuvo un modelo matemtico que determina los perfiles axiales de temperatura y presin en la tubera para flujo multifsico y monofsico, adems de ubicar la zona donde ocurre la mxima deposicin de parafina, permitiendo tomar las acciones ms apropiadas con el propsito de disminuir o inhibir sus consecuencias negativas. Segn su criterio, dicho modelo funciona en cualquier programa de diseo convencional de redes hidrulicas.Se utiliz este antecedente como base informativa en cuanto al concepto de la cada de presin y su clculo en flujo multifsico, tal como son los casos del presente trabajo.

En 2009, Ramos, C.[3], realiz el diseo de dos gasoductos de transmisin desde planta compresora Gere hasta planta compresora Santa Ana. Determin la configuracin del gasoducto ms apropiada para transmitir el volumen de gas proveniente del campo productivo San Tom, ya que hasta ese momento PDVSA Gas San Tom, no contaba con la infraestructura para el manejo de una produccin de gas creciente. Lo realiz mediante una evaluacin a nivel hidrulico con el simulador PIPEPHASE y se seleccionaron los dimetros de acuerdo a las Normas PDVSA L-TP 1.5 para el dimensionamiento de tuberas de proceso. En los gasoductos, realiz un estudio de corrosin interna y de rango de condensados pesados. Adems, el dimensionamiento de estos equipos se realiz considerando los manuales de diseo de PDVSA MDP-02-FF-05 Flujo bifsico lquidovapor, sistemas de ventilacin y el Manual de diseo de ingeniera de mechurrios de INTEVEP. Para los dos gasoductos, se propuso un sistema de venteo y quema que incluye un quemador, una estaca de venteo y un separador (KOD). De acuerdo a diversos parmetros como: velocidad de mezcla, de corrosin, cada de presin, entre otros, seleccion uno de los gasoductos dimensionados como la propuesta ms viable para transmitir la volumetra de gas de produccin.

Este antecedente sirvi como referencia bibliogrfica en el presente trabajo en la parte de programas de simulacin y la descripcin de las herramientas computacionales de PipePhase y PRO/II.

2.2 Proceso de produccin del gas y el petrleo

El proceso de produccin son todas aquellas fases por las que pasa el hidrocarburo, desde el yacimiento hasta llegar a la estacin de flujo y planta compresora (tanques de almacenamiento, separadores, compresores, entre otros.). El fluido proveniente del mltiple de produccin entra al separador, donde por diferencia de presin se divide el lquido y el gas. El gas hmedo sube y, antes de salir del recipiente (separador) pasa por un controlador de espuma y por un extractor de neblina donde se quitan al mximo las gotas de lquido y es enviado a las plantas compresoras donde ser comprimido el gas a las presiones requeridas por los clientes, posteriormente ser distribuido una parte a venta y otra a los pozos inyectores. Por otra parte, el lquido que cae y sale del separador a travs de la vlvula de salida, va dirigido al tratador para ser objeto de otra separacin de crudo y agua, en donde ste ltimo se distribuye a las plantas para ser tratado. Al mismo tiempo, el crudo que sale del tratador se distribuye a los tanques de almacenamiento para ser bombeado hacia la refinera San Roque y al patio de tanque Anaco (PTA). En la refinera San Roque, el crudo es procesado y refinado para ser enviado tambin al patio tanque de Anaco, luego, dependiendo de las necesidades de los clientes, el crudo que se encuentra en (PTA) es enviado a la refinera de Puerto la Cruz y/o al puerto de embarque (ver Figura 2.1).

Figura 2.1. Proceso de Produccin.[1]

