Índice

Índice

Lista de figuras. Lista de graficas. Lista de tablas.

Introducción.

Capítulo I. Conceptos fundamentales.

1.1. Clasificación de los hidrocarburos.

1.2. Crudo pesado, extra pesado y bitumen.

1.2.1. Importancia del crudo pesado.

1.2.2. Situación actual en México.

1.2.3. Reservas Probadas, Probables y Posibles de México.

1.2.4. Panorama de la producción de hidrocarburos en México.

1.3. Sistema integral de producción y principales accesorios instalados en pozos terrestres y costa afuera.

1.3.1. Sistema integral de producción (SIP).

1.3.1.1. Componentes básicos del SIP.

1.3.1.2. Principales accesorios utilizados en instalaciones terrestres y costa afuera.

1.4. Productividad de yacimientos.

1.4.1. Regímenes de flujo.

1.4.2. Comportamiento de afluencia.

1.5. Predicción de la viscosidad en aceites pesados. REFERENCIAS

Capítulo II. Problemática en la producción de hidrocarburos pesados.

2.1. Muestreo y caracterización de los fluidos.

2.1.1. Muestreo de los fluidos.

2.1.2. Mediciones PVT.

2.1.3. Análisis especiales para el aseguramiento de flujo.

2.1.4. Caracterización del fluido.

2.2. Impactos provocados por el agua producida.

2.2.1. Hidratos de gas.

2.2.2. Curva de formación de los hidratos de gas.

2.2.3. Inhibidores de hidratos.

2.2.4. Estrategias de mitigación de hidratos.

2.3. Precipitación de ceras.

2.3.1. Fenómenos de cristalización de parafinas.

2.3.2. Mecanismos de depósito de las ceras.

2.3.3. Estrategias de mitigación de las ceras.

2.4. Precipitación de asfaltenos.

2.4.1. Factores que afectan la precipitación de asfaltenos.

2.4.2. Agregación y depósito de los asfaltenos.

Página

v viii ix

I 113578911

121314

2425283235

36

3939414142434546465054565760616573

ii

2.4.3. Dispersantes de asfaltenos.

2.4.4. Uso de parafinas como inhibidores de la precipitación de asfaltenos.

2.4.5. Métodos de prevención del depósito de asfaltenos.

2.5. Baja productividad en pozos de crudos pesados.

2.5.1. Resultado de la deposición de parafinas y asfaltenos en el yacimiento.

2.5.2. Resultado de la deposición de parafinas y asfaltenos en la TP.

2.5.3. Resultado de una alta viscosidad del crudo.

2.6. Métodos de producción de hidrocarburos pesados. REFERENCIAS

Capítulo III. Calentamiento eléctrico de pozos.

3.1. Herramientas de corriente de baja frecuencia.

3.1.1. Herramientas de baja frecuencia tipo 1.

3.1.2. Herramientas de baja frecuencia tipo 2.

3.1.2.1. Cables calentadores.

3.1.2.2. Sistema calentador de tubería.

3.1.2.3. Selección de cables y sugerencias de instalación.

3.1.2.4. Consejos de instalación.

3.1.2.5. Terminal superficial.

3.1.2.6. Controladores.

3.2. Herramientas de calentamiento por inducción.

3.2.1. Herramientas de corriente de alta frecuencia.

3.2.2. Herramientas de corriente de frecuencia variable.

3.3. Herramientas de vibraciones ultrasónicas.

3.3.1. Investigaciones hechas acerca de las vibraciones ultrasónicas.

3.3.2. Efectos principales de las ondas ultrasónicas.

3.3.3. Mecanismos de producción del aceite. REFERENCIAS

Capítulo IV. Producción en frio y nuevas tecnologías.

4.1. Producción en frío de hidrocarburos pesados con arenas (CHOPS).

4.1.1. Reseña histórica de la CHOPS.

4.1.2. Descripción de la CHOPS.

4.1.3. Comportamiento típico de los pozos de CHOPS.

4.1.4. Fuentes de energía y esfuerzos.

4.2. Inyección de diluyentes para reducir la viscosidad de aceites pesados.

4.2.1. Descripción de la inyección de diluyentes.

4.2.2. Inyección de diluyente con BEC, BCP y BM.

4.2.3. Aplicación en campos de hidrocarburos pesados.

4.2.3.1. Descripción del Yacimiento.

4.2.3.2. Ventajas de la implementación del sistema.

4.3. Desplazamiento por Vibración Armónica en el fondo del pozo (DHVOS).

4.3.1. Teoría del Mecanismo.

4.3.2. Resultados de las Pruebas en el campo Liaohe.

4.3.3. Resultado de las pruebas en el yacimiento Huabei.

787879808182848586

87

8891929399103105105106106107108110111112113115

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3

4.3.4. Resultados de las Pruebas en el campo Shengli.

4.4. Nuevas tecnologías en desarrollo.

4.4.1. Acondicionamiento del flujo en el fondo del pozo.

4.4.2. Inyección cíclica de vapor (CSS).

4.4.3. Drenaje por gravedad asistida por vapor (SAGD).

4.4.4. Extracción de petróleo crudo asistida por vapor (VAPEX).

4.4.5. Procesos híbridos de disolvente y vapor.

4.4.6. Mejoramiento in-situ. REFERENCIAS

Capitulo V. Sistemas Artificiales de Producción aplicados en hidrocarburos pesados.

5.1. Sistemas Artificiales de Producción.

5.1.1. Bombeo mecánico.

5.1.2. Bombeo de Cavidades Progresivas (BCP).

5.1.3. Bombeo hidráulico.

5.1.4. Bombeo Electrocentrífugo Sumergido (BEC).

5.1.5. Bombeo neumático.

5.2. Producción de hidrocarburos pesados con SAP.

5.3. Bombeo de Cavidades Progresivas (BCP) aplicado en hidrocarburos pesados.

5.3.1. Principio de funcionamiento.

5.3.2. Requerimientos de Torque y Potencia.

5.3.3. Componentes de un sistema BCP.

5.3.3.1. Equipo superficial.

5.3.3.2. Equipo subsuperficial.

5.3.4. Aplicación del sistema BCP en un campo de hidrocarburos pesados.

5.3.4.1. Descripción del Yacimiento.

5.3.4.2. Diseño de la Transmisión de la BCP convencional.

5.3.4.3. Prueba de la BCP no convencional.

5.3.4.4. Ventajas del uso de un sistema BCP impulsado no convencional.

5.4. Bombeo Electrocentrífugo Sumergido (BEC) aplicado en hidrocarburos pesados.

5.4.1. Principio de funcionamiento y componentes del BEC.

5.4.1.1. Equipo subsuperficial.

5.4.1.2. Equipo superficial.

5.4.2. Aplicación del sistema BEC para la producción de hidrocarburos pesados.

5.4.2.1. Descripción del yacimiento.

5.4.2.2. Terminaciones y tipos de pozos.

5.4.2.3. Descripción general de la aplicación de BEC.

5.4.2.4. Resultados obtenidos en la aplicación del BEC.

5.4.2.5. Beneficios obtenidos por la aplicación del sistema BEC. REFERENCIAS

CAPITULO VI. Evaluación de un caso de estudio con el simulador OLGA.

6.1. Flujo multifásico en tuberías.

6.1.1. Principales propiedades de los fluidos que afectan el flujo multifásico en tuberías.

132133133135136137138138139

140

141142143145146148150151152154155155159166167168169171171172173180183183184184185186187

188

188189

4

6.1.2. Modelos para flujo multifásico.

6.1.3. Simulación en régimen transitorio.

6.1.3.1. Programas de cómputo para simulación de flujo multifásico.

6.2. Simulador OLGA.

6.2.1. Aplicación de OLGA.

6.2.2. Simulación de pozos con OLGA.

6.2.3. Seguimiento de tapones.

6.2.4. Limitaciones de OLGA.

6.3. Caso de estudio con el simulador OLGA.

6.3.1. Características del modelo usado.

6.3.2. Diseño del modelo con OLGA.

6.3.3. Simulación de los diferentes escenarios.

6.3.3.1. Simulación del flujo natural del pozo 1.

6.3.3.2. Simulación del calentamiento eléctrico del pozo.

6.3.3.3. Simulación del Bombeo electrocentrífugo sumergido.

6.3.3.4. Simulación del BEC asistido con inyección de diluyente.

6.3.3.5. Análisis de los resultados obtenidos y conclusiones de la simulación.REFERENCIAS

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

Conclusiones. Recomendaciones.

BIBLIOGRAFIA.

5

CONTENIDO

RESOLUCIÓN..........................................................................................................................IV

DEDICATORIA.........................................................................................................................V

AGRADECIMENTOS ..............................................................................................................VI

RESUMEN .............................................................................................................................. VII

CONTENIDO.........................................................................................................................VIII

LISTA TABLAS .......................................................................................................................IV

LISTA DE FIGURAS ...............................................................................................................VICAPÍTULO I ...........................................................................................................................................................................................................21EL PROBLEMA .....................................................................................................................................................................................................21

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...............................................................................................................................................................22

1.2 OBJETIVOS ............................................................................................................................................................................................................24

1.2.1 Objetivo General ...........................................................................................................................................................24

1.2.2 Objetivos Específicos ....................................................................................................................................................24CAPITLO II ............................................................................................................................................................................................................25MARCO TEÓRICO ................................................................................................................................................................................................25

2.1 ORIGEN DEL GAS .................................................................................................................................................................................................25

2.2 GAS NATURAL .......................................................................................................................................................................................................27

2.3 COMPOSICIÓN DEL GAS NATURAL ...............................................................................................................................................................27

2.4 DESCRIPCIÓN Y CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS .........................................................................................................................................29

2.5 CLASIFICACIÓN DEL GAS NATURAL .............................................................................................................................................................30

2.5.1 Gas natural húmedo (gas rico) ......................................................................................................................................30

2.5.2 Gas natural seco (gas pobre) .........................................................................................................................................30

2.5.3 Gas natural amargo (gas agrio) .....................................................................................................................................30

2.5.4 Gas natural dulce (gas dulce) ......................................................................................................................................30

2.5.5 Gas natural asociado (gas asociado) .............................................................................................................................30viii

2.5.6 Gas natural no asociado (gas no asociado) ...................................................................................................................30

2.5.7 Gas condensado .............................................................................................................................................................31

2.6 CLASIFICACIÓN DE LOS YACIMIENTOS DE GAS .....................................................................................................................................31

2.6.1 Yacimiento de gas seco ...............................................................................................................................................31

2.6.2 Yacimiento de gas húmedo ...........................................................................................................................................31

2.6.3 Yacimiento de gas condensado .....................................................................................................................................32

2.6.4 Yacimientos de gas condensado subsaturado ...............................................................................................................33

2.6.5 Yacimientos de gas condesado saturado .......................................................................................................................34

2.6.6 Yacimientos de gas condesado con condensación retrógrada ......................................................................................34

2.6.7 Yacimientos de gas condensado sin condensación retrógrada ......................................................................................34

2.7 LAS RESERVAS DE GAS NATURAL .............................................................................................................................................................34

2.8 LA PRODUCCIÓN DE GAS NATURAL ..........................................................................................................................................................35

2.9 EL CONSUMO DE GAS NATURAL .................................................................................................................................................................37

2.10 EL COMERCIO INTERNACIONAL ................................................................................................................................................38

2.10.1 Mercados regionales ..................................................................................................................................................38

2.10.2 América del Norte ......................................................................................................................................................39

2.10.3 Europa occidental .......................................................................................................................................................39

2.10.4 Antigua unión soviética .............................................................................................................................................40

6

2.11 HIDRATOS DE GAS ..........................................................................................................................................................................41

2.11.1 Formación de hidratos de gas .....................................................................................................................................42

2.11.2 Condiciones para la formación de hidratos de gas .....................................................................................................43

2.11.3 Formación de hidratos de gas por reducción de presión ............................................................................................43

2.11.4 Temperatura de formación de hidratos ......................................................................................................................43

2.11.5 Problemas causados por la formación de hidratos .....................................................................................................44

2.11.6 Razones para el estudio de los hidratos de gas ...........................................................................................................44

2.12 HIDRATOS DE GAS, EL ORO NEGRO DEL SIGLO XXI ................................................................................................................45¿POR QUÉ LOS HIDRATOS DE GAS? ..............................................................................................................................................................45

2.13.1 Conversión a los hidratos ...........................................................................................................................................46

2.13.2 Aplicaciones potenciales ............................................................................................................................................47

2.13.3 Los gases hidratados en los fondos marinos: una revolución científica, económica y medio-ambiental .......48ix

2.13.4 Un "congelador" en los fondos marinos ....................................................................................................................48

2.13.5 El gas hidratado: "culpable o victima" de calentamiento global de la tierra 49

2.13.6 Tsunamis provocados por grandes deslizamientos submarinos .................................................................................49

2.13.7 Pueden crecer vida submarina profunda gracias a los gases hidratados ....................................................................50

2.14 MÉTODOS DE EXTRACCIÓN DE GAS DE LOS HIDRATOS .....................................................................................................52

