estacion de flujo-capitulo 1

ESTACIONES DE PRODUCCIN

INTRODUCCIN

La industria petrolera se encuentra dividida en tres grandes sectores:

Upstream, midstream y downstream.

Al upstream tambin se lo conoce como sector de exploracin y produccin (E&P).

Sector midstream incluye el transporte,ya sea por tuberas, ferrocarril, barcaza, ocamin, el almacenamiento y lacomercializacin al por mayor deproductos crudos o refinados derivadosdel petrleo.

El sector downstream se refierecomnmente a las tareas de refinamientodel petrleo crudo.

El crudo producido por la Operadoras de Campos Petroleros debe ser entregado bajo los parmetros de

calidad requerido por el lente de fiscalizacin ARCH

(sin contenidos importantes de agua y sedimentos).

La deshidratacin del crudo y la entrega del crudo bajo condiciones de calidad son centralizadas en las

Estaciones de Flujo.

ESTACIONES DE FLUJOUna estacin de flujo la podemos definir como un conjunto de equipos interrelacionados para recibir,medir, almacenar temporalmente y bombear los fluidos provenientes de los pozos ubicados en susalrededores.

En una estacin de flujo la recoleccin de la produccin de crudo multifasico (crudo, liquido, gasasociado, agua y sedimentos), que se encuentran en varios yacimientos, es transportada mediante laconexin de lneas de flujo desde los pozos productores hasta los cabezales de produccin omltiples de instalados en la estacin, estos mltiples poseen dos cabezales uno llamado cabezal deproduccin donde converge el crudo a una presin promedio de 70 Psi. Este cabezal de produccinesta conectado a un separador general (de alta o baja presin) en donde ocurre la separacin de gasliquido, l lquido que se extrae y que sale por el fondo del separador es enviado hacia los tanques dealmacenamiento temporal donde se lleva a cabo la separacin de agua y crudo. Dependiendo delnivel de los tanques se produce automticamente el arranque de un grupo de bombas reciprocantescolocadas en paralelo, desde donde es succionado y enviado l lquido el cual eleva la presin delcrudo permitindole llegar al sistema de recoleccin de crudos (lneas de bombeo) correspondiente yde all seguir hacia los patios de tanque en tierra.

ESTACIONES DE FLUJO

Es un conjunto de equipos interrelacionados para recibir, medir,almacenar temporalmente y bombear los fluidos provenientes de lospozos ubicados en sus alrededores.Instalacin compuesta por tanques, bombas y tuberas donde se

recolecta la produccin de varios pozos para enviarla posteriormente a

otros sitios segn las operaciones que se realicen.

En una estacin de flujo la recoleccin de la produccin de crudomultifsico (crudo, lquido, gas asociado, agua y sedimentos), que seencuentran en varios yacimientos, es transportada mediante la conexinde lneas de flujo desde los pozos productores hasta los cabezales deproduccin o mltiples de instalados en la estacin, estos mltiplesposeen dos cabezales uno llamado cabezal de produccin donde convergeel crudo a una presin promedio de 70 Psi.

Este cabezal de produccin esta conectado a un separador general (de altao baja presin) en donde ocurre la separacin de gas liquido, l lquidoque se extrae y que sale por el fondo del separador es enviado hacia lostanques de almacenamiento temporal donde se lleva a cabo la separacinde agua y crudo.



Dependiendo del nivel de los tanques se produceautomticamente el arranque de un grupo de bombasreciprocantes colocadas en paralelo, desde donde es succionadoy enviado l lquido el cual eleva la presin del crudopermitindole llegar al sistema de recoleccin de crudos (lneasde bombeo) correspondiente y de all seguir hacia los patios detanque en tierra.

Por otra parte el gas que sale por el tope de los separadores y vaal depurador, donde deja los residuos de crudo que pudo haberquedado en la separacin, despus de que el gas es obligado apasar por un filtro Demister (Des nebulizador), el gas limpio elcual debe de estar lo suficientemente libre de lquidos es enviadopor las tuberas a los sistemas de recoleccin de gas, y luegohacia las plantas compresora o mini plantas.



El gas luego de ser comprimido es utilizado para incrementarpresin en los yacimientos, as como tambin es utilizadopara el levantamiento artificial de (crudo) o gas lift. Parte deeste mismo gas a alta presin es enviado a refineras y plantaselctricas para ser usado como materia prima o combustible,as tambin para uso industrial y domstico.

El segundo cabezal es exclusivo para la ejecucin de pruebasde pozos el cual esta conectado a un separador de prueba;aqu se produce la separacin de crudo gas, adems dellevar el conteo de crudo y gas por da, en donde son medidospor instrumentos especiales que permiten cuantificar elvolumen de lquido que se maneja durante un periodopreestablecido.