2.3 Estaciones de flujo Los hidrocarburos que se encuentran presentes en el yacimiento no pueden ser extrados fcilmente. Por esta razn, es necesario colocar una serie de equipos, los cuales facilitan la extraccin, manejo y transporte de la produccin de gas y crudo. En la mayora de los campos petroleros existe un sistema integrado por oleoductos, gasoductos, centro de recoleccin y almacenamiento. Las dimensiones del sistema dependen principalmente de las propiedades propias del campo, su ubicacin, nmero y caractersticas de los pozos. Para la ubicacin deseable de los centros de recoleccin y almacenamiento debe considerarse principalmente: el volumen de los fluidos que se producen, las caractersticas de los pozos y la distancia que los separan y los programas de desarrollo.El factor econmico es esencial en la seleccin y ubicacin de las estaciones de flujo. As por ejemplo se pueden hacer estudios sobre la adicin de una estacin de flujo para un nmero reducido de pozos y compararlos con la creacin de nuevas lneas de flujo. A medida que un campo se desarrolla, se hace necesario construir nuevos centros de recoleccin. Por lo general, los campos petroleros poseen estaciones de descarga y de flujo.Desde cada pozo, los fluidos producidos son transportados a travs de las lneas de flujo hacia los mltiples de produccin en las estaciones de flujo, para luego ser bombeado a estaciones principales o patios de tanques o plantas compresoras de gas.Las lneas de flujo estn conectadas a sistemas de recoleccin denominados mltiples de produccin a los cuales llegan hidrocarburos provenientes de cada uno de los pozos productores, antes de ser enviados al resto de los equipos de produccin que conforman una estacin de flujo. Las lneas son generalmente diseadas y construidas para transportar fluidos generalmente bifsicos, mezcla de lquidos (petrleo y agua) y gas. El dimetro de cada tubera guarda relacin con el mximo volumen de produccin que se piensa manejar, como tambin las caractersticas del crudo, especficamente la viscosidad.Una vez que la mezcla crudo, agua, gas y sedimentos sale del cabezal del pozo, fluye a las estaciones ms cercanas. En las estaciones de flujo se efecta la separacin gas lquido. El gas fluye a estaciones compresoras o a otro destino. El lquido pasa a los depsitos de recoleccin de esa estacin, de all es enviado posteriormente a las plantas de tratamiento para su destilacin, remocin de sedimentos y estabilizacin, segn los casos. Finalmente, se envan a los depsitos principales en el patio de tanques. La totalidad de la produccin del campo se almacena en los patios de tanque, y de all a los puertos de embarque, donde funcionarios pblicos la inspeccionan y verifican.Los mltiples de produccin son construidos de manera que permitan, en cualquier momento, desviar de la corriente total la produccin de un pozo en particular a un separador de prueba, para cuantificar su produccin individual. En las instalaciones de superficie pueden efectuarse las operaciones de separacin, medicin, tratamiento, almacenamiento, bombeo del petrleo y manejo del gas como tambin el manejo del agua asociada al crudo.El petrleo, con el agua asociada, va a los tanques de almacenamiento de las estaciones de flujo, y el gas a los sistemas de manejo y distribucin existente en el rea. En algunas estaciones de flujo existen instalaciones para el tratamiento qumico primario del crudo y su principal proceso de deshidratacin en estaciones principales. Dicho tratamiento se inicia con la inyeccin de demulsificantes y antiespumantes, durante el trayecto del crudo por los mltiples de produccin y de prueba. El crudo junto con el agua es bombeado a las estaciones de descarga a travs de tuberas secundarias que recolectan la produccin en un nmero determinado de estaciones de flujo del rea, que manejan crudos de caractersticas similares. En los patios de tanques principalmente se deshidratan los crudos y en algunos casos se desalan, para que tengan las especificaciones requeridas para ser transportados a los terminales de embarque y refineras. El objetivo fundamental de las facilidades de superficie, es separar los fluidos del pozo en sus tres componentes bsicos: crudo, gas y agua. Tal objetivo se logra si se cumplen los siguientes requisitos: El crudo debe satisfacer las normas para su comercializacin, refinacin y almacenamiento.

El gas debe satisfacer las normas para su comercializacin, procesamiento y utilizacin en la produccin petrolera.