2.14.1 Inyección Termal .......................................................................................................................................................52

2.14.2 Inyección de Inhibición ..............................................................................................................................................52

2.14.3 Despresurización ........................................................................................................................................................53

2.15 INHIBICIÓN DE HIDRATOS ...........................................................................................................................................................54

2.15.1 Pérdida de inhibidor a la fase de hidrocarburos .........................................................................................................54

2.15.2 Regeneración del inhibidor – glicol ...........................................................................................................................55

2.15.3 Regeneración del inhibidor – metanol .......................................................................................................................56

2.15.4 Cristalización del glicol ..............................................................................................................................................56

2.16 SIMULACIÓN DE PROCESOS ........................................................................................................................................................56

2.16.1 Partes especiales de un simulador de procesos ..........................................................................................................57

2.16.2 Aplicaciones generales de los simuladores de procesos ............................................................................................58

2.17 METODOLOGÍA PAR LA SIMULACIÓN DE PROCESOS ..........................................................................................................59

2.17.1 Recopilación de datos ................................................................................................................................................59

2.17.2 Diagrama de flujo de proceso ....................................................................................................................................59

2.17.3 Estrategia de Simulación ............................................................................................................................................60

2.17.4 Análisis de los resultados ...........................................................................................................................................60

2.17.5 PAQUETES DE SOFTWARE ACTUALES .................................................................................................................................602.18 SOFTWARE DE SIMULACIÓN HYSYS 3.2 ...................................................................................................................................................63CAPITULO III ........................................................................................................................................................................................................65METODOLOGÍA ...................................................................................................................................................................................................65

3.1 ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DE LOS PRINCIPALES HIDRATOS PRESENTES EN EL GAS .65

3.1.1 Hidratos en sistemas de gas natural ..............................................................................................................................65

3.1.2 Propiedades de los hidratos de gas ................................................................................................................................72

3.1.3 Consideraciones que afectan a la formación de hidratos .............................................................................................73

3.1.4 Zona de formación de hidratos .....................................................................................................................................74x

3.1.5 Contenido de agua en la región de hidratación .............................................................................................................74

3.1.6 Condiciones de predicción de hidratos de gas natural dulce Es conveniente dividir la formación de hidratos en dos categorías: 75

3.1.7 Predicción de hidratos basado en la composición de gases dulces ...............................................................................80

3.1.8 Predicciones Para el Hidrato de Alto Contenido de Gases CO2/H2S ...........................................................................89

3.2 DETERMINACIÓN DE LOS POSIBLES MÉTODOS DE CÁLCULOS Y PROCEDIMIENTOS EXISTENTES PARA

7

CUANTIFICAR LOS REQUERIMIENTOS DE METANOL COMO INHIBIDOR ...................................................................................95

3.2.1 Prevención de hidratos ..................................................................................................................................................96

3.2.2 Nuevas tecnologías que permiten observar y analizar de forma rápida la formación de hidratos .................97

3.2.4 Selección del inhibidor ...............................................................................................................................................108

3.2.5 Determinación de la tasa de inyección de metanol para la inhibición hidratos en gas natural ..............................1094.2.6 Simulador HYSYS .......................................................................................................................................................................................133

3.3 ESTIMACIÓN MEDIANTE VALORES Y RANGO, EL COMPORTAMIENTO DE LOS HIDRATOS EN UN SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE GAS ...........................................................................................................................................................................142

3.3.1 Formación de hidrato e inhibición en el sistema de recolección ................................................................................144

3.3.2 Temperatura de Formación de Hidrato .......................................................................................................................146

3.3.3 Requisito actual de metanol ........................................................................................................................................147

3.4 EVALUACIÓN DE LOS ESTUDIOS REALIZADOS POR LA GPA EN CUANTO A LOS REQUERIMIENTOS DE METANOL PARA UN SISTEMA DE RECOLECCIÓN REAL .........................................................................................................150

3.4.1 Comparación entre el estudio realizado por la GPA y el de México ..........................................................................150

3.5 ANÁLISIS LOS FACTORES DE SEGURIDAD DE LAS TASAS DE INYECCIÓN DE METANOL Y POSIBLES OPTIMIZACIONES .....................................................................................................................................................................................156

4.5.1 Factor de seguridad para las tasas de inyección de metanol .........................................................................................................................156

3.5.2 Optimización del estudio de la GPA ...........................................................................................................................157

3.5.3 Optimización del estudio realizado en México ...........................................................................................................1584.5.4 Optimización de la simulación .....................................................................................................................................................................159CAPITULO IV ......................................................................................................................................................................................................161DISCUSIÓN DE RESULTADOS .........................................................................................................................................................................161xi

4.1 CONCLUSIONES .................................................................................................................................................................................................168

4.2 RECOMENDACIONES ........................................................................................................................................................................................170BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................................................................................................172

CONTENIDO

RESOLUCION.......................................................... ¡Error! Marcador no definido.DEDICATORIA...........................................................................................................................................................................................ivAGRADECIMIENTOS..................................................................................................................................................................................vRESUMEN................................................................................................................................................................................................viiCONTENIDO.............................................................................................................................................................................................ix

1 INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................................................13

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA...........................................................................................................................14

1.2 OBJETIVOS.......................................................................................................................................................................16

1.2.1 Objetivo general .........................................................................................................................................................16

1.2.2 Objetivos específicos ..................................................................................................................................................16

2 MARCO TEÓRICO................................................................................................................................................................18

2.1 ANTECEDENTES.............................................................................................................................................................18

2.2 DESCRIPCIÓN DE LAS ÁREAS DE ESTUDIO.............................................................................................................19

2.2.1 Estación de flujo Santa Bárbara NMEF-5 ..................................................................................................................19

2.2.2 Centro operativo Tejero NMEF-3 ..............................................................................................................................21

2.3. GAS NATURAL...............................................................................................................................................................22

2.3.1 Clasificación del gas natural .......................................................................................................................................24

2.3.1.1 Según la procedencia .......................................................................................................................................24

2.3.1.2 Según el contenido de hidrocarburos pesados .................................................................................................24

2.3.1.3 Según el contenido de H2S ..............................................................................................................................24

2.3.2 El contenido de agua en el gas natural .......................................................................................................................24

8

2.4. COMPORTAMIENTO DE LOS FLUIDOS.....................................................................................................................25

2.4.1 Flujo bifásico ..............................................................................................................................................................25

2.4.2 Variables características de los fluidos bifásicos .......................................................................................................27

2.4.2.1 Densidad bifásica .............................................................................................................................................27

2.4.2.2 Viscosidad bifásica ..........................................................................................................................................28

2.4.2.3 Retención de líquido (holdup de líquido) ........................................................................................................28

2.4.2.4 Retención de líquido sin deslizamiento (no-slip liquid holdup) ......................................................................29

2.4.2.5 Velocidad superficial .......................................................................................................................................30

2.4.2.6 Velocidad real ..................................................................................................................................................31

2.4.2.7 Velocidad de deslizamiento .............................................................................................................................31

2.4.2.8 Velocidad de erosión .......................................................................................................................................32

2.4.3 Flujo multifásico .........................................................................................................................................................32

2.4.4 Patrón de flujo en tuberías horizontales o ligeramente inclinadas .............................................................................33ix

9

x

2.4.4.1 Factores principales que influyen en el régimen de flujo...............................................................................33

2.4.4.2 Principales regímenes de flujo.......................................................................................................................33

2.4.4.2.1 Flujo tipo burbuja......................................................................................................................................34

2.4.4.2.2 Flujo intermitente tipo pistón.....................................................................................................................35

2.4.4.2.3 Flujo estratificado suave............................................................................................................................35

2.4.4.2.4 Flujo estratificado ondulante.....................................................................................................................36

2.4.4.2.5 Flujo intermitente tipo tapón.....................................................................................................................36

2.4.4.2.6 Flujo anular...............................................................................................................................................37

2.4.4.2.7 Flujo tipo disperso (también conocido como flujo tipo rocío)..................................................................38

2.4.5 Determinación del régimen de flujo..........................................................................................................................38

2.4.5.1 Mapa de flujo Baker.......................................................................................................................................39

2.4.5.2 Mapa de flujo de Beggs y Brill.......................................................................................................................41

2.4.5.3 Mapa de flujo de Taitel y Dukler....................................................................................................................42

2.4.5.4 Mapa de flujo de Mandhane...........................................................................................................................45

2.5. GASODUCTOS..............................................................................................................................................................46

2.5.1 Operación en los gasoductos.....................................................................................................................................46

2.5.2 Transmisión de gas....................................................................................................................................................46

2.5.2.1 Despacho de gas.............................................................................................................................................47

2.5.2.2 Control fisicoquímico del gas.........................................................................................................................48

2.5.2.3 Sistemas de supervisión y control...................................................................................................................48

2.5.2.4 Líneas de transmisión.....................................................................................................................................49

2.5.2.5 Ramal(es) o línea(s) principal(es) de distribución.........................................................................................49

2.5.2.6 Estación de distribución o estación de medición y control del gas ...............................................................49

2.5.2.7 Estaciones de transmisión..............................................................................................................................49

2.5.2.8 Estaciones de válvulas intermedias o estaciones de válvulas automáticas.................................49

2.5.2.9 Estaciones compresoras.................................................................................................................................50

2.5.2.10 Sistemas de procesos de transmisión de gas...............................................................................................50

2.5.2.11 Estaciones de trampas de envío y recibo.....................................................................................................51

2.5.3 Factores que influyen en la trasmisión del gas natural..............................................................................................52

2.5.3.1 Formación de hidratos...................................................................................................................................52

2.5.3.2 Formación de líquidos....................................................................................................................................53

2.5.3.3 Corrosión........................................................................................................................................................54

2.5.3.4 Deposición de asfáltenos................................................................................................................................55

2.6. INSPECCIONES INTERNA DE LA TUBERIAS.........................................................................................................55

2.6.1 ¿Qué son las impurezas de los gasoductos?..............................................................................................................56

2.6.2 ¿Por qué se limpia una tubería?.................................................................................................................................56

2.6.3 Tipos de limpieza que se realizan en los gasoductos................................................................................................57x

10

xi

2.6.3.1 Limpieza seca.................................................................................................................................................57

2.6.3.2 Limpieza química...........................................................................................................................................58

2.6.4 Remoción de líquidos condensados...........................................................................................................................58

2.6.5 Mantenimiento de los gasoductos.............................................................................................................................59

2.7. HERRAMIENTAS DE LIMPIEZA DE TUBERIAS........................................................................................................60

2.7.1 Herramientas no inteligentes.....................................................................................................................................60

2.7.2 Herramientas inteligentes..........................................................................................................................................60

2.7.3 Propósito de la limpieza con cochinos convencionales............................................................................................61

2.7.4 Condiciones de operación de las herramientas de limpieza......................................................................................61

2.7.4.1 Producto..........................................................................................................................................................61

2.7.4.2 Presión............................................................................................................................................................62

2.7.4.3 Temperatura....................................................................................................................................................62

2.7.4.4 Velocidad del fluido (caudal).........................................................................................................................62

2.8. SIMULADOR PIPEPHASE VERSIÓN 9.0......................................................................................................................63

2.9 CORRELACIONES UTILIZADAS EN EL PROGRAMA PIPEPHASE..........................................................................64

2.9.1 Beggs-Brill-Moody (BBM).......................................................................................................................................65

2.9.2 Dukler-Eaton-Flannigan (DE)...................................................................................................................................69

2.9.3 Mukherjee-Brill (MB)...............................................................................................................................................71

2.10 METODOS TERMODINáMiCOS...................................................................................................................................72

2.10.1 Soave-Redlich-Kwong...........................................................................................................................................73

2.10.2 Peng-Robinson.......................................................................................................................................................73

2.11 SIMULADOR DE PROCESOS HYSYS PLANT VERSIÓN 3.1...................................................................................74

3 DESARROLLO DEL PROYECTO.........................................................................................................................................76

3.1 BALANCES DE MASA EN LOS SISTEMAS ACTUALES DE 60 psig Y 450 psig PARTIENDO DEL ANÁLISIS CROMATOGRAFICO DE LAS CORRIENTES DE GAS........................................................................................................76

3.1.1 Saturación de la corriente de gas...............................................................................................................................78

3.2 CUANTIFICACIÓN DE LOS LÍQUIDOS ACUMULADOS EN LA RED DE RECOLECCIÓN DE GAS DE BAJA Y MEDIA PRESIÓN........................................................................................................................................................................81

3.2.1 Perfil topográfico.......................................................................................................................................................82

3.2.2 Introducción de los datos en Pipephase.....................................................................................................................84

3.2.3 Elaboración del modelo de la simulación..................................................................................................................86

3.2.4 Obtención de los resultados en Pipephase.................................................................................................................89

