SISTEMAS LACTInstrumentación y AutomatizaciónMichel Ángelo Molina Bautista 9989106Grover José Quispe Aruquipa 9120707Dayler Américo Flores Mamani 6786921

RESUMEN EJECUTIVO

En la Industria Petrolera, operativamente se estima que en todo sistema de producción, transporte y almacenamiento de hidrocarburos existen diferencias que en determinados rangos son tolerables. Así, la norma técnica API (Instituto Americano del Petróleo) establece un porcentaje aproximado de mermas o diferencias admisibles del 0,3%.

Las Unidades de Medición Automática para Transferencia de Custodia (ó Unidades LACT), son sistemas críticos en la transferencia de custodias de petróleo crudo y derivados desde las plantas de producción hacia, camiones, ductos ó tanques de almacenamiento.

Como cualquier sistema, una Unidad LACT debe ser operada correctamente para entregar resultados precisos.

INTRODUCCION

LACT (Lease Automatic Custody Transfer) es un conjunto de componentes y tuberías montados sobre un patín, diseñada para medir de manera precisa tanto la calidad como la cantidad de un hidrocarburo líquido el cual es comercialmente explotable.

Esta medición será de gran utilidad para transferir de manera automática y precisa la custodia del petróleo.

La Unidad LACT tendrá la capacidad, con su proceso automatizado, de controlar y prevenir la transferencia de volúmenes de petróleo comercialmente inaceptable.

DEFINICON DE UNIDAD LACT Las unidades LACT son equipos especiales diseñados para medir y

registrar automáticamente la transferencia de custodia por concesión de los volúmenes en barriles de petróleo crudo producido en los diferentes campos u operaciones de producción, así como de los volúmenes de hidrocarburos provenientes de instalaciones industriales anexas, para luego ser transportados por el oleoducto.

Está constituido por el banco de medidores, toma de muestras y probadores de medidores diseñados, instalados y equipados de conformidad con las normas API especificación, 11N, API 2502 o su equivalente.

La Unidad LACT tendrá la capacidad, con su proceso automatizado, de controlar y prevenir la transferencia de volúmenes de petróleo comercialmente inaceptable.

DESCRIPCIÓN DE UN SISTEMA LACT

Figura 1: Elementos de la Unidad LA CT

Figura 2: Dispositivos de presión y temperatura

No todos los sistemas LACT son idénticos, su tamaño, diseño y configuración puede diferir, dependiendo de los requerimientos o de la situación. En general, toda unidad LACT requiere de elementos como:

Los códigos corresponden inventario de la compañía operadora del Campo Gustavo Galindo V. (ECUADOR) y además para facilidad de señalización en las figuras.

En la figura 1 y figura 2 se indican a detalle cuáles serán los equipos, dispositivos de medición y accesorios que la Unidad LACT tendrá.

DESCRIPCIÓN DE UN SISTEMA LACT La figura 3, muestra el diseño y los elementos constitutivos de un

sistema LACT.

DESCRIPCIÓN DE UN SISTEMA LACT

Dentro del sistema LACT el flujo de crudo ingresa por el punto A, atravesando el lazo de la unidad hacia el punto C, si se detecta crudo de mala calidad es regresado al sistema de tratado de crudo por el punto B, la figura 1.2, muestra el recorrido del flujo de crudo dentro del lazo del sistema LACT.

DESCRIPCION FUNCIONAL DE LOS COMPONENTES

Medidor de caudal

Los medidores tienen una capacidad de medición de 100 litros por revolución. Son dispositivos simples cuyas características y funcionamiento son los siguientes:

-Una caja maquinada con precisión contiene el rotor

-Este rotor gira sobre cojinetes a bolillas y desplaza una paleta de espaciado constante.

Una de las características sobresalientes de estos tipos de medidores es que mientras se está midiendo el flujo no tiene ningún disturbio, ya que no se gasta energía para disminuir la velocidad del líquido y en consecuencia es común en estos medidores obtener seguridad y eficiencia.

DESCRIPCIÓN DE UN SISTEMA LACT

El principio de funcionamiento es el siguiente:

(1) El petróleo sin medir (área sombreada) entra en el medidor. El rotor y las paletas están girando en sentido de las agujas del reloj. Las paletas (A) y (D) están completamente extendidas, formando la cámara de medición. Las paletas (B) y(C) están contraídas.

(2) El rotor y las paletas han girado 1/8 de revolución. La paleta (A) está completamente extendida. La paleta (D) está retrocediendo y la (B) está comenzando a extenderse.