El agua debe tratarse con el fin de que su disposicin se haga de acuerdo con las normas vigentes de proteccin al ambiente.Una vez que el pozo se encuentre completado y se han cubierto las fases para ponerlo en produccin, se procede a instalar todos los equipos de superficie necesarios para direccionarlo a las estaciones de flujo. [1]2.3.1 Equipos de una estacin de flujo

Para cumplir cada una de sus funciones, las estaciones de flujo requieren de una serie de equipos, entre los cuales se tienen:A) Mltiples de produccin general

En la estacin de flujo, los mltiples de produccin (ver Figura 2.2) representan los sistemas de recibo a los cuales llegan cada uno de los pozos productores, con caractersticas similares, asignados a esa estacin y unindolos a una misma lnea de transferencia que va desde los mltiples hasta la estacin de flujo. Los mltiples de produccin, consisten generalmente en varias tuberas colocadas en posicin horizontal, paralelas una con respecto a otra y ambas conectados a cada una de las lneas de flujo mediante varias vlvulas.Los mltiples de produccin son construidos de manera que permitan, en cualquier momento, desviar la corriente total de la produccin de un pozo en particular hacia un separador de prueba, con la finalidad de cuantificar su produccin individual. B) Mltiples de pruebas

Se utilizan para aislar la lnea de flujo de cada pozo. Esto permite medir su produccin individual. En algunos casos este mltiple es de menor dimetro que el de produccin. En situaciones de emergencia, el mltiple de prueba puede usarse como mltiple de produccin. [4]C) Separadores lquido-vapor

Son recipientes o dispositivos mecnicos utilizados para separar un fluido en sus diferentes fases. Por lo general, se utilizan para disgregar mezclas de hidrocarburos en sus componentes bsicos, petrleo y gas. Adicionalmente, el recipiente permite aislar los hidrocarburos de otros componentes indeseables como el agua. Los separadores pueden ser bifsicos o trifsicos. Los bifsicos se utilizan para separar los lquidos de los gases, mientras que los trifsicos tienen como funcin adicional, separar el agua libre de la mezcla.[5]

Figura 2.2. Mltiple de produccin de la estacin X-8.C.1) Componentes Bsicos de un Equipo de Separacin

Tanque. Se requiere una seccin grande de almacenamiento de lquidos y suficiente longitud o altura para permitir que las pequeas gotas de lquido se separen de la corriente de gas. Elementos internos. En la boquilla de entrada se necesita un dispositivo para llevar a cabo la separacin gruesa de las fases. Cerca de la salida se debe tener un eliminador o extractor de niebla, para coalecer las partculas de lquido ms pequeas que no pueden separarse por gravedad. Instrumentacin. Controles de nivel de lquido, vlvula de drenaje de lquidos, vlvula de regulacin de presin a la salida del gas, dispositivos de proteccin de alta presin, manmetro, termmetro, entre otros. En la Figura 2.3 se pueden apreciar las zonas y diferentes procesos que ocurren dentro de un equipo de separacin horizontal, desde que entra la mezcla hasta la salida de la fase gaseosa y la descarga de la fase de lquidos.

Figura 2.3. Zonas de un separador horizontal.[6]

C.2) Funciones que debe cumplir un separador

Un recipiente bien diseado hace posible una separacin del gas libre y de los diferentes lquidos. Por ende, el objetivo es cumplir con las siguientes funciones[5]: Permitir una primera separacin entre los hidrocarburos, esencialmente lquidos y gaseosos.

Refinar an ms el proceso, mediante la recoleccin de las partculas lquidas atrapadas en la parte gaseosa.

Liberar parte de la fraccin gaseosa que pueda permanecer en la fase lquida.