3.2.5 Selección del paquete termodinámico para el flujo de gas en la línea NMEF-5 – NMEF-3.....................90

3.2.6 Selección de la correlación de flujo bifásico que mejor se ajustará al comportamiento del flujo de gas en la línea NMEF-5 – NMEF-3.......................................................................................................................................................92

xi

11

xii

3.3 ESTIMACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL SISTEMA DE SEPARACIÓN DE LA ESTACIÓN COT PARA LA REINCORPORACIÓN DE LOS LÍQUIDOS PROVENIENTES DE LA LIMPIEZA DE LOS GASODUCTOS DE BAJA Y MEDIA PRESIÓN......................................................................................................................................................................96

4 ANÁLISIS DE RESULTADOS...........................................................................................................................................103

4.1 CUANTIFICACIÓN DE LOS LÍQUIDOS ACUMULADOS EN LA RED DE RECOLECCIÓN DE GAS DE BAJA Y MEDIA PRESIÓN DE LA ESTACIÓN DE FLUJO SANTA BÁRBARA.............................................................................103

4.1.1 Selección de la correlación de flujo bifásico.......................................................................................................103

4.1.2 Cuantificación de los líquidos.............................................................................................................................105

4.1.2.1 Influencia de la composición del flujo gas con respecto a la generación de líquidos o holdup..................106

4.1.2.2 Influencia del flujo con respecto a la generación de líquidos ó holdup108

4.1.2.3 Influencia del diferencial de presión con respecto a la generación de líquidos o holdup......................110

4.1.2.4 Influencia de la temperatura con respecto a la generación de líquidos oholdup.......................................................................................................................................................................................................112

4.2 ESTIMACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL SISTEMA DE SEPARACIÓN DE LA ESTACIÓN DEL COMPLEJO OPERATIVO TEJERO PARA LA REINCORPORACIÓN DE LOS LÍQUIDOS PROVENIENTES DE LA LIMPIEZA DE LOS GASODUCTOS DE BAJA Y MEDIA PRESIÓN DE LA ESTACIÓN SANTA BÁRBARA...............................114

4.3 PROPUESTA DE UNA INFRAESTRUCTURA PARA LA INSTALACIÓN DEL MANEJO DE LOS LÍQUIDOS ASOCIADOS A LA LIMPIEZA DE LOS GASODUCTOS PROVENIENTES DE LA ESTACIÓN DE FLUJO SANTA BÁRBARA................................................................................................................................................................................116

4.4 CONCLUSIONES............................................................................................................................................................121

4.5 RECOMENDACIONES...................................................................................................................................................122BIBLIOGRAFIA......................................................................................................................................................................................123METADATOS PARA TRABAJOS DE GRADO, TESIS Y ASCENSO...............................................................................................126

CONTENIDO

DECLARACIÓN ................................................................................................................................. II

CERTIFICACIÓN .............................................................................................................................. III

AGRADECIMIENTOS....................................................................................................................... IV

AGRADECIMIENTOS........................................................................................................................ V

DEDICATORIA.................................................................................................................................. VI

DEDICATORIA................................................................................................................................. VII

CONTENIDO ................................................................................................................................... VIII

ÍNDICE DE TABLAS.......................................................................................................................XIV

ÍNDICE DE FIGURAS ...................................................................................................................XVIII

ÍNDICE DE FOTOS ..........................................................................................................................XX

ÍNDICE DE ANEXOS ......................................................................................................................XXI

RESOLUCIÓN.............................................................................................................................................................................................................iv

12

INDICE v

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................................................................................................viiiLISTA DE TABLAS....................................................................................................................................................................................................ixRESUMEN.....................................................................................................................................................................................................................xINTRODUCCIÓN.........................................................................................................................................................................................................1CAPÍTULO I..................................................................................................................................................................................................................2EL PROBLEMA............................................................................................................................................................................................................2

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...........................................................................................................................2

1.2 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ..........................................................................................................................3

1.2.1 Objetivo General ......................................................................................................................................................3

1.2.2 Objetivos Específicos ...............................................................................................................................................3

1.3 JUSTIFICACIÓN ...............................................................................................................................................................4CAPÍTULO II................................................................................................................................................................................................................5MARCO TEÓRICO.......................................................................................................................................................................................................5

2.1 ANTECEDENTES .............................................................................................................................................................5

2.2 UBICACIÓN GEOGRÁFICA ...........................................................................................................................................5

2.2.1 Generalidades del Complejo Jusepin ........................................................................................................................5

2.3 BASES TEÓRICAS ............................................................................................................................................................6

2.3.1 Generalidades del Gas Natural..................................................................................................................................6

2.3.1.1 Hidratos de Gas ..............................................................................................................................................6

2.3.2 Sistema de Despresurización.....................................................................................................................................7

2.3.3 Sistemas de Compresión de Gas Natural...................................................................................................................8

2.3.4 Procesos de Compresión más Comunes....................................................................................................................8

2.3.5 Flujo de Fluidos Compresibles en Tuberías..............................................................................................................9

2.3.5.1 Flujo Limite de Gases y Vapores .................................................................................................................10

2.3.6 Flujo de Fluidos Compresibles en Válvulas y Accesorios......................................................................................10

2.3.6.1 Orificios de Restricción ................................................................................................................................11

2.3.6.2 Clasificación del Flujo de Acuerdo a su Comportamiento .........................................................................12

2.3.6.3 Regímenes de Flujos ....................................................................................................................................12

2.3.7 Correlaciones de Flujo Multifásico en Tuberías Verticales y Horizontales ..........................................13

2.3.8 Términos Básicos....................................................................................................................................................14CAPÍTULO III ............................................................................................................................................................................................................17MARCO METODOLÓGICO .....................................................................................................................................................................................17

3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN...........................................................................................................................................17

3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN...............................................................................................................................17

3.3 POBLACIÓN Y MUESTRA...........................................................................................................................................18

3.4 PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO........................................................................................................................18

13

3.4.1 Descripción de las Condiciones Operacionales y Caracterización del Fluido de Entrada al Proceso de Compresión:18

3.4.2 Definición de los Diferentes Escenarios de Despresurización...............................................................................21

3.4.2.1 Paro no Programado de la Planta de Extracción Jusepín .........................................................................21

3.4.2.2 Falla Eléctrica General ...............................................................................................................................22

3.4.2.3 Cero Transferencia Hacia Muscar ..............................................................................................................23

3.4.3 Estimación del Caudal de Gas a Despresurizar en Función de los Volúmenes de Gas Entrampados en las Plantas Compresoras Existentes y las Nuevas a Instalar .........................................................................................................................24

3.4.3.1 Cálculo del Volumen de Gas Entrampado Para las Diferentes Etapas de Presión .........................25

3.4.3.2 Cálculo del Caudal de Gas a Despresurizar ...............................................................................................26

3.4.4 Simulación del Proceso de Despresurización del Gas...........................................................................................28

3.5 INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS EMPLEADAS EN LA RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN 29

3.6 RECURSOS.......................................................................................................................................................................30Recursos Humanos .......................................................................................................................................................................................30Recursos Financieros ...................................................................................................................................................................................30Recursos Bibliográficos y Electrónicos ........................................................................................................................................................30

3.6.1 Descripción de las Herramientas Virtuales ...........................................................................................................30Recursos Materiales .....................................................................................................................................................................................31CAPÍTULO IV ..............................................................................................................................................................................................32ANÁLISIS DE RESULTADOS ...................................................................................................................................................................32

4.1 DESCRIPCIÓN DE LAS CONDICIONES OPERACIONALES Y LA CARACTERIZACIÓN DEL FLUIDO DE ENTRADA AL PROCESODE COMPRESIÓN ....................................................................................................................................................................................32

4.1.1 Sistema Actual de Compresión de Gas ..................................................................................................................32

4.1.1.1 Sistema de Compresión de Planta Compresora Jusepín 1 ..........................................................................33

4.1.1.2 Sistema de Compresión de Planta Compresora Jusepín 2: .........................................................................33

4.1.1.3 Sistema de Compresión de las Mini-Plantas Compresoras Jusepín 3/4/5 .................................................35

4.1.1.4 Sistema de Compresión de Planta Compresora Jusepín 6 (PCJ-6) ............................................................36

4.1.1.5 Sistema de Compresión de Planta Compresora Jusepin 10 (PCJ- 10) ...............................................37

4.1.2 Sistema de Compresión de Gas a Ser Instalado ....................................................................................................37

4.1.2.1 Planta Compresora Jusepín 1 (PCJ-1) ........................................................................................................38

4.1.2.2 Planta Compresora Jusepín 11 (PCJ-11) ....................................................................................................38



4.1.3 Descripción del Sistema de Despresurización Actual ...........................................................................................40


4.1.3.2 Mini-Plantas Compresoras Jusepín 3,4 y 5 .................................................................................................42

4.1.3.3 Planta Compresora Jusepín 6 (PCJ-6) ........................................................................................................43vi


4.1.3.5 Despojador de Líquido o K.O.D (11-V-01) .................................................................................................45

4.1.3.6 Mechero (M-03) ...........................................................................................................................................46

4.1.4 Descripción del sistema de despresurización a instalar ........................................................................................46



4.1.4.3 Planta Compresora Jusepín 12 y 13 (PCJ-12 y 13) ....................................................................................47

4.2 DEFINICIÓN DE LOS DIFERENTES ESCENARIOS DE DESPRESURIZACIÓN 47

4.2.1 Selección de Contingencia .....................................................................................................................................50

4.3 ESTIMACIÓN DEL CAUDAL DE GAS A DESPRESURIZAR EN FUNCIÓN DE LOS VOLÚMENES DE GAS ENTRAMPADOS EN LAS PLANTAS COMPRESORAS EXISTENTES Y LAS NUEVAS

A INSTALAR ..............................................................................................................................................................................................51

4.4 SIMULACIÓN DEL PROCESO DE COMPRESIÓN DEL GAS....................................................................................54

4.4.1 Premisas Generales ...............................................................................................................................................54

4.4.2 Programa de Simulación Aplicado ........................................................................................................................56

4.4.3 Modelo Termodinámico Aplicado ..........................................................................................................................56

4.4.4 Condiciones de Entrada en las Simulaciones ........................................................................................................57

14

4.4.4.1 Condiciones de Entrada en las Simulaciones de los Sistemas de Compresión ......................................574.4.4.3 Condiciones de Entrada en las Simulaciones del Sistema de Venteo ...................................................................................................57

4.4.5 Resultados de la simulación de procesos ...............................................................................................................57

4.4.5.1 Simulación de los Sistemas de Compresión .................................................................................................57

4.4.5.2 Condiciones de las Corrientes de Venteo. ...................................................................................................58

4.4.5.3 Formación de Hidratos ................................................................................................................................59

4.4.5.4 Caudal de Gas a Ventear .............................................................................................................................62

4.4.5.5 Peso Molecular del Gas a Ventear ..............................................................................................................63

4.4.5.6 Poder Calorífico del Gas a Ventear ............................................................................................................64

4.4.5.7 Cantidad de Líquido Generado en la Despresurización .............................................................................65CAPITULO V ...............................................................................................................................................................................................68CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................................................................................68

5.1 CONCLUSIONES ............................................................................................................................................................68

5.2 RECOMENDACIONES ...................................................................................................................................................69BIBLIOGRAFÍA ...........................................................................................................................................................................................70APENDICES .................................................................................................................................................................................................72

ÍNDICERESOLUCIÓN.............................................................................................................................................................................................ivDEDICATORIA............................................................................................................................................................................................vAGRADECIMIENTO..................................................................................................................................................................................viÍNDICE ......................................................................................................................................................................................................viiLISTA DE FIGURAS...................................................................................................................................................................................xLISTA DE TABLAS....................................................................................................................................................................................xiLISTA DE GRÁFICAS ............................................................................................................................................................................xiiiINDICE DE APÉNDICES ........................................................................................................................................................................xivRESUMEN .................................................................................................................................................................................................xvINTRODUCCIÓN.........................................................................................................................................................................................1CAPITULO I.................................................................................................................................................................................................2EL PROBLEMA...........................................................................................................................................................................................2


1.2 OBJETIVOS .......................................................................................................................................................................4

1.2.1 Objetivo General .....................................................................................................................................................4


1.3 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACION ...................................................................................................................4

1.4 DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ..................................................................................................................5CAPITULO II................................................................................................................................................................................................6MARCO TEÓRICO......................................................................................................................................................................................6

2.1 ANTECEDENTES .............................................................................................................................................................6

15

2.2 RESEÑA DE LA EMPRESA QUE OPERA EN EL CAMPO ..........................................................................................7

2.3 DESCRIPCIÓN Y GENERALIDADES DEL CAMPO URACOA ...................................................................................7

2.3.1 Ubicación Geográfica. ............................................................................................................................................7

2.3.2 Facilidades del Campo Uracoa. ..............................................................................................................................8

2.3.3 Estratigrafía del Campo. .......................................................................................................................................11

2.4 BASES TEÓRICAS DE LA INVESTIGACIÓN .............................................................................................................13

2.4.1 Flujo Multifásico en Tuberías Horizontales ..........................................................................................................13

2.4.2 Caída de Presión a lo Largo de la Tubería ...........................................................................................................14

2.4.2.1 Efectos de la Aceleración sobre la Caída de Presión ΔP .............................................................................15