(3) Cuando se ha cumplido ¼ de revolución la paleta (A) todavía está extendida y la (B) ahora se ha movido totalmente para afuera. En esta posición se está midiendo en la cámara un exacto y conocido volumen de petróleo.

(4) 1/8 de revolución después el petróleo medido está saliendo. La segunda cámara de medición está comenzando a formarse entre las paletas (C) y (B).La paleta (A) está comenzando a retraerse.

(5) En media revolución se han formado dos cámaras de medición y se está formando una tercera.

Toma de muestras

Esta sonda se inserta en la cañería en sentido transversal. Las ventanas quedan en el centro del caño y en el sentido de la vena del fluido. En el momento que la cámara comienza a girar, extrae una muestra de 1,5ml. Hasta llegar a los 90°, al llegar a este punto la cámara se cierra y transfiere la muestra al interior de la sonda, luego sigue girando hasta los próximos 90° y quedar nuevamente abierta. Las sucesivas muestras se van desplazando dentro de la sonda hasta caer dentro del recipiente recolector. El nombre isocinético justamente se debe a que en el punto de muestreo el fluido tiene las mismas características dinámicas que en el resto de la cañería.

Control de la muestra

En función de la capacidad del recipiente recolector, del caudal y del volumen de una muestra; se determina la relación de cantidad de muestras por unidad de volumen.

Al efectuar una venta retiramos el recipiente recolector de muestras, este contiene un volumen de fluido dependiente de lo antes expuesto. Para determinar si este volumen es el correcto debemos realizar las siguientes operaciones:

Este es el volumen real de la muestra, de aquí determinamos el Tamaño Real de la Muestra de la siguiente manera:

También es importante controlar el rendimiento del equipo con el transcurso del tiempo, para ello se procede de la siguiente manera:

• Este Factor no debe exceder en +/- 10% el TTM. De ocurrir lo contrario nos indica que debemos intervenir el equipo.

TRAYECTORIA TÍPICA DEL FLUJO DE PETRÓLEO

La ingeniería, provisión de equipos y materiales de construcción de la unidad de medición de petróleo, se basa en especificaciones API 11N, especificaciones para equipos LACT. En la figura 1.3, se muestra una trayectoria típica del proceso de producción de petróleo.

TRAYECTORIA TÍPICA DEL FLUJO DE PETRÓLEO

El crudo extraído de los pozos (wells) ingresa al manifold, donde es direccionado en una sola línea de flujo, el crudo y el gas son separados en dos fases (oil and gas separator), mientras que el gas es expulsado, quemado ó usado como combustible dentro de las facilidades. Luego el crudo ingresa al tratador (heater-treater). Aquí, el crudo, gas, agua y sedimentos son separados en diferentes capas, el crudo limpio se ubica en la capa más alta, mientras que el agua y sedimentos acumulados se ubican en las capas bajas como se muestra en la figura 1.4.

OPERACIÓN DE UN SISTEMA LACT

La unidad de medición de porcentaje de agua en hidrocarburos monitorea continuamente mediante una sección de medición montada en el oleoducto, que a través del principio de absorción de ondas de muy alta frecuencia (Microondas) el valor límite prefijado no supere el 1%. Esta unidad de medición cuenta con un panel electrónico, que le permite al usuario visualizar los valores de porcentaje de agua y temperatura, en forma local.

MEDIO DE ALMACENAMIENTO

El crudo es almacenado en tanques de provisión o tanques de oleaje antes de la custodia de transferencia.

Es importante mantener el crudo libre de aire o vapor porque ambos ocupan espacio en la línea y puede ser medido como petróleo produciéndose daños en la bomba o controles de la unidad.

BOMBAS DE TRANSFERENCIA A LA UNIDAD LACT

Efectivamente en los pozos productores se utilizarán bombas tipo pistón o desplazamiento positivo, para la transferencia del petróleo producido desde los tanques de almacenamiento para en su futuro ser medido por la Unidad LACT y para la transferencia comercial a la Refinería. Se utilizarán en ambas operaciones el mismo tipo de bomba. La bomba será de tipo de desplazamiento positivo de 350 GPM (0,022 m3/s), de succión y descarga de 6” (152,4 mm), motor de 60HP (44,13 kW).

MEDIDOR DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO-SMITH METER (MEDIDOR FQI -069)

Los medidores de desplazamiento positivo se utilizan cuando el petróleo producido es muy viscoso. Los medidores de desplazamiento positivo para Unidades LACT varían desde 2” a 16” (50,8 a 406,4 mm) y en rango de bridas de ANSI 150# a 600# (los símbolos”y # corresponden a pulgadas y a libras por pulgada cuadrada respectivamente). El rango con el que el medidor de la Unidad LACT operará varía entre -25 a 125 ºF (31,7 a51,7 ºC). Este medidor de desplazamiento positivo posee una linealidad de +/-25 %; y una repetibilidad del 2 %.