Descargar, por separado, la fase lquida y gaseosa, para evitar que se puedan volver a mezclar, parcial o totalmente.D) Separador de pruebasEs utilizado para separar y medir los fluidos de un pozo, y en esencia funciona bajo los mismos principios que un separador de produccin general; slo se diferencian de ste en cuanto a capacidad, ya que el separador de pruebas maneja una produccin mucho menor que un separador de produccin general, se utiliza para medir la produccin de un solo pozo a la vez, generalmente durante 8, 12 24 horas por mes o cuando se estime necesario. El separador de pruebas puede ser vertical, horizontal o esfrico y, a su vez puede ser bifsico o trifsico. Puede adems ser permanentemente instalado o porttil. Por lo general, est equipado con varios tipos de medidores para medir el petrleo, gas, y/o agua para pruebas de potencial, de produccin peridicas, de pozos marginales, etc.[5] [7]E) Tanques de almacenamientoSon recipientes cilndricos de gran tamao, normalmente cerrados, que contienen lquidos, y cuyo volumen es suficiente para recoger holgadamente la produccin de varios das. Tambin a travs de stos se mantiene un registro del volumen de crudo recibido, tratado, almacenado y despachado.[6]En las estaciones de flujo se emplean tanques de techo fijo, con capacidad de 500 bbl o ms, construidos con acero al carbono o acero aleado, de diversos tamaos y capacidades, de paredes cilndricas y verticales, diseados para almacenar lquidos y para trabajar a presiones prximas a la atmosfrica o a presiones inferiores a 1,0 kg/cm2 (14,22 psi), segn sea el cdigo de diseo. En la Figura 2.4 se aprecian los tipos de tanques de almacenamiento ms comunes en las estaciones de flujo del campo Mata R. Las escaleras que se notan en dicha imagen son utilizadas por operadores para poder tomar muestras del crudo a travs de una abertura en el techo de cada tanque. Estas muestras luego son llevadas a laboratorios para estudios de la calidad del crudo, porcentaje de sedimentos y de agua.2.3.2 Sistema de pruebasLas pruebas permiten contabilizar la produccin bruta del pozo, es decir el volumen de gas y lquido que por ste se extrae del yacimiento, gracias a un sistema de medicin de flujo bifsico ubicado en los mltiples de produccin. Este sistema de medicin se basa en la utilizacin de un separador convencional en posicin vertical u horizontal que permite la separacin de las fases gas-lquido del hidrocarburo contabilizando al mismo tiempo el volumen de cada una de las fases.

Figura 2.4. Tanques de almacenamiento de la estacin X-8.En PDVSA Gas Anaco, los resultados de dicha contabilizacin, son cargados a la base de datos CENTINELA, programa que define la condicin de la prueba, es decir si esta es BUENA, MALA o DUDOSA cuando evala una serie de parmetros considerando si estn dentro o no de un rango previamente establecidos en el sistema. Existe una cuarta condicin, ACEPTADA, la cual es definida por el ingeniero de optimizacin luego de estudiar las pruebas dudosas basndose en el historial de produccin del pozo y el conocimiento que se tiene del mismo, permitiendo eliminar la incertidumbre sobre las pruebas dudosas al convertirlas en pruebas aceptadas o malas de acuerdo a su criterio como ingeniero de optimizacin.[8]2.4 Equipos porttiles para pruebas de produccin

Los equipos con que cuenta PDVSA Gas Anaco estn diseados sobre remolques porttiles, lo que ofrece un gran ahorro de costos a la empresa, en especial cuando se tienen locaciones mltiples para trabajar; slo necesita ser trasladado. Una plataforma de un vehculo a motor mueve dicha maquinaria hasta la estacin o pozo para as conectarse al sistema de produccin y realizar las pruebas en sitio. Segn informacin del departamento de infraestructura, la empresa cuenta con dos (2) tipos de equipos de pruebas porttiles. Uno consta de un separador que soporta presiones de 600 psig, y un tanque atmosfrico para almacenar lquidos que luego sern reincorporados a la estacin. Y el otro equipo, a diferencia del primero, cuenta con un medidor multifsico que determina la cantidad de material en mezcla sin necesidad de separar. Otra finalidad de este tipo de sistema de pruebas, es que se asegura la continuidad en la ejecucin de pruebas de produccin en las reas operacionales, donde existe limitacin de infraestructura de pruebas. 2.5 Pruebas de produccin para potencial

Son las mediciones de los volmenes de fluidos producidos por un pozo en un momento determinado, en las mismas condiciones operacionales. Los ingenieros de operaciones y yacimientos son los responsables de medir y validar los volmenes y parmetros operacionales. 2.5.1 Potencial individual del pozoRepresenta la capacidad mxima de produccin, confirmado mediante pruebas de produccin, bajo condiciones tcnica y econmicamente rentables de explotacin racional del pozo, asociado a la infraestructura existente y cumpliendo con las normas ambientales.Segn la disponibilidad para producir, los pozos se clasifican en:

Categora 1. Se refiere a los pozos activos en produccin.