2.4.2.2 Efectos de la Posición sobre la Caída de Presión ΔP ..................................................................................162.2.3 Efectos de la Fricción sobre la Caída de Presión ΔP .........................................................................................................................17

2.4.2 Variables que Afectan la Caída de Presión en Tuberías Horizontales .................................................................18

2.4.3 Patrón de Flujo Horizontal Establecidos en el Manual de Diseño de Proceso Flujo Bifásico Líquido-Vapor (PDVSA MDP-02-FF-05) 19

2.4.5 Patrones de Flujo y su Efecto en la Corrosión .....................................................................................................21

2.4.6 Procedimiento para Determinar el Patrón de Flujo Según Norma PDVSA- MDP-02-FF-05 .............................23vii

2.4.7 Correlaciones de Flujo Multifásico Horizontal ....................................................................................................26

2.4.7.1 Correlación de Dukler (1964) ......................................................................................................................27

2.4.7.2 Correlación Eaton (1967) ............................................................................................................................28

2.4.7.3 Correlación de Beggs y Brill (1973) ...........................................................................................................30

2.4.8 Retención de Líquido o HOLP UP .........................................................................................................................33

2.4.9 Velocidad de Erosión (Velocidad Límite) .............................................................................................................332.4.10.- Densidad del Fluido Bifásico (ρm) ..................................................................................................................................................34

2.4.11 Criterios y Lineamientos para Especificar las Posibles LimitacionesHidráulicas al Momento de Anexar Nueva Producción ..............................................................................................................................35

2.4.12 Criterios de Dimensionamiento de Tuberías (Espesor Mínimo) Código ASME B31.4 .....................................36

2.4.12.1 Presión de Diseño .....................................................................................................................................36

2.4.12.2 Espesor de Pared por Presión Interna. ......................................................................................................36

2.4.12.3 Espesor Mínimo Requerido ......................................................................................................................37

2.4.13 Número de Reynolds ...........................................................................................................................................37

2.4.14 Factor de Fricción ..............................................................................................................................................38

2.4.15 Rugosidad Relativa .............................................................................................................................................40

2.4.16 Propiedades de los Fluidos ................................................................................................................................40

2.4.17 Producción y Recolección ..................................................................................................................................41

2.4.18 Programas de Simulación ..................................................................................................................................45

2.4.18.1 Simulación Hidráulica ..............................................................................................................................46

2.4.18.2 Estructura del Programa Pipephase ..........................................................................................................48

2.4.19 Evaluación Económica .......................................................................................................................................512.5 CONCEPTOS BASICOS ........................................................................................................................................................................52CAPÍTULO III ...........................................................................................................................................................................................55MARCO METODOLOGICO. ....................................................................................................................................................................55

3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN ...........................................................................................................................................55

3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ...............................................................................................................................56

3.3 POBLACIÓN Y MUESTRA ...........................................................................................................................................56

3.4 PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO ........................................................................................................................57

3.5 INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS A UTILIZAR PARA LA RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN ....................60

3.6 RECURSOS .....................................................................................................................................................................60

3.6.1 Recursos Humanos ................................................................................................................................................60

3.6.2 Recursos Materiales y Financieros. ......................................................................................................................61CAPITULO IV ...........................................................................................................................................................................................62ANÁLISIS DE RESULTADOS .................................................................................................................................................................62

4.1 DEFINICIÓN EL MODELO MATEMÁTICO QUE DETERMINE EL COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE CRUDO TRONCAL 1 Y 5 EXISTENTE EN EL CAMPO URACOA ....................................................................................62

4.1.1 Sistema de Recolección TRONCAL 1 ....................................................................................................................63

4.1.1.1 Datos de Infraestructura ..............................................................................................................................64

4.1.1.2 Datos de Proceso .........................................................................................................................................65

16

viii

4.1.1.3 Propiedades del Fluido ................................................................................................................................66

4.1.1.4 Validación del Sistema ................................................................................................................................67

4.1.2 Sistema de Recolección de Crudo TRONCAL 5 ....................................................................................................70


4.1.2.2 Datos de Procesos ........................................................................................................................................72



4.2 ESPECIFICAR LAS POSIBLES LIMITACIONES HIDRÁULICAS DEL SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE CRUDO TRONCAL 1 Y 5, CON LA INCORPORACIÓN DE LA PRODUCCIÓN ASOCIADA A LOS NUEVOS POZOS ..........................................................78

4.2.2 Plan de Perforación 2005-2006 Área Café Molido “TRONCAL 5” (Ver Apéndice K) .......................................80

4.2.3 Limitaciones Hidráulicas TRONCAL 1 .................................................................................................................81


4.3 SELECCIONAR LA INFRAESTRUCTURA MÍNIMA REQUERIDA PARA LA RECOLECCIÓN Y MANEJO DE MANERA EFICIENTE DE LA PRODUCCIÓN ASOCIADA A LOS NUEVOS POZOS ........................................................................................................93

4.3.1 Infraestructura Mínima para el TRONCAL 1 .......................................................................................................94


4.4 ESTIMADO DE COSTOS CLASE IV PARA LA AMPLIACIÓN DEL SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE CRUDO TRONCAL 1 Y 5 DEL CAMPO URACOA ................................................................................................................................................................................104

4.4.1 Costos Asociados para la Adecuación del TRONCAL 1. ....................................................................................104

4.4.2 Costos Asociados para la Adecuación del TRONCAL 5. ....................................................................................109CAPITULO V ..........................................................................................................................................................................................................111CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .........................................................................................................................................................111

5.1 CONCLUSIONES ..........................................................................................................................................................111

5.2 RECOMENDACIONES .................................................................................................................................................113BIBLIOGRAFÍA .....................................................................................................................................................................................................114APÉNDICES ...........................................................................................................................................................................................................115

17

ÍNDICE GENERALRESOLUCIÓN .......................................................................................................................................................................................................ivDEDICATORIA.......................................................................................................................................................................................................vAGRADECIMIENTOS ..........................................................................................................................................................................................viRESUMEN ............................................................................................................................................................................................................viiÍNDICE GENERAL .............................................................................................................................................................................................viiiÍNDICE DE FIGURAS .........................................................................................................................................................................................xiiÍNDICE DE TABLAS ..........................................................................................................................................................................................xviÍNDICE DE TABLAS ..........................................................................................................................................................................................xviCAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN .........................................................................................................................................................................18

1.1 Aspecto de la empresa .......................................................................................................................................18

1.1.1 Petróleos de Venezuela S.A (PDVSA) ....................................................................................................18

1.1.2 Antecedentes ............................................................................................................................................18

1.2 Ubicación geográfica y descripción del área de estudio ...................................................................................19

1.2.1 Área boyacá .............................................................................................................................................20

1.2.2 Área junín ................................................................................................................................................21

1.2.3 Área ayacucho ..........................................................................................................................................21

1.2.4 Área carabobo ..........................................................................................................................................211.3. Planteamiento del problema ..................................................................................................................................................................22

1.4 Objetivos ............................................................................................................................................................24

1.4.1 Objetivo general .......................................................................................................................................24

1.4.2 Objetivos específicos ...............................................................................................................................24CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO .....................................................................................................................................................................25

2.1 Antecedentes ......................................................................................................................................................25

2.2 Fundamentos teóricos ........................................................................................................................................27

2.2.1 Filosofía operacional para extraer crudo extrapesado de la faja petrolífera del orinoco .............27

2.2.2 Sistemas de tuberías .................................................................................................................................28viii

2.2.2.1 Consideraciones básicas en el diseño de tuberías ........................................................................28

2.2.3 Oleoductos ...............................................................................................................................................30

2.2.3.1 Características de los oleoductos .................................................................................................31

2.2.4 Gasoductos ...............................................................................................................................................31

2.2.5 Principio del flujo de fluidos compresibles en tuberías ...........................................................................32

2.2.5.1 Ecuación para flujo totalmente isotérmico ...................................................................................32

2.2.5.2 Otras fórmulas usadas comúnmente para el flujo de fluidos compresibles en tuberías largas 33

2.2.6 Bombas ...................................................................................................................................................36

2.2.6.1 Desplazamiento positivo ...............................................................................................................37

2.2.6.2 Dinámicas .....................................................................................................................................39

2.2.7 Dimensionamiento de líneas de transporte con flujo multifásico ............................................................40

2.2.7.1 Flujo multifásico ...........................................................................................................................41

2.2.7.2 Propiedades físicas y definiciones básicas ...................................................................................42

2.2.8 Patrones de flujo multifásico ...................................................................................................................45

2.2.8.1 Flujo de burbuja alargada ............................................................................................................45

2.2.8.2 Flujo tapón ....................................................................................................................................46

2.2.8.3 Flujo de burbuja dispersa .............................................................................................................46

2.2.8.4 Flujo de neblina ............................................................................................................................47

2.2.8.5 Flujo estratificado liso ..................................................................................................................47

2.2.8.6 Flujo estratificado ondulado .........................................................................................................48

2.2.8.7 Flujo anular ..................................................................................................................................48

2.2.9 Bombas multifásicas ................................................................................................................................49

2.2.9.1. Bombas multifásicas rotodinámicas ............................................................................................51

18

2.2.9.2. Bombas multifásicas de desplazamiento positivo .......................................................................52

2.2.9.3. Funcionamiento de las bombas multifásicas ..............................................................................532.2.10 PIPEPHASE. Versión 9.0 ..................................................................................................................................................................55

CAPÍTULO III. DESARROLLO DEL TRABAJO ...............................................................................................................................................57

3.1 Recopilación de información ............................................................................................................................57ix

3.1.1 Centro operativo petrocedeño ..................................................................................................................57

3.1.2 Centro operativo petropiar .......................................................................................................................63

3.1.3 Patio tanques cabrutica ............................................................................................................................71

3.1.3.1 Toma de muestra automático ........................................................................................................74

3.1.3.2 Bomba de circulación del lazo ......................................................................................................75

3.2 Elaboración de los esquemas de transporte ......................................................................................................78

3.2.1 Esquemas de transporte del crudo multifásico ........................................................................................78

3.2.2 Esquemas de transporte del crudo limpio ................................................................................................81

3.2.3 Esquemas de transporte del gas ...............................................................................................................82

3.3 Cálculo hidráulico a través del programa pipephase .......................................................................................83

3.3.1 Premisas generales para el crudo multifásico y crudo limpio .................................................................83

3.3.2 Programa pipephase .................................................................................................................................85

3.3.2.1 Crudo multifásico .........................................................................................................................88

3.3.2.2 Crudo limpio ................................................................................................................................93

3.3.2.3 Gas ................................................................................................................................................98CAPÍTULO IV. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................................................................104

4.1 Descripción de las características físico-químicas del crudo extraído de los pozos en la Faja Petrolífera del Orinoco .........................................................................................................................104

4.2 Determinación de los diámetros de tuberías requeridos para el transporte de crudo multifásico y limpio desde las macollas a los centros operativos y de éstos a los patios de almacenamiento, de acuerdo a las distancias y volúmenes de fluidos a ser manejados ....................................................109

4.2.1 Crudo multifásico ..................................................................................................................................109

4.2.2 Crudo limpio ..........................................................................................................................................120

4.3 Definición de las estrategias de los esquemas de transporte de los gasoductos para el gas producido, a diferentes distancias, diámetros y volúmenes del flujo, desde el centro operativo hasta los centros de entrega 123

4.4 Estimados de costo clase V, para cada uno de los esquemas de transporte a utilizar para la Faja Petrolífera del Orinoco ..........................................................................................................................126

xCAPÍTULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .........................................................................................................................128

5.1 Conclusiones ....................................................................................................................................................128

5.2 Recomendaciones .............................................................................................................................................129BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................................................................................130

ANEXOS ........................................................... ¡Error! Marcador no definido.METADATOS PARA TRABAJOS DE GRADO, TESIS Y ASCENSO: ........................................................................................................132

19

EMA DE RECOLECCION Y TRANSPORTE DE GAS NATURALDedicatoria iAgradecimiento iiSumario iiiÍndice ivCAPITULO I: Introducción 1CAPITULO II: Planteamiento del Problema 32.1 Objetivo General 32.22.32.4

Objetivos Particulares 3Variables 4

HipótesisCAPITULO III:

Marco Teórico

3.1 Sistema de Recolección5

3.2 Flujo en Tuberías7

3.3 Fundamentos de Flujo a trav

és de Tuberías

3.4 Flujo de una sola Fase

3.5 Flujo Multifásico en Tuberías

3.6 Flujo Multifasico en Tuberías Horizontales IV: Definición de Infraestructura y Propuesta

de Explotación 38

4.1 Análisis de Información disponible

4.2 Localización del Proyecto

4.3 Instalaciones Superficiales en Locaciones de Pozos

4.4 Sistema de Transporte de Líquidos

4.5 Facilidades de Producción CAPITULO V Análisis Económico y Cronograma de Trabajo

5.1 Análisis Económico

5.2 Cronograma de Trabajo CAPITULO VI Conclusiones y Recomendaciones

6.1 Conclusiones

6.2 Recomendaciones CAPITULO VII Glosario Técnico CAPITULO VIII Bibliografía

Página de Presentación…………………………………………………………....................................................................i Página Aprobatoria…………………………………………………………….. iii Resolución……………………………………………………………………… iv Dedicatoria……………………………………………………………………... v Agradecimientos……………………………………………………………….. vi Contenido…...………………………………………………………………….. viii Lista de Figuras………………………………………………………………… 4 Lista de Tablas…………………………………………………………………. 5 Lista de Abreviaturas…………………………………………………………... 5 Introducción………………………………………………………………........................................................................................6Resumen………………………………………………………………………... 7