Flujo en el yacimiento.

Esta fase se refiere a la difcil y complicada trayectoria que sigue elpetrleo dentro del yacimiento a miles de metros de profundidad a travsde los microcanales de roca porosa y permeable hasta llegar al fondo delpozo. Gracias a la presin o energa natural que existe en el yacimiento.

Produccin en el pozo

Una vez que el petrleo llega al fondo del pozo, contina su recorrido porla tubera vertical de produccin hasta alcanzar la superficie. A medidaque el petrleo asciende (bien sea por medios naturales o por mtodos delevantamiento artificial) la presin disminuye y ocurre la liberacin delgas originalmente disuelto en el crudo.

Recoleccin de crudo.

Despus que el petrleo de cada uno de los pozos del yacimientoha alcanzado la superficie, se recolecta mediante un sistema delneas de flujo que van desde el cabezal de los pozos hasta lasestaciones de flujo.

Etapas de Produccin

Separacin del gas.

En las estaciones de flujo de petrleo y el gas producidos por los pozosentran a los separadores donde se completa la separacin del gas quean quedaba mezclado con el petrleo. Al salir por los separadores, elpetrleo y el gas siguen rutas diferentes para cumplir con los distintosusos y aplicaciones establecidas.

Almacenamiento de crudo.

Los diferentes tipos de petrleo que llegan a las estaciones de flujoson bombeados a travs de las tuberas hasta los patios de tanques,donde finalmente se recolecta y almacena toda la produccin depetrleo de un rea determinada, para ser tratada, eliminando el agua,colocndolo bajo especificaciones comerciales.

Transporte de oleoductos

El crudo limpio (sin agua y desalado) almacenado en los patios detanques es enviado a travs de los oleoductos a las refineras del pas ya los terminales de embarque para su exportacin a los mercadoscomercial.

Embarque a exportacin

El petrleo que llega a los terminales de embarque es cargado a la flotatanquera para su envo a los distintos mercados del mundo.

Etapas de Produccin

Lnea de Flujo: Tubera utilizada para conducir Uno o ms fluidos

entre diferentes instalaciones o pozos dentro de Campos

petroleros y de gas.

Generalmente, los dimetros nominales ms utilizados estn entre

50,8 y 101,6 milmetros, 2 a 4 pulgadas. Dimetros mayores

pueden ser requeridos para manejar altos volmenes de

produccin o petrleos muy viscosos. Se llama lnea de flujo alespacio de reservorio recorrido por el fluido contenido cuando se

pone a producir un pozo. Las lneas de flujo pueden ser mapeadas

para generar un diagrama que muestre como se desplazan los

fluidos.

Funciones

Recolectar la produccin de los diferentes pozosde una determinada rea.

Separar la fase liquida y gaseosa del lquidomultifsico proveniente de los pozos productores.

Medir la produccin de petrleo, agua y gas decada pozo productor.

Proporcionar un sitio para el almacenamientotemporal de petrleo.

Bombear el petrleo a patio de tanques.

Componentes Bsicos

1. Cabezal (Mltiple) o can de produccin.2. Lneas de flujo.3. Separador de produccin General.4. Separador de Prueba.5. Depurador de gas6. Calentadores o calderas (para crudos pesados).7. Bombas de crudo.8. Bombas Inyeccin de qumica.9. Equipos auxiliares (instrumentos de medicin,

vlvulas, etc).

Estaciones de Flujo. EquiposTanques

almacenamiento

de crudoLnea a patio

de Tanques

Separadore

s generales

Separadores

de prueba

Lneas de

alimentacin de

fluidos bifsicos

Mltiples

de

produccin

Salidas

gas

Salidas

gas a

planta

Salidas

gas a

planta

Depurador

Estaciones de Flujo. FACILIDADES DE PRODUCCIN INSTALADAS

Ubicacin

Procesos de Recoleccin de Fluidos

1.Recoleccin de fluidos (mezcla de crudo,

agua y gas).

2.Separacin liquido gas

3.Almacenamiento temporal de crudo en

tanques.

4.Calentamiento (para crudos pesados).

5.Distribucin de fluidos

Proceso de Recoleccin de Fluidos

Desde el cabezal de cada pozo arranca la tubera

de flujo que, tendida de los diferentes pozos,

llega a una determinada estacin de recoleccin,

diseada para recibir la produccin de cierto

nmero de pozos de un rea determinada,

recibida en un cabezal (mltiple) o can de

produccin.

Las tuberas que salen de los pozos son diseadas

para transportar fluidos generalmente bifsicos,

es decir mezcla de lquidos (petrleo-agua) y gas,

en diferentes dimetros, series y rangos de

trabajo, y seleccionadas al potencial de

produccin, caractersticas del crudo y presiones

de flujo del sistema.