Categora 2. Cerrados temporalmente por reparacin y/o mantenimiento de instalaciones asociadas y mercado (mximo hasta 90 das).2.5.2 Potencial de produccin

Representa el nivel mximo de produccin eficiente y estable que puede ser alcanzado por los pozos con disponibilidad inmediata de produccin (Categora 1 y 2), conectados a instalaciones de superficie, y cumpliendo con las normas ambientales vigentes. El potencial de un yacimiento o campo se expresa como la sumatoria de las medidas individuales de potencial de los pozos.De acuerdo con esta definicin, el valor de potencial es difcilmente alcanzable en la prctica, debido a que normalmente existen condiciones operacionales asociadas a los procesos de extraccin, recoleccin, manejo y almacenamiento, que generan diferencias entre los volmenes medidos en los sistemas de pruebas y los medidos en los sistemas de produccin general. Bajo el concepto de potencial, los pozos fluyen individualmente a los separadores de prueba de las estaciones de flujo, sin interrupciones y en condiciones eficientes. En la realidad, los pozos fluyen en forma conjunta a los separadores generales, bajo un ambiente de interrupciones, tanto planificadas como no planificadas, inherentes al proceso de produccin. As mismo, eventualmente ocurren filtraciones por rotura de lneas, gasoductos y oleoductos, evaporacin de componentes voltiles e incertidumbres en la medicin, que sumadas a lo anterior causan que el volumen de fluido manejado y el medido difiera del obtenido por la sumatoria de las pruebas de produccin de los pozos.[9]2.5.3 Descripcin del proceso de una prueba de produccin con equipos porttiles

Observando la Figura 2.5 y 2.6, se permite explicar el funcionamiento y los componentes de los equipos porttiles en una prueba de produccin:

Figura 2.5. Equipo de pruebas porttil con separador conectado a una estacin de flujoEl Proceso comienza en el mltiple (1), que es el elemento que regula el flujo. Lo reduce a los niveles de operacin del separador (2). Este ltimo es la pieza principal del equipo de pruebas de superficie. Separa las dos fases del fluido las cuales pueden ser medidas y muestreadas individualmente.

Figura 2.6. Equipo porttil de medicin multifsica.

El tanque de medicin (3) en el equipo es usado para calibrar los medidores de flujo de lquido del separador, y para medir el flujo en caso de tener baja cantidad de flujo de petrleo. El petrleo es llevado hacia el tanque de pruebas de la estacin (4), donde se le pueden aplicar todas las pruebas pertinentes para luego enviarlo a la estacin de crudos.El gas es reincorporado a travs de una lnea de retorno (5) hacia el cabezal multifsico de la estacin antes de los separadores en sitio.El equipo de medicin multifsica (ver Figura 2.6), es el otro tipo de equipo para pruebas de produccin, cuenta con un dispositivo (6) que es capaz de contabilizar el flujo de cada una de las fases de la mezcla sin necesidad de separarla.2.5.4 Tipos de pruebas de produccin

El objetivo principal de una prueba de produccin es la obtencin de diversos parmetros de inters, caractersticos del flujo de pozos. Entre los cuales se tienen:

a) Prueba de porcentaje de agua y sedimentos bsicos

b) Taza de agua producida

c) Gravedad API del crudo

d) Salinidad de agua producida

e) Tasa de petrleo producida

f) Tasa de gas producida

g) Registro de flujo y presin

Cuando el equipo de pruebas es bifsico: las pruebas qumicas del crudo se realizan tomando muestras representativas del tanque de pruebas. Y el flujo de gas es medido directamente por la placa orificio a la salida del separador.S el equipo de pruebas es multifsico, los parmetros son registrados por el medidor multifsico, compuesto de diversos instrumentos complejos, que permiten realizar la prueba sin necesidad de separar las fases.2.6 Consideraciones generales y criterios de diseo de tuberas

El diseo de un sistema de tuberas consiste en la seleccin del dimetro, bridas y sus esprragos, empacaduras, vlvulas, accesorios, filtros, trampas de vapor y juntas de expansin. Tambin incluye los elementos de soporte, tales como zapatas, resortes y colgantes, pero no incluye el de las estructuras para fijar los soportes, tales como fundaciones, armaduras o prticos de acero.2.6.1 Procedimiento de diseo de tuberas