CAPÍTULO I

1 DESCRIPCIÓN DEL ÁREA EN ESTUDIO…………………………………. 1

1.1 RESEÑA HISTÓRICA DE PETRÓLEOS DE VENEZUELA…………... 1

1.2 RESEÑA HISTÓRICA DE PDVSA GAS……………………………….. 2

1.2.1 Generalidades de PDVSA GAS………………………………………. 5

1.3 COMPLEJO CRIOGÉNICO DE ORIENTE……………………………... 6

1.4 PLANTA DE EXTRACCIÓN SAN JOAQUÍN…………………………. 9

1.4.1 Generalidades de la Planta de extracción San Joaquín………………. 12

1.5 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA………………………………... 15

1.6 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN……………………………….. 15

1.6.1 Objetivo General…………………………………………………….. 15

1.6.2 Objetivos Específicos………………………………………………..........................................................................................15

CAPÍTULO II

2.1 ANTECEDENTES……………………………………………………….. 16

2.2 BASES TEÓRICAS……………………………………………………… 17

2.2.1 Gas Natural…………………………………………………………….. 17

2.2.1.1 Clasificación de acuerdo a su composición………………………… 19

2.2.1.2 Clasificación de acuerdo a su localización en el subsuelo…………. 20

2.2.1.3 Composición del G as Natural (LGN)……………………………… 20

2.2.1.4 Contenido Líquido de un Gas (GPM)……………………………… 22

2.2.1.5 Usos del Gas y sus Líquidos……………………………………….. 23

2.2.2 Procesos de Extracción de Líquidos del Gas Natural (LGN)…………. 25

2.2.2.1 Refrigeración Mecánica……………………………………………. 26

2.2.2.2 Sistemas de Absorción…………………………………………….. 26

2.2.2.3 Procesos Criogénicos……………………………………………… 27

2.2.2.3.1 Plantas Criogénicas…………………………………………….. 28

2.2.3 Procesos de Deshidratación……………………………………………. 29 2.2.3.1Tipos de Procesos…………………………………………………... 29

2.2.4 Turboexpansión (Proceso Isoentrópico)……………………………….. 31

2.2.4.1 Turboexpansor……………………………………………………… 31

2.2.4.2 Procesos Criogénico en el Turboexpansor –Compresor…………… 33 2.2.5 Compresión…………………………………………………………….. 332.2.5.1 Compresores………………………………………………………... 33

2.2.5.2 Importancia del proceso de compresión de un gas…………………. 35

2.2.6 Procesos de Estrangulamiento…………………………………………. 36

2.2.6.1 Efecto Joule – Thompson…………………………………………... 37

2.2.6.2 Válvulas Joule – Thompson………………………………………… 37

2.2.7 Intercambiadores de Calor……………………………………………… 38

2.2.7.1 Clasificación de los Intercambiadores de Calor……………………. 39 2.2.8 Destilación……………………………………………………………… 40

2.2.8.1 Introducción a los Métodos de Destilación………………………… 41

2.2.8.2 Torres de Destilación………………………………………………. 42

2.2.8.2.1 Torre de Platos………………………………………………….. 45

2.2.9 Simulación de Procesos de Gas………………………………………… 48

2.2.9.1 Utilidad de los Simuladores………………………………………… 49

2.2.9.2 Aplicaciones de la Simulación……………………………………… 49

2.2.9.3 Servicios que presta la simulación………………………………….. 50 2.2.10 Simulador Hysys………………………………………………………. 51

2.2.11 Método Termodinámico Peng-Robinson (PR)………………………… 54

2.2.12 Planta de Extracción San Joaquín……………………………………... 55

CAPÍTULO III

3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN……………………………………………... 63

3.2 POBLACIÓN Y MUESTRA……………………………………………… 64

3.3 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE DATOS…………………………... 65

3.4 DESARROLLO DEL TRABAJO…………………………………………. 66

3.4.1 Recopilación de la Información………………………………………... 66

3.4.2 Realización del modelo de simulación del sistema de estabilización a condiciones de diseño…………………………………………………….. 67

3.4.2.1 Establecimiento del Sistema de Unidades………………………….. 68

3.4.2.2 Definición del Método Termodinámico……………………………. 69

3.4.2.3 Composición de las Corrientes……………………………………... 70

3.4.2.4 Construcción del Diagrama del Sistema Estabilizador……………... 71

3.4.2.5 Corrida de la Simulación……………………………………………. 80

3.4.3 Validación del Modelo de Simulación…………………………………. 81

3.4.4 Elaboración de las propuestas………………………………………….. 82

3.4.5 Cálculos efectuados para la verificación de resultados………………… 82

3.4.5.1 Cálculo de la Relación Etano – Propano……………………………. 82

3.4.5.2 Cálculo del porcentaje de desviación para las variables utilizadas en la simulación…………………………………………………………………... 83

3.4.6 Análisis de la información obtenida…………………………………… 83

CAPÍTULO IV

4.1 VALIDACIÓN DEL MODELO DE SIMULACIÓN DEL SISTEMA DE ESTABILIZACIÓN A CONDICIONES DE DISEÑO……………………….. 84

4.2 ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD…………………………………………… 92

4.2.1 Sensibilidad para la corriente de RSJ con una tasa de 4976 BPD..................................................................93

4.2.2 Sensibilidad para la corriente de RSJ con una tasa de 6220 BPD..................................................................94

4.2.3 Sensibilidad para la corriente de RSJ con una tasa de 7146 BPD……... 96CAPÍTULO V CONCLUSIONES ...........................................................................100

RECOMENDACIONES……………………………………………………... 101BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………….. 102

CONTENIDORESOLUCIÓN............................................................................................................................................................................................................ivDEDICATORIA...........................................................................................................................................................................................................vAGRADECIMIENTOS...............................................................................................................................................................................................viRESUMEN...............................................................................................................................................................................................................viiiCONTENIDO...............................................................................................................................................................................................................9CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................................................................13

1.1 Descripción general de la empresa.............................................................................................................................................................13

1.2 PDVSA gas san tome................................................................................................................................................................................15

1.2.1 Misión....................................................................................................................................................................................................15

1.2.2 Visión.....................................................................................................................................................................................................16

1.2.3 Objetivos................................................................................................................................................................................................16

1.3 Ubicación geográfica del distrito san tomé................................................................................................................................................17

1.4 Planteamiento del problema.......................................................................................................................................................................18

1.5 Objetivos del proyecto..............................................................................................................................................................................20

1.5.1 Objetivo general.....................................................................................................................................................................................20

1.5.2 Objetivos específicos..............................................................................................................................................................................20CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO.........................................................................................................................................................................22

2.1 Antecedentes.............................................................................................................................................................................................22

2.2 Gas natural..................................................................................................................................................................................................25

2.3 Comportamiento y características del gas natural......................................................................................................................................26

2.4 Producción del gas natural..........................................................................................................................................................................272.4.1 Sistemas de producción............................................................................................................................................................................................27

2.5 Flujo de dos fases [10]

................................................................................................................................................................................33

2.6 Fenómenos fundamentales en el flujo de dos fases [10]

............................................................................................................................35

2.7 Regimenes de flujo [11]

..............................................................................................................................................................................37

2.8 Transporte de gas [12]

................................................................................................................................................................................41

2.8.1 Gasoducto...............................................................................................................................................................................................41

2.8.2 Sistema de transporte.............................................................................................................................................................................42

2.8.3 Sistema de distribución..........................................................................................................................................................................42

2.10 Programas de simulación [13]

...................................................................................................................................................................................432.10.1 Simulador PIPEPHASE.........................................................................................................................................................................................44

2.11 Sistemas de venteo [14]

...........................................................................................................................................................................45

2.11.1 Estacas de venteo................................................................................................................................................................................46

2.11.2 Remoción de líquidos..........................................................................................................................................................................47

2.11.3 Mechurrios [15]

...................................................................................................................................................................................48

2.12 Fundamentos de corrosión en tuberías....................................................................................................................................................50

2.12.1 Factores productores de corrosión interna [16]

...................................................................................................................................52

2.12.2 Corrosión por CO2/H2S......................................................................................................................................................................55

2.12.3 Predicción de la velocidad de corrosión (correlación de de waard & milliams)................................................................................58CAPITULO III: DESARROLLO DEL PROYECTO................................................................................................................................................65

3.1 Tipo de investigación..................................................................................................................................................................................65

3.2 Herramientas computacionales utilizadas...................................................................................................................................................65

3.2.1 Pro II.......................................................................................................................................................................................................65

3.2.2 Pipephase................................................................................................................................................................................................66

3.3 Técnicas utilizadas para la recolección de la información.........................................................................................................................67

3.3.1 Entrevistas..............................................................................................................................................................................................67

3.3.2 Asesorías................................................................................................................................................................................................67

3.3.3 Organización de la información.............................................................................................................................................................67

3.3.4 Tormenta de ideas..................................................................................................................................................................................68

3.4 Descripción de la metodología aplicada.....................................................................................................................................................68

3.4.1 Diagnóstico de la situación actual..........................................................................................................................................................68

3.4.2 Revisión del sistema de transmisión......................................................................................................................................................69

3.4.3 Realización de la evaluación hidráulica de los gasoductos....................................................................................................................70

3.4.4 Elección del sistema de venteo y quema de los gasoductos...................................................................................................................74

3.4.5 Estimación de las condiciones operacionales óptimas en los gasoductos..............................................................................................7610

3.4.6 Evaluación del potencial corrosivo en los gasoductos...........................................................................................................................77

3.5 Bases de diseño...........................................................................................................................................................................................78

3.5.1 Normas de PDVSA................................................................................................................................................................................79

3.5.2 Normas del INSTITUTO AMERICANO DE PETRÓLEO..................................................................................................................79

3.5.3 Normas de la SOCIEDAD AMERICANA DE INGENIEROS MECÁNICOS....................................................................................79CAPITULO IV: RESULTADOS Y ANÁLISIS.......................................................................................................................................................80

4.1 Evaluaciones hidráulicas de los gasoductos objeto de estudio...................................................................................................................80

4.1.1 Evaluación hidráulica gasoducto 1.........................................................................................................................................................81

4.1.2 Evaluación hidráulica gasoducto 2.........................................................................................................................................................82

4.2 Elección del sistema de venteo y quema para el diseño.............................................................................................................................87

4.3 Estimación del rango óptimo de velocidad, presión y caudal del flujo con los quese minimice la deposición de líquidos condensados en la tubería....................................................................................................................................89

4.3.1 Estimación del rango para gasoducto 1..................................................................................................................................................89

4.3.1.1 Análisis de la velocidad de mezcla..................................................................................................................................89

4.3.1.2 Análisis de la presión.......................................................................................................................................................91

4.3.1.3 Análisis del holdup de líquido.........................................................................................................................................92

4.3.2 Estimación del rango para gasoducto 2..................................................................................................................................................94

4.3.2.1 Análisis de la velocidad de mezcla..................................................................................................................................94

4.3.2.2 Análisis de la presión.......................................................................................................................................................97

4.3.2.3 Análisis del holdup de líquido......................................................................................................................................100

4.3.2.4 Análisis integral para estimar rangos óptimos en el gasoducto 2.................................................................................1024.4 Evaluación del potencial corrosivo en los gasoductos originado por la naturalezadel fluido y deposición de líquidos...............................................................................................................................................................................104CAPITULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............................................................................................................................111

5.1 Conclusiones............................................................................................................................................................................................111

5.2 RECOMENDACIONES..........................................................................................................................................................................112BIBLIOGRAFÍA....................................................................................................................................................................................................114

APÉNDICE A............................................................. ¡Error! Marcador no definido.

APÉNDICE B............................................................. ¡Error! Marcador no definido.