MLTIPLE DE RECOLECCIN

En la estacin de flujo y de

recoleccin, el mltiple de produccin

representa un sistema de recibo al cual

llega el flujoducto de cada uno de los

pozos productores asignados a esa

estacin.

El mltiple facilita el manejo de la

produccin total de los pozos que ha

de pasar por los separadores como

tambin el aislamiento de pozos para

pruebas individuales de produccin

(cuantificar su produccin diaria).

Por medio de las interconexiones del

sistema y la disposicin apropiada de

vlvulas, se facilita la distribucin, el

manejo y el control del flujo de los

pozos.


MLTIPLE DE RECOLECCINLnea de Prueba

Lnea de GeneralCOMPUESTO DE LNEAS Y VLVULAS.

Lnea General: Tubo de mayor

dimetro (8 -10 pulgadas) en el cual

se recolecta la produccin de los

pozos que llegan a la estacin;

cuando existen dos etapas de

separacin se considera la presin de

trabajo (alta (100 200 psia) y baja(20-110psia)).

Lnea de prueba: Menor dimetro (2 6 pulgadas) usada para aislar la

produccin de un pozo y medir su

produccin individual.

Proceso de Separacin de Fluidos

Una vez recolectado el petrleo, este se somete

a un proceso dentro de un recipiente

denominado Separador, en el cual el gas y el

liquido (petrleo y agua) se separan a

determinada presin.

El gas sale por la parte superior del separador y

mientras que el liquido va por la parte inferior

del mismo.

El flujo del pozo consiste preponderantemente

de petrleo, al cual est asociado un cierto

volumen de gas: (RGP), que se mide en m3 de

gas por m3 de petrleo producido o en pies

cbicos de gas por barril de petrleo producido,

a condiciones estipuladas en la superficie.

Adems, el flujo de petrleo y gas puede

mostrar la presencia de agua y de sedimentos

procedentes del yacimiento productor.


SEPARADORES

Para realizar la separacin del gas del

petrleo se emplean separadores del tipo

vertical y horizontal, cuya capacidad para

manejar ciertos volmenes diarios de crudo y

de gas, a determinadas presiones y etapas de

separacin.

Los separadores se fabrican de acero, cuyas

caractersticas corresponden a las normas

establecidas para funcionar en etapas

especficas de alta, mediana o baja presin.

En la separacin de gas y petrleo es muy

importante considerar la expansin que se

produce cuando el gas se desprende del

petrleo y la funcin que desempea la

presin. Adems, en el interior del separador,

a travs de diseos apropiados, debe

procurarse el mayor despojo de petrleo del

gas, de manera que el gas salga lo ms limpio

posible y se logre la mayor cantidad posible de


REQUERIMIENTOS DE UN SEPARADOR

1) La energa que posee el fluido al entrar al recipiente debe ser

controlada.

2) Las tasas de flujo de las fases lquida y gaseosa deben estar

comprendidas dentro de ciertos lmites, que sern definidos a

medida que se analice el diseo. Esto hace posible que

inicialmente la separacin se efecte gracias a las fuerzas

gravitacionales, las cuales actan sobre esos fluidos, y que se

establezca un equilibrio entre las fases lquido-vapor.

3) La turbulencia que ocurre en la seccin ocupada por el gas

debe ser minimizada.

4) La acumulacin de espuma y partculas slidas contaminantes

ha de ser controlada.

5) Las fases lquida y gaseosa no se deben poner en contacto

una vez separadas..

6) Las salidas de los fluidos necesitan estar provistas de

controles de presin y/o nivel.

7) Las regiones del separador donde se pueden acumular

slidos deben, en lo posible, tener las previsiones

para la remocin de esos slidos.

8) El separador requiere vlvulas de alivio, con el fin de

evitar presiones excesivas, debido a diferentes causas,

por ejemplo: lneas obstaculizadas.

9) El separador debe estar dotado de manmetros,

termmetros, controles de nivel, visibles; para hacer,

en lo posible, revisiones visuales.

10) Es conveniente que todo recipiente tenga una boca de

visitas, para facilitar la inspeccin y mantenimiento.





Boquilla de

entrada

Boquilla de

salida

Boca de

Visita

Vlvula de

Alivio

Salida de

liquido

Medidor de

flujo


MODELO DE SEPARADOR DE PRODUCCION HORIZONTAL


CLASIFICACIN DE LOS SEPARADORES

Segn su funcin:

Separadores de

Produccin, reciben los

fluidos provenientes de la

lnea del mltiple de

produccin general.

Separador de Prueba,

recibe la produccin de

un solo pozo con el

objeto de determinar el

volumen real de

produccin de un pozo



Segn su configuracin:

Esfricos y Cilndricos ( Pueden ser vertical u Horizontal).