La lista siguiente muestra los pasos que deben seguirse para completar el diseo mecnico de cualquier sistema de tuberas:a) Establecimiento de las condiciones de diseo incluyendo presin, temperaturas y otras condiciones, tales como la velocidad del viento, movimientos ssmicos, choques de fluido, gradientes trmicos y nmero de ciclos de varias cargas.

b) Determinacin del dimetro de la tubera, el cual depende fundamentalmente de las condiciones del proceso, es decir, del caudal, la velocidad y la presin del fluido.

c) Seleccin de los materiales de la tubera con base en corrosin, fragilizacin y resistencia.

d) Seleccin de las clases de rating de bridas y vlvulas.

e) Clculo del espesor mnimo de pared (Schedule) para las temperaturas y presiones de diseo, de manera que la tubera sea capaz de soportar los esfuerzos tangenciales producidos por la presin del fluido.

f) Establecimiento de una configuracin aceptable de soportes para el sistema de tuberas.

g) Anlisis de esfuerzos por flexibilidad para verificar que los esfuerzos producidos en la tubera, por los distintos tipos de carga, estn dentro de los valores admisibles, a objeto de comprobar que las cargas sobre los equipos no sobrepasen los valores lmites, satisfaciendo as los criterios del cdigo a emplear.Si el sistema no posee suficiente flexibilidad y/o no es capaz de resistir las cargas sometidas (efectos de la gravedad) o las cargas ocasionales (sismos y vientos), se dispone de los siguientes recursos: Reubicacin de soportes

Modificacin del tipo de soporte en puntos especficos

Utilizacin de soportes flexibles

Modificacin parcial del recorrido de la lnea en zonas especficas

Utilizacin de lazos de expansinPresentado en fro el anlisis de flexibilidad tiene por objeto verificar que los esfuerzos en la tubera, los esfuerzos en componentes locales del sistema y las fuerzas y momentos en los puntos terminales, estn dentro de lmites aceptables, en todas las fases de operacin normal y anormal, durante toda la vida de la planta.[14]2.6.2 Criterios de diseo

2.6.2.1 Criterios de diseo de tuberas de procesosEn la industria existen ciertas premisas al momento del diseo de un sistema de tuberas de proceso, las cuales se deben cumplir para asegurar su funcionamiento.

Premisas generales: Mxima seguridad de las operaciones.

Mxima operabilidad y simplicidad de operacin, diseo y construccin.

Mnimo impacto ambiental y afectacin a terceros.

Mximo factor de servicio.

Mnimos costos de inversin, operacin y mantenimiento.

Premisas especficas: Se considera, para la evaluacin hidrulica, que la velocidad de la mezcla no debe ser menor a 10 pies/s de acuerdo a la norma API RP 14E Recommended Practice For Design and Installation of Offshore Production Platform Piping Systems [15]2.6.2.2 Criterios de diseo de tuberas de procesos y servicios de hidrocarburosLa experiencia indica que un lmite superior importante de velocidad en tuberas de proceso, es la llamada velocidad de erosin, que equivale presumiblemente a una velocidad por encima de la cual ocurrira una erosin excesiva, con el peligro de que la tubera falle principalmente en las tees y codos. Las partculas de virutas, arena o afines podran convertirse en agente de erosin. Mientras que en el flujo bifsico las pequeas gotas de lquido podran ser las responsables.Para la fase de gas, la velocidad de erosin se calcula de acuerdo a la siguiente ecuacin:

Donde:

= Densidad del gas a condiciones de operacin en Lbm/pies3.Las recomendaciones para limitar las velocidades erosivas son pocas y carecen de fundamento experimental. La recomendacin se basa en la frmula presentada, adems de la experiencia general de que no se han producido accidentes catastrficos causados por su aplicacin. Cuando la limitacin de ruido sea una consideracin importante, se recomiendan velocidades comprendidas entre 50 y 60% de la velocidad de erosin.Para el dimensionamiento de lneas, en cuanto a la cada de presin, se debern seguir los criterios hidrulicos que se muestran en la Tabla 2.1.

Tabla 2.1. Cadas de presin (P) recomendadas para gas y vapor. [17]Nivel de Presin (psig)Mximo P (psig/pies)

P>5002

200