11

APÉNDICE C............................................................. ¡Error! Marcador no definido.METADATOS PARA TRABAJOS DE GRADO, TESIS Y ASCENSO 118

ÍNDICE GENERALPág.RESUMEN................................................................................................................................................................................................IIÍNDICE GENERAL.................................................................................................................................................................................IIIABREVIATURAS...................................................................................................................................................................................IXSIMBOLOGÍA..........................................................................................................................................................................................XÍNDICE DE FIGURAS...........................................................................................................................................................................XIIÍNDICE DE TABLAS...........................................................................................................................................................................XVIINTRODUCCIÓN......................................................................................................................................................................................1

CAPÍTULO 11 GENERALIDADES TEÓRICAS..............................................................................................................................................................2

1.1 Mecanismos de Empuje en Yacimientos....................................................................................................................................................21.1.1 Empuje por Gas Disuelto.................................................................................................................................21.1.2 Empuje por capa de Gas..................................................................................................................................31.1.3 Empuje por Acuífero........................................................................................................................................41.1.4 Empuje Combinado..........................................................................................................................................5

1.2 Producción de Yacimientos........................................................................................................................................................................51.2.1 Flujo Natural....................................................................................................................................................51.2.2 Levantamiento Artificial...................................................................................................................................5

1.2.2.1 Levantamiento por BCP 61.2.2.2 Levantamiento Neumático (Gas Lift).........................................................................................................................................................71.2.2.3 Levantamiento Mecánico 81.2.2.4 Levantamiento Electro Sumergible............................................................................................................................................................91.3 Redes de Producción................................................................................................................................................................................10

1.3.1 Organización de pozos por Islas....................................................................................................................101.3.2 Redes de Transporte de Fluido......................................................................................................................111.3.3 Centrales de Facilidades de Producción.......................................................................................................12

CAPÍTULO 22 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS CAMPOS SELECCIONADOS..................................................................................................14

2.1 Ubicación de los campos.........................................................................................................................................................................142.2 Descripción de características de reservorios productores....................................................................................................................152.3 Modelos de simulación para los campos.................................................................................................................................................16

2.3.1 PVT.................................................................................................................................................................162.3.2 Composicional................................................................................................................................................162.3.3 Black Oil.........................................................................................................................................................17

CAPÍTULO 33 CONSTRUCCIÓN DE MODELOS DE SIMULACIÓN (1)..................................................................................................................19

3.1 Información de Reservorios.....................................................................................................................................................................193.1.1 Presión de Reservorio....................................................................................................................................193.1.2 Temperatura de Reservorio............................................................................................................................203.1.3 Índice de Productividad.................................................................................................................................20

3.2 Información de Completaciones de pozos................................................................................................................................................203.2.1 Modelo de Completación...............................................................................................................................213.2.2 Nivel de Referencia........................................................................................................................................213.2.3 Temperatura del fondo del Pozo....................................................................................................................223.2.4 Características del Tubing de Producción....................................................................................................223.2.5 Bombas Electrosumergible............................................................................................................................23

3.2.5.1 Profundidad de Intake 233.2.5.2 Velocidad 243.2.5.3 Etapas 243.2.5.4 Curvas de bombas 243.3 Información de Líneas de Flujo...............................................................................................................................................................25

3.3.1 Tasa de Ondulaciones....................................................................................................................................263.3.2 Distancia horizontal.......................................................................................................................................273.3.3 Diferencia de elevación..................................................................................................................................273.3.4 Diámetro interno............................................................................................................................................273.3.5 Espesor de pared............................................................................................................................................283.3.6 Rugosidad.......................................................................................................................................................283.3.7 Temperatura de ambiente..............................................................................................................................293.3.8 Transferencia de Calor..................................................................................................................................30

3.4 Información de pozos o fuentes................................................................................................................................................................303.4.1 Definición de propiedades básicas................................................................................................................313.4.2 Modelo del Fluido..........................................................................................................................................31

3.4.2.1 Corte de Agua 323.4.2.2 Relación Gas Petróleo 323.4.2.3 Gravedad específica del Gas 323.4.2.4 Gravedad específica del Agua333.4.2.5 Grados API 33

3.4.3 Calibración al punto de burbuja....................................................................................................................343.4.3.1 Presión al punto de burbuja 343.4.3.2 Temperatura al punto de burbuja..............................................................................................................................................................353.4.3.3 Saturación de Gas al punto de burbuja.....................................................................................................................................................35

3.4.4 Correlación de Gas en Solución....................................................................................................................353.4.5 Información de Viscosidad.............................................................................................................................37

3.4.5.1 Viscosidad de petróleo muerto.................................................................................................................................................................383.4.5.2 Correlación de viscosidad de petróleo muerto.........................................................................................................................................383.4.5.3 Cálculo de viscosidad del líquido.............................................................................................................................................................393.4.5.4 Viscosidad de Petróleo Subsaturado.........................................................................................................................................................40

3.4.6 Información de Punto de Recolección de fluido............................................................................................413.4.6.1 Definición de punto de recolección..........................................................................................................................................................413.4.6.2 Presión de Llegada 413.4.6.3 Tasa de flujo recolectada 42

3.4.7 Correlaciones de Flujo..................................................................................................................................423.4.7.1 Tipos de Flujo 433.4.7.2 Rugosidad en tuberías 453.4.7.3 Factores de fricción derivados de campo.................................................................................................................................................463.4.7.4 Número de Reynolds 473.4.7.5 Patrones de Flujo 483.4.7.6 Flujo horizontal 503.4.7.7 Correlación de Beggs & Brill revisado.....................................................................................................................................................513.4.7.8 Flujo Vertical 593.4.7.9 Características de flujo 603.4.7.10 Tipos de Correlaciones.........................................................................................................................603.4.7.11 Correlación de Hagedorn and Brown...................................................................................................61

CAPÍTULO 44 ANÁLISIS DE LAS CORRIDAS DE LOS MODELOS.........................................................................................................................68

4.1 Estudio de resultados para estado actual de las redes y tomando en cuenta pronósticos de producción..............................................684.1.1 Presiones de Cabeza en los pozos..................................................................................................................684.1.2 Caídas de presión en tramos de las Redes.....................................................................................................724.1.3 Capacidad máxima de transporte en función del Caudal..............................................................................774.1.4 Caídas de producción en función del corte de Agua.....................................................................................88

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES................................................................................................................................................91APÉNDICESBIBLIOGRAFÍA

RESOLUCIÓN.............................................................................................................................................................................................ivDEDICATORIA............................................................................................................................................................................................vAGRADECIMIENTO..................................................................................................................................................................................viÍNDICE ......................................................................................................................................................................................................viiLISTA DE FIGURAS...................................................................................................................................................................................xLISTA DE TABLAS....................................................................................................................................................................................xiLISTA DE GRÁFICAS ............................................................................................................................................................................xiii

INDICE DE APÉNDICES ........................................................................................................................................................................xivRESUMEN .................................................................................................................................................................................................xvINTRODUCCIÓN.........................................................................................................................................................................................1CAPITULO I.................................................................................................................................................................................................2EL PROBLEMA...........................................................................................................................................................................................2


1.2 OBJETIVOS .......................................................................................................................................................................4



1.3 JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACION ...................................................................................................................4

1.4 DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ..................................................................................................................5CAPITULO II................................................................................................................................................................................................6MARCO TEÓRICO......................................................................................................................................................................................6

2.1 ANTECEDENTES .............................................................................................................................................................6

2.2 RESEÑA DE LA EMPRESA QUE OPERA EN EL CAMPO ..........................................................................................7

2.3 DESCRIPCIÓN Y GENERALIDADES DEL CAMPO URACOA ...................................................................................7

2.3.1 Ubicación Geográfica. ............................................................................................................................................7

2.3.2 Facilidades del Campo Uracoa. ..............................................................................................................................8

2.3.3 Estratigrafía del Campo. .......................................................................................................................................11

2.4 BASES TEÓRICAS DE LA INVESTIGACIÓN .............................................................................................................13

2.4.1 Flujo Multifásico en Tuberías Horizontales ..........................................................................................................13

2.4.2 Caída de Presión a lo Largo de la Tubería ...........................................................................................................14

2.4.2.1 Efectos de la Aceleración sobre la Caída de Presión ΔP .............................................................................15

2.4.2.2 Efectos de la Posición sobre la Caída de Presión ΔP ..................................................................................162.2.3 Efectos de la Fricción sobre la Caída de Presión ΔP .........................................................................................................................17

2.4.2 Variables que Afectan la Caída de Presión en Tuberías Horizontales .................................................................18

2.4.3 Patrón de Flujo Horizontal Establecidos en el Manual de Diseño de Proceso Flujo Bifásico Líquido-Vapor (PDVSA MDP-02-FF-05) ....................................................................................................................................................19

2.4.5 Patrones de Flujo y su Efecto en la Corrosión .....................................................................................................21

2.4.6 Procedimiento para Determinar el Patrón de Flujo Según Norma PDVSA- MDP-02-FF-05 .............................23vii

2.4.7 Correlaciones de Flujo Multifásico Horizontal ....................................................................................................26

2.4.7.1 Correlación de Dukler (1964) ......................................................................................................................27

2.4.7.2 Correlación Eaton (1967) ............................................................................................................................28

2.4.7.3 Correlación de Beggs y Brill (1973) ...........................................................................................................30

2.4.8 Retención de Líquido o HOLP UP .........................................................................................................................33

2.4.9 Velocidad de Erosión (Velocidad Límite) .............................................................................................................332.4.10.- Densidad del Fluido Bifásico (ρm) ..................................................................................................................................................34

2.4.11 Criterios y Lineamientos para Especificar las Posibles LimitacionesHidráulicas al Momento de Anexar Nueva Producción ..............................................................................................................................35

2.4.12 Criterios de Dimensionamiento de Tuberías (Espesor Mínimo) Código ASME B31.4 .....................................36

2.4.12.1 Presión de Diseño .....................................................................................................................................36

2.4.12.2 Espesor de Pared por Presión Interna. ......................................................................................................36

2.4.12.3 Espesor Mínimo Requerido ......................................................................................................................37

2.4.13 Número de Reynolds ...........................................................................................................................................37

2.4.14 Factor de Fricción ..............................................................................................................................................38

2.4.15 Rugosidad Relativa .............................................................................................................................................40

2.4.16 Propiedades de los Fluidos ................................................................................................................................40

2.4.17 Producción y Recolección ..................................................................................................................................41

2.4.18 Programas de Simulación ..................................................................................................................................45

2.4.18.1 Simulación Hidráulica ..............................................................................................................................46

2.4.18.2 Estructura del Programa Pipephase ..........................................................................................................48

2.4.19 Evaluación Económica .......................................................................................................................................512.5 CONCEPTOS BASICOS ........................................................................................................................................................................52CAPÍTULO III ...........................................................................................................................................................................................55MARCO METODOLOGICO. ....................................................................................................................................................................55

3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN ...........................................................................................................................................55

3.2 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ...............................................................................................................................56

3.3 POBLACIÓN Y MUESTRA ...........................................................................................................................................56

3.4 PROCEDIMIENTO METODOLÓGICO ........................................................................................................................57

3.5 INSTRUMENTOS Y TÉCNICAS A UTILIZAR PARA LA RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN ....................60

3.6 RECURSOS .....................................................................................................................................................................60

3.6.1 Recursos Humanos ................................................................................................................................................60

3.6.2 Recursos Materiales y Financieros. ......................................................................................................................61CAPITULO IV ...........................................................................................................................................................................................62ANÁLISIS DE RESULTADOS .................................................................................................................................................................62

4.1 DEFINICIÓN EL MODELO MATEMÁTICO QUE DETERMINE EL COMPORTAMIENTO HIDRÁULICO DEL SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE CRUDO TRONCAL 1 Y 5 EXISTENTE EN EL CAMPO URACOA ........................62

4.1.1 Sistema de Recolección TRONCAL 1 ....................................................................................................................63


4.1.1.2 Datos de Proceso .........................................................................................................................................65viii



4.1.2 Sistema de Recolección de Crudo TRONCAL 5 ....................................................................................................70


4.1.2.2 Datos de Procesos ........................................................................................................................................72



4.2 ESPECIFICAR LAS POSIBLES LIMITACIONES HIDRÁULICAS DEL SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE CRUDO TRONCAL 1 Y 5, CON LA INCORPORACIÓN DE LA PRODUCCIÓN ASOCIADA A LOS NUEVOS POZOS ............78

4.2.2 Plan de Perforación 2005-2006 Área Café Molido “TRONCAL 5” (Ver Apéndice K) .......................................80



4.3 SELECCIONAR LA INFRAESTRUCTURA MÍNIMA REQUERIDA PARA LA RECOLECCIÓN Y MANEJO DE MANERA EFICIENTE DE LA PRODUCCIÓN ASOCIADA A LOS NUEVOS POZOS .....................................................93



4.4 ESTIMADO DE COSTOS CLASE IV PARA LA AMPLIACIÓN DEL SISTEMA DE RECOLECCIÓN DE CRUDO TRONCAL 1 Y 5 DEL CAMPO URACOA ...........................................................................................................................104

4.4.1 Costos Asociados para la Adecuación del TRONCAL 1. ....................................................................................104

4.4.2 Costos Asociados para la Adecuación del TRONCAL 5. ....................................................................................109CAPITULO V ..........................................................................................................................................................................................................111CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .........................................................................................................................................................111

5.1 CONCLUSIONES ..........................................................................................................................................................111

5.2 RECOMENDACIONES .................................................................................................................................................113

BIBLIOGRAFÍA .....................................................................................................................................................................................................114APÉNDICES ...............................................................................................................................................................................................115

CAPÍTULO 1..................................................................................................................................................................................................1CONCEPTOS BÁSICOS...............................................................................................................................................................................1

1.1 SIMULACIÓN DE PROCESOS...........................................................................................................................................................1