SEPARADOR CARACTERSTICAS

VERTICAL 1. Mayor espacio para la liberacin del gas en laparte superior.

2. Normalmente empleados cuando la relacin gas

o vaporlquido es alta y/o cuando se esperangrandes variaciones en el flujo de vapor/gas.

3. Puede manejar mayor volumen de crudo,

produciendo menos espuma.

4. Puede manejar grandes cantidades de arenas.

5. Facilidad en remocin de slidos acumulados en

el fondo.

6. Requieren de mucho espacio vertical para su

instalacin

HORIZONTAL

Caractersticas

1. Normalmente empleados cuando la relacin gas

vaporlquido es baja.2. Requieren de poco espacio vertical para su

instalacin.

3. Requieren menor dimetro, que un separador

vertical, para una capacidad dada de gas.

4. Manejan grandes cantidades de lquido, fuertes

variaciones en la entrada de lquido,

5. Difcil remocin de slidos acumulados

(Necesidad de inclinar el recipiente aadir

internos como tuberas de lavado).

6. Mayor rea para dispersin de espuma y crudos

emulsionados.


Depuradores de Gas

Luego que se genera la separacin principal, la lnea de gas

resultantes que sale, pasa a otro tipo de separador llamado

depurador de gas, el cual tiene como funcin bsica la de remover

pequeas cantidades de lquidos de esta mezcla predominantemente

gaseosa.

Los depuradores de gas son bsicamente un separador de gas-

lquido, que solo manejan los volmenes de liquido contenidos en el

gas procesado en su sistema (poco liquido).

Los depuradores estn diseados para trabajar a un volumen y

presin constante de tal manera que el gas sea ms seco, para evitar

el envo de lquido a las plantas compresoras. Aguas abajo de los

depuradores se puede efectuar la medicin del gas total manejado

en la instalacin.


Principios de Separacin de Fluidos

Momentum (Cantidad de Movimiento)

Fluidos con diferentes densidades tienen diferentes momentum. Si una

corriente de dos fases se cambia bruscamente de direccin, el fuerte

momentum o la gran velocidad adquirida por las fases, no permiten que

la partculas de la fase pesada se muevan tan rpidamente como las de

la fase liviana, este fenmeno provoca la separacin.Fuerza de gravedad

Las gotas de lquido se separan de la fase gaseosa, cuando la fuerza

gravitacional que acta sobre las gotas de lquido es mayor que la fuerza

de arrastre del fluido de gas sobre la gota. Estas fuerzas definen la

velocidad terminal, la cual matemticamente se presenta usando la

ecuacin siguiente (Perry, 5ta. Ed.) :

Coalescencia

Las gotas muy pequeas no pueden ser separadas por gravedad. Estas

gotas se unen, por medio del fenmeno de coalescencia, para formar

gotas mayores, las cuales se acercan lo suficientemente como para

superar las tensiones superficiales individuales y poder de esta forma

separarse por gravedad.

3

4

C

dgV

g

glp

t

DEFLECTOR (Momentun)

DEMISTER (Coalescencia)

COMPONENTES INTERNOS DE

UN DEPURADOR

Entrada

Descarga

Separacin Por

Coalescencia

Separacin

Por Gravedad

Separacin

Por

Asentamiento

Separacin

Primaria

Fases de Separacin de Fluidos

Problemas Operacionales en Separadores

Crudos Espumosos: la espuma es causada por las impurezas

y el agua presente en el crudo que no se ha removido antes

que la corriente llegue al separador.

1. Dificultad el nivel de liquido.

2. Es obstculo para obtener velocidades optimas de gas y

liquido por el volumen que ocupa.

3. Posibilidad que tanto el gas como el liquido salgan del

separador con espuma.

Arena: Causa:

1. Taponamiento de dispositivos internos.

2. Erosin, corte de vlvulas y lneas.

3. Acumulacin de arena en el fondo

Problemas Operacionales en Separadores

Emulsiones: suele ser un problema en separadores

trifsicos. Cuando existe tendencia a la formacin de

emulsiones, el tiempo de asentamiento requerido para

obtener la separacin aceptable agua crudo pueden serapreciables, muchas veces mayor para la separacin gas-

liquido. Algunas veces se remueve el agua-crudo sin separar

y luego someterlos a deshidratacin o inyectar qumica

(demusificantes).

Escapes de gas en el lquido:

Debido a:

1. Bajo nivel de Liquido.

2. Efecto vrtice.

3. Falla en controles de nivel.

MLTIPLE DE

PRODUCCIN

LNEA DE SALIDA

DEL GAS

SEPARADORES

GENERALES

SEPARADOR

DE PRUEBA

GAS HACIA

PLANTA

DEPURADOR

DE GAS

Procesos (resumen)

estacion de flujo-capitulo 1

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