1.1.1 HYSYS....................................................................................................................................................................................2

1.2 PETRÓLEO..........................................................................................................................................................................................3

1.2.1 CARACTERÍSTICAS...............................................................................................................................................................4

1.2.1.1 Composición..................................................................................................................................................................4

1.2.1.1.1 Hidrocarburos Alifáticos......................................................................................................................................4

1.2.1.1.2 Hidrocarburos Cíclicos.......................................................................................................................................5

1.2.1.1.3 Hidrocarburos Mixtos...........................................................................................................................................5

1.2.1.2 Propiedades Físico-Químico..........................................................................................................................................5

1.3 GAS NATURAL....................................................................................................................................................................................8

1.3.1 CLASIFICACIÓN....................................................................................................................................................................8

1.3.2 CARACTERÍSTICAS DEL GAS..............................................................................................................................................9

1.3.2.1 Composición..................................................................................................................................................................9

1.3.2.2 Propiedades Físico-Químico .......................................................................................................................................10

1.4 AGUA DE FORMACIÓN...................................................................................................................................................................12

1.4.1 CARACTERÍSTICAS ............................................................................................................................................................12

1.4.1.1 Composición ...............................................................................................................................................................12

1.4.1.2 Características Físico-Químico: ..................................................................................................................................13

1.5 EMULSIÓN........................................................................................................................................................................................14

1.5.1 EMULSIFICANTE ...............................................................................................................................................................14

1.5.2 DEMULSIFICANTE .............................................................................................................................................................15

1.6 FACILIDADES DE PRODUCCIÓN DE UNA ESTACIÓN TIPO .....................................................................................................16

1.6.1 MÚLTIPLE ...........................................................................................................................................................................18

1.6.2 SISTEMA DE SEPARACIÓN PRIMARIA ............................................................................................................................18

1.6.2.1 Separador .....................................................................................................................................................................19

1.6.2.1.1 Tipos de Separadores .........................................................................................................................................19

1.6.2.1.2 Componentes .....................................................................................................................................................21

1.6.2.1.3 Eficiencia ...........................................................................................................................................................22

1.6.3 SISTEMA DE SEPARACIÓN SECUNDARIA ......................................................................................................................24

1.6.3.1 Componentes ...............................................................................................................................................................24

1.6.3.2 Eficiencia ....................................................................................................................................................................25

1.6.4 SISTEMA DE DESHIDRATACIÓN .....................................................................................................................................27

1.6.4.1 Tanque de Lavado .......................................................................................................................................................27

1.6.4.1.1 Componentes .....................................................................................................................................................28

1.6.4.1.2 Eficiencia ...........................................................................................................................................................29

1.6.4.2 Calentador ...................................................................................................................................................................31

1.6.4.2.1 Componentes .....................................................................................................................................................31

1.6.4.2.2 Eficiencia ...........................................................................................................................................................32

1.6.5 TANQUES DE ALMACENAMIENTO .................................................................................................................................33

1.6.5.1 Tipos ............................................................................................................................................................................33

1.6.5.1.1 Tanques Atmosféricos .......................................................................................................................................33

1.6.5.1.2 Tanques a Presión ..............................................................................................................................................34

1.6.5.2 Elementos ....................................................................................................................................................................34

1.6.6 SISTEMA TRANSFERENCIA ..............................................................................................................................................35

1.6.6.1 Componentes ...............................................................................................................................................................36

1.6.7 SISTEMA DE REINYECCIÓN DE AGUA DE FORMACIÓN ............................................................................................37

1.6.7.1 Calidad del Agua .........................................................................................................................................................37

1.6.7.2 Tratamiento Químico ..................................................................................................................................................38

1.6.7.3 Tipos ............................................................................................................................................................................40

1.6.7.3.1 Sistema Cerrado ................................................................................................................................................40

1.6.7.3.2 Sistema Abierto .................................................................................................................................................41

1.6.8 SISTEMA DE INYECCIÓN DE QUÍMICOS ......................................................................................................................42

1.6.8.1 Componentes ...............................................................................................................................................................42

1.6.9 SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE CONDENSADO .......................................................................................................42

1.6.10 SISTEMA DE COMPRESIÓN DE GAS ............................................................................................................................43

1.6.10.1 Calidad del Gas ........................................................................................................................................................43

1.6.10.2 Componentes ............................................................................................................................................................44

1.6.10.2.1 Compresor ......................................................................................................................................................44

1.6.10.2.2 Aero-enfriador ................................................................................................................................................46

1.6.10.2.3 Scrubbers ........................................................................................................................................................46

1.6.10.2.4 Filtro de Combustible .....................................................................................................................................47

1.6.10.2.5 Panel de Control .............................................................................................................................................47

1.6.10.2.6 Accesorios ......................................................................................................................................................47

1.6.10.3 Eficiencia ..................................................................................................................................................................48

1.6.11 SISTEMA DE GAS FLARE, MECHERO Y VENTEO .......................................................................................................49

1.6.11.1 Flare Knockout o Depurador de Gas ........................................................................................................................49

1.6.11.2 Mechero ....................................................................................................................................................................49

1.6.12 SISTEMA DE AUTOMATIZACIÓN Y ADQUISICIÓN DE DATOS ................................................................................49

1.6.12.1 Componentes ............................................................................................................................................................50

1.6.13 SISTEMA CONTRA INCENDIOS .....................................................................................................................................51

1.6.13.1 Componentes ............................................................................................................................................................51

1.6.14 SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA .....................................................................................................................53

1.6.14.1 Tipos de Generadores ...............................................................................................................................................53

1.6.15 SISTEMAS COMPLEMENTARIOS ..................................................................................................................................54CAPÍTULO 2: DESCRIPCIÓN DE LA ESTACIÓN PICHINCHA .....................................................................................................................55

2.1 DESCRIPCIÓN DEL CAMPO PICHINCHA ......................................................................................................................................55

2.1.1 UBICACIÓN GEOGRÁFICA ...............................................................................................................................................55

2.1.2 GEOLOGÍA ..........................................................................................................................................................................56

2.1.3 RESERVAS ..........................................................................................................................................................................57

2.1.4 ESTADO DE LOS POZOS ..................................................................................................................................................59

2.1.5 HISTÓRICO DE PRODUCCIÓN ........................................................................................................................................61

2.1.6 PROYECCIÓN DE PRODUCCIÓN ...................................................................................................................................64

2.1.6.1 Proyección Producción .............................................................................................................................................65

2.1.6.2 Proyección del Incremento de Producción .................................................................................................................68

2.1.6.3 Proyección Acumulada ..............................................................................................................................................71

2.2 DESCRIPCIÓN DE LAS FACILIDADES DE PRODUCCIÓN DE LA ESTACIÓN PICHINCHA ...74

2.2.1 MÚLTIPLE ...........................................................................................................................................................................74

2.2.2 SISTEMA DE SEPARACIÓN PRIMARIA ............................................................................................................................75

2.2.2.1 Separador de Prueba ....................................................................................................................................................75

2.2.2.2 Separadores de Producción .........................................................................................................................................76

2.2.3 SISTEMA DE SEPARACIÓN SECUNDARIA ......................................................................................................................77

2.2.3.1 Bota Desgasificadora ..................................................................................................................................................77

2.2.3.2 Tanque de Lavado .......................................................................................................................................................78

2.2.4 SISTEMA DE ALMACENAMIENTO ...................................................................................................................................79

2.2.5 SISTEMA DE TRANSFERENCIA ........................................................................................................................................80

2.2.5.1 Bomba Booster ............................................................................................................................................................80

2.2.5.2 Bombas de Alta Presión ..............................................................................................................................................81

2.2.6 SISTEMA DE RECIRCULACIÓN ........................................................................................................................................82

2.2.7 SISTEMA DE REINYECCIÓN DE AGUA ...........................................................................................................................83

2.2.7.1 Bomba Booster ............................................................................................................................................................83

2.2.7.2 Bombas de Inyección ..................................................................................................................................................84

2.2.7.3 Piscinas API ................................................................................................................................................................85

2.2.8 SISTEMA DE INYECCIÓN DE QUÍMICOS .......................................................................................................................86

2.2.9 SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE CONDENSADOS .....................................................................................................87

2.2.10 SISTEMA DE COMPRESIÓN DE GAS ............................................................................................................................88

2.2.10.1 Compresor ................................................................................................................................................................89

2.2.10.2 Aero-enfriador ..........................................................................................................................................................91

2.2.10.3 Scrubbers ..................................................................................................................................................................91

2.2.10.4 Filtro de Combustible ...............................................................................................................................................92

2.2.11 SISTEMA CONTRA INCENDIOS .....................................................................................................................................93

2.2.11.1 Tanque de Agua .......................................................................................................................................................93

2.2.11.2 Sistema de Bombeo ..................................................................................................................................................94

2.2.11.3 Tanque de Espuma ...................................................................................................................................................94

2.2.11.4 Redes de Tubería ......................................................................................................................................................95

2.2.11.5 Sistema de Detección Neumático ............................................................................................................................95

2.2.11.6 Monitores .................................................................................................................................................................95

2.2.11.7 Sistema de Dispersión ..............................................................................................................................................95

2.2.11.8 Accesorios ................................................................................................................................................................95

2.2.12 SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA .....................................................................................................................96

2.2.13 SISTEMA DE AIRE DE INSTRUMENTOS .......................................................................................................................98

2.2.14 SUMIDEROS ...................................................................................................................................................................100

2.3 DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE LA ESTACIÓN PICHINCHA ..................................................102

2.3.1 PROCESO DE ENTRADA Y SEPARACIÓN PRIMARIA ..................................................................................................102

2.3.2 PROCESO DE SEPARACIÓN SECUNDARIA ................................................................................................................105

2.3.3 PROCESO DE ALMACENAMIENTO ...............................................................................................................................106

2.3.4 PROCESO DE TRANSFERENCIA ....................................................................................................................................107

2.3.5 PROCESO DE REINYECCIÓN AGUA .............................................................................................................................108

2.3.6 PROCESO DE RECUPERACIÓN DE CONDENSADO ...................................................................................................110

2.3.7 PROCESO DE COMPRESIÓN DE GAS ..........................................................................................................................110

2.3.8 SISTEMA DE AIRE DE INSTRUMENTOS ......................................................................................................................112

2.3.9 BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA ............................................................................................................................113

2.4 PROBLEMAS DE OPERACIÓN ......................................................................................................................................................118

2.5 PROPUESTAS DE MEJORAS .........................................................................................................................................................120

2.5.1 PROPUESTA 1 .................................................................................................................................................................120

2.5.2 PROPUESTA 2 .................................................................................................................................................................123

2.5.3 PROPUESTA 3 ...................................................................................................................................................................123CAPÍTULO 3: SIMULACIÓN DE LOS PROCESOS DE PRODUCCIÓN .......................................................................................................126

3.1 INTRODUCCIÓN A LA SIMULACIÓN ...........................................................................................................................................126

3.1.1 ECUACIONES DE ESTADO .............................................................................................................................................126

3.1.2 PROCEDIMIENTO PARA CARACTERIZAR LA CORRIENTE DE CRUDO Y GAS ......................................................127

3.2 INFORME DE SIMULACIÓN ..........................................................................................................................................................135

3.2.1 CONDICIONES DE ENTRADA ACTUALES ....................................................................................................................135

3.2.2 CONDICIONES CLIMÁTICAS ........................................................................................................................................136

3.2.3 CARACTERIZACIÓN DEL PETRÓLEO .........................................................................................................................136

3.2.4 CASOS DE SIMULACIÓN ...............................................................................................................................................139

3.2.5 CRITERIOS BÁSICOS PARA LA SIMULACIÓN ............................................................................................................140

3.2.6 SIMULACIÓN DE LA PROPUESTA 1 ..............................................................................................................................141

3.2.6.1 Descripción del Proceso ............................................................................................................................................141

3.2.6.2 Producción de Petróleo ............................................................................................................................................142

3.2.6.3 Energía para Calentamiento de Agua .......................................................................................................................143

3.2.6.4 Producción de Gas ...................................................................................................................................................144

3.2.6.5 Producción de Agua de Formación ...........................................................................................................................145

3.2.6.6 Balance de Materia y Energía ..................................................................................................................................145



3.2.7.2 Producción de Petróleo ............................................................................................................................................149

3.2.7.3 Energía para Calentamiento de Agua .......................................................................................................................150

3.2.7.4 Producción de Gas ...................................................................................................................................................150

3.2.7.5 Producción de Agua de Formación ...........................................................................................................................152

3.2.7.6 Balance de Materia y Energía ...................................................................................................................................152



3.2.8.2 Producción de Gas y Condensados ...........................................................................................................................155

3.2.8.3 Balance de Materia y Energía ...................................................................................................................................156CAPÍTULO 4: ANÁLISIS TÉCNICO .................................................................................................................................................................158

4.1 PROPUESTA 1 ..................................................................................................................................................................................158

4.1.1 EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE SEPARACIÓN PRIMARIA ......................................................................................159

4.1.1.1 Caso 1 ........................................................................................................................................................................160

4.1.1.2 Caso 3 ........................................................................................................................................................................163

4.1.1.3 Dimensionamiento del Separador Horizontal Bifásico ............................................................................................165

4.1.2 SISTEMA DE SEPARACIÓN SECUNDARIA ....................................................................................................................170

4.1.2.1 Bota Desgasificadora ................................................................................................................................................170

4.1.2.2 Tanque de Lavado .....................................................................................................................................................173

4.1.3 SISTEMA DE CALENTAMIENTO .....................................................................................................................................178

4.1.3.1 Calentador .................................................................................................................................................................178

4.1.3.2 Bomba Booster de Calentamiento ...........................................................................................................................178

4.1.4 SISTEMA DE ALMACENAMIENTO Y TRANSFERENCIA ..............................................................................................179

4.1.4.1 Tanque de Reposo .....................................................................................................................................................179

4.1.4.2 Sistema de Transferencia ..........................................................................................................................................182

4.1.5 SISTEMA REINYECCIÓN DE AGUA DE FORMACIÓN .................................................................................................185

4.1.5.1 Características del Agua de Formación ....................................................................................................................185

4.1.5.2 Equipos de Bombeo .................................................................................................................................................186

4.2 PROPUESTA 2 ..................................................................................................................................................................................188

4.2.1 SISTEMA DE SEPARACIÓN TRIFÁSICA ......................................................................................................................188

4.2.2 SISTEMA DE SEPARACIÓN SECUNDARIA ....................................................................................................................193

4.2.2.1 Bota Desgasificadora ...............................................................................................................................................193

4.2.2.2 Tanque de Lavado .....................................................................................................................................................194

4.2.3 SISTEMA DE CALENTAMIENTO .....................................................................................................................................196

4.2.3.1 Calentador .................................................................................................................................................................196

4.2.3.2 Bomba Booster de Calentamiento ...........................................................................................................................197

4.2.4 SISTEMA DE ALMACENAMIENTO Y TRANSFERENCIA ..............................................................................................197

4.2.5 SISTEMA DE REINYECCIÓN DE AGUA DE FORMACIÓN ..........................................................................................198

4.2.5.1 Características del Agua de Formación ....................................................................................................................198

4.2.5.2 Tanque de Desnatado ...............................................................................................................................................198

4.2.5.3 Dimensionamiento del Tanque de Agua de Formación ...........................................................................................202

4.2.5.4 Sistema de Bombeo ...................................................................................................................................................203

4.3 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS PROPUESTAS ...................................................................................................................204

4.3.1 PROPUESTA N°1 ..............................................................................................................................................................204

4.3.2 PROPUESTA N° 2 ...........................................................................................................................................................205

4.3.3 RESULTADO ......................................................................................................................................................................206

4.4 PROPUESTA 3 ..................................................................................................................................................................................207

4.4.1 VENTAJAS Y DESVENTAJAS ...........................................................................................................................................209

4.4.2 RESULTADO ....................................................................................................................................................................210CAPÍTULO 5: ANÁLISIS ECONÓMICO ..........................................................................................................................................................212

5.1 COSTOS .............................................................................................................................................................................................214

5.1.1 PROPUESTA 1 ...................................................................................................................................................................214

5.1.1.1 Producción de Petróleo .............................................................................................................................................214

5.1.1.2 Reinyección de Agua de Formación .........................................................................................................................214

5.1.1.3 Costo Combustible de Calentamiento ......................................................................................................................218

5.1.1.4 Costo de Equipos ......................................................................................................................................................221

5.1.1.5 Costo Total ................................................................................................................................................................222

5.1.2 PROPUESTA 2 ...................................................................................................................................................................223

5.1.2.1 Producción de Petróleo .............................................................................................................................................223

5.1.2.2 Reinyección de Agua ...............................................................................................................................................223

5.1.2.3 Costo Combustible de Calentamiento ......................................................................................................................223

5.1.2.4 Costo de Equipos ......................................................................................................................................................225

5.1.2.5 Costo Total ................................................................................................................................................................226

5.2 INGRESOS ........................................................................................................................................................................................227

5.2.1 PROPUESTA 1 ...................................................................................................................................................................227

5.2.1.1 Químico “Demulsificante” .......................................................................................................................................227

5.2.1.2 Químico “Antiparafínico” .........................................................................................................................................229

5.2.1.3 Producción de Petróleo de Pozos Nuevos .................................................................................................................230

5.2.1.4 Ingreso Total .............................................................................................................................................................232

5.2.2 PROPUESTA 2 .................................................................................................................................................................233

5.2.2.1 Químico “Demulsificante” .......................................................................................................................................233

5.2.2.2 Químico “Antiparafínico” .........................................................................................................................................236

5.2.2.3 Mantenimiento del Sistema de Reinyección de Agua ..............................................................................................236

5.2.2.4 Producción de Petróleo de Pozos Nuevos .................................................................................................................239

5.2.2.5 Ingreso Total .............................................................................................................................................................240

5.3 FLUJO NETO DE CAJA ..................................................................................................................................................................241

5.3.1 PROPUESTA 1 .................................................................................................................................................................241

5.3.2 PROPUESTA 2 .................................................................................................................................................................242

5.4 EVALUACIÓN DEL PROYECTO ....................................................................................................................................................243

5.4.1 VALOR ACTUAL NETO ....................................................................................................................................................243

5.4.2 TASA INTERNA DE RETORNO .......................................................................................................................................244

5.4.3 RELACIÓN COSTO-BENEFICIO .....................................................................................................................................246

5.4.4 PERIODO DE RECUPERACIÓN DE LA INVERSIÓN ....................................................................................................247CAPITULO 6: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..........................................................................................................................250

6.1 CONCLUSIONES .............................................................................................................................................................................250

6.2 RECOMENDACIONES ...................................................................................................................................................................252ABREVIATURAS ................................................................................................................................................................................................254UNIDADES ...........................................................................................................................................................................................................257ANEXOS ...............................................................................................................................................................................................................259REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................................................................................................316

RESOLUCIÓN ............................................................................................... IIIDEDICATORIA ..............................................................................................IVAGRADECIMIENTO .......................................................................................VINDICE GENERAL.........................................................................................VIINDICE DE FIGURA ......................................................................................IXINDICE DE TABLA .........................................................................................XCAPITULO I: INTRODUCCIÓN ...................................................................XIII1.1 INTRODUCCION ...................................................................................XIII

1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................................................................14

1.3 OBJETVO ...................................................................................................................................................................16


1.3.2 Objetivos Específicos ..............................................................................................................................................16CAPITULO II: MARCO TEORICO .............................................................................................................................................................17

2.1 Fluidos .........................................................................................................................................................................17

2.2 Flujo .............................................................................................................................................................................17

2.3 Propiedades físicas de los fluidos ................................................................................................................................17

2.3.1 Viscosidad ..............................................................................................................................................................17

2.3.1.1 Viscosidad absoluta o dinámica .........................................................................................................................18

2.3.1.2 Viscosidad cinemática .......................................................................................................................................18

2.3.2 Densidad .................................................................................................................................................................19

2.3.3 Volumen Específico ................................................................................................................................................19

2.3.4 Gravedad especifica ................................................................................................................................................19

2.3.5 Compresibilidad .....................................................................................................................................................20

2.4 Variables que Intervienen en el Flujo mutlifásico ......................................................................................................20

2.4.1 Factor de entrampamiento del líquido (HL) ........................................................................................................20

2.4.2 Velocidad superficial ...........................................................................................................................................21

2.4.3 Velocidad real .......................................................................................................................................................22

2.4.4 Tensión superficial .................................................................................................................................................22

2.4.5 Viscosidad ..............................................................................................................................................................23

2.4.6 Densidad .................................................................................................................................................................23

2.5 Tipos de flujos en tuberías horizontales ......................................................................................................................25

2.5.1 Flujo Simple ...........................................................................................................................................................25

2.5.2 Flujo Bifásico .........................................................................................................................................................25

2.5.3 Flujo Mutlifásico ....................................................................................................................................................25

2.6 Patrones de flujo en tuberías horizontales ...................................................................................................................26

2.6.1 Flujos segregados ...................................................................................................................................................26

2.6.1.2 Flujo estratificado ..............................................................................................................................................26

2.6.1.2.1 Ondulado .......................................................................................................................................................26

2.6.1.2.2 Liso ................................................................................................................................................................27

2.6.1.3 Flujo anular ........................................................................................................................................................272.6.2 flujos intermitentes ...............................................................................................................................................................................272.6.2.1 Flujo Intermitente Tipo Tapón ..........................................................................................................................................................27

2.6.3 Flujos distribuidos ..................................................................................................................................................28

2.6.3.1 Flujo niebla ........................................................................................................................................................28

2.6.3.2 Flujo burbuja ......................................................................................................................................................29

2.7 Ecuación General de Gradiente de Presión .................................................................................................................29

2.8 Efectos de cada término sobre la caída de presión (∆P) .............................................................................................30

2.8.1 Efecto de la Aceleración .........................................................................................................................................30

2.8.2 Efecto de la elevación sobre la caída de presión ..................................................................................................30

2.8.3 Efectos de la Fricción sobre la Caída de Presión .................................................................................................31

2.9 Variables que afectan la caída de presión en tuberías horizontales ............................................................................31

2.9.1 Diámetro de la tubería ...........................................................................................................................................31

2.9.2 Tasa de flujo ..........................................................................................................................................................32

2.9.3 Relación Gas-Liquido .............................................................................................................................................32

2.9.4 Viscosidad liquida .................................................................................................................................................32

2.9.5 Relación Agua-Petróleo ........................................................................................................................................32

2.10 Correlaciones para caída de presión en tuberías horizontales ..................................................................................32

2.10.1 Beggs & Brill ......................................................................................................................................................32

2.10.2 Eaton y colaboradores .........................................................................................................................................38

2.10.3 Baker ...................................................................................................................................................................41

2.10.4 Lockhart & Martinelli .........................................................................................................................................46CAPITULO III: DESARROLLO DEL PROYECTO ...................................................................................................................................49

3.1 Revisión bibliográfica .................................................................................................................................................49

3.2 Descripción del sistema para obtener la caída de presión de una línea de flujo..........................................................49

3.3 Definición las condiciones y características del sistema en estudio ...........................................................................50

3.4 Calcular las caídas de presión a través de las correlaciones en el sistema de tubería horizontal e inclinada con flujo mutlifásico con la hoja de calculo Microsoft Excel 2007 ................51

3.4.1 Procedimiento Aplicado .........................................................................................................................................51

3.4.2 Muestra de cálculo ..................................................................................................................................................52

3.4.2.1 Beggs and Brill ..................................................................................................................................................52

3.4.2.2 Eaton y Colaboradores .......................................................................................................................................553.5 Comparación los resultados de la caída de presión por medio de las correlaciones usando una hoja de calculo Microsoft

Excel 2007 y con el simulador PIPEPHASE versión 8.1 .....................................................57CAPITULO IV: DISCUSIÓN DE RESULTADO ........................................................................................................................................684.1 Discusión de resultado ............................................................................................................................................................................684.1.2 Correlación de Flujo Mutlifásico de Eaton y Colaboradores ...............................................................................................................69

4.2 CONCLUSIONES .......................................................................................................................................................75

4.3 RECOMENDACIONES .............................................................................................................................................76BIBLIOGRAFIA ...........................................................................................................................................................................................77

APLICACIÓN DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO EN TANQUES REFRIGERADOS DE PROPANO ...............78Planteamiento del problema ..........................................................................................................................................................................79INTRODUCCION .........................................................................................................................................................................................80Objetivos ........................................................................................................................................................................................................81Objetivo general: ...........................................................................................................................................................................................81Objetivo específicos: .....................................................................................................................................................................................81DESARROLLO ............................................................................................................................................................................................82DISCUSIÓN DE RESULTADOS ................................................................................................................................................................95CONCLUSIONES .........................................................................................................................................................................................97RECOMENDACIONES ...............................................................................................................................................................................98

DIAGRAMA DE FLUJO PARA EL DISEÑO DEL GASODUCTO ANACO- PUERTO LA CRUZ .................................99INTRODUCCION .......................................................................................................................................................................................100PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ....................................................................................................................................................101OBJETIVOS ................................................................................................................................................................................................102DESARROLLO ..........................................................................................................................................................................................103DESARROLLO DE LAS ETAPAS ............................................................................................................................................................104DISCUSION DE RESULTADOS ..............................................................................................................................................................114CONCLUSIONES .......................................................................................................................................................................................115RECOMENDACIONES .............................................................................................................................................................................116

DETERMINACIÓN DEL GAS ORIGINAL EN SITIO (GOES) POR EL MÉTODO VOLUMETRICO .....................118RESUMEN ..................................................................................................................................................................................................119OBJETIVOS ................................................................................................................................................................................................120MARCO METODOLÓGICO .....................................................................................................................................................................121DESARROLLO DEL PROYECTO ...........................................................................................................................................................122DISCUSION DE RESULTADO ................................................................................................................................................................124CONCLUSIONES .......................................................................................................................................................................................125

VIIVIII

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