COMPUTADORA DE FLUJO DE PETRÓLEO NETO El dispositivo que combina la información del sensor de BSW y la

del medidor de volumen para obtener los volúmenes netos de petróleo y agua producidos, es la Computadora de Flujo de Petróleo Neto. La computadora de flujo de petróleo neto podrá determinar los contenidos de petróleo y agua provenientes de una emulsión de petróleo, con gran exactitud (Desde el 1 al2% del contenido de agua hasta el 35%, en la medición del volumen del petróleo). Aplicaciones con cortes de agua mayores al 35% pueden ser medidos también, pero con el uso de separadores trifásicos en la estación de producción.

STRAINER (FILTRO DESGASIFICADOR F-007 El filtro elimina en gran parte

partículas de sedimentos, lodo u otra materia que podría dañar el sistema LACT o causar una medición inadecuada. La figura 11, muestra el filtro de un sistema LACT.

Dentro del alojamiento, el crudo pasa a través del filtro diseñado para entrampar las partículas más grandes, la selección del filtro depende de la cantidad y tamaño de las impurezas que contenga el crudo.

MANTENIMIENTO DE LA UNIDAD LACT

Así, un adecuado mantenimiento de la unidad LACT de Casa Bomba sería el siguiente procedimiento:

a) Asegúrese que todos los instrumentos en la LACT y probador estén calibrados adecuadamente.

b) Revise que todas las válvulas del sistema de la unidad LACT funcionan correctamente de acuerdo a su función: bloqueo, purga, reducción de caudal, etc.

c) Revise el sistema por fugas, especialmente fugas por los drenajes. Las válvulas del drenaje del probador deben revisarse para asegurarse que no tengan fugas.

d) Cuando se realice una calibración, se deben mantener las condiciones adecuadas de flujo durante toda la calibración. No deben ocurrir cambios drásticos en el flujo, temperatura y presión.

e) La mejor herramienta para un buen mantenimiento es un registro completo y preciso de todos los documentos de embarque y calibración.

CONTROL AUTOMATICO DE POZOS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

DEPÓSITO DE AGUA.

Se debe disponer, en general, de un depósito de almacenamiento del agua que permita el funcionamiento continuo de la fuente, la reutilización del agua y los calados mínimos exigidos para el adecuado funcionamiento de las bombas. Las fuentes, cuando están en funcionamiento, tienen un cierto volumen de agua circulando en chorros y láminas, en tuberías y en canalizaciones. Ese volumen se “sustrae” del volumen del depósito y debe quedar en este último, también, un resto de agua que garantice el funcionamiento de las bombas, el “espejo de agua” del estanque, el calado que exigen, según el caso, las condiciones de sumergencia de las boquillas, etcétera.

CONTROL AUTOMATICO DE POZOS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA EQUIPOS DE BOMBEO.

La función de los equipos de bombeo es permitir la circulación del agua, con la presión requerida, por los diferentes circuitos de una fuente. Esta función la pueden satisfacer, en general, para un caso dado, bombas de diversos tipos, tamaños y calidades. La bomba para una aplicación dada debe satisfacer, además, que el consumo de energía sea mínimo. Esta condición, unida a la garantía del fabricante sobre la calidad de su producto, permite que el costo de operación, a largo plazo, sea mínimo. La eficiencia de trabajo de una bomba, en una caso dado, depende dela calidad de su diseño y construcción pero, muy significativamente, también, de que opere o no en la zona de su máximo rendimiento. En general, para las fuentes, se emplean bombas sumergibles y bombas de “pozo seco”. Las primeras tienen la ventaja de no requerir una construcción adicional como cuarto o cámara de succión, no necesitan línea de aspiración y, por colocarse dentro de la fuente misma, las longitudes de tuberías son mínimas. Requieren un cableado eléctrico sumergible y, para iguales condiciones de carga y caudal, su costo inicial es mayor que una de “pozo seco” equivalente. La elección del tipo de bomba – sumergible o no-,en cada caso, es un problema de alternativas económicas para decidir la variante más aconsejable en las condiciones concretas de la obra, el mercado y la preferencia del agente inversionista.

CONTROL AUTOMATICO DE POZOS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

CÁMARA O CUARTO DE BOMBAS. La cámara o cuarto de bombas se necesita cuando las

bombas son de “pozo seco”, es decir, no son sumergibles. Las dimensiones del cuarto de bombas dependen del tamaño y número de equipos requeridos. La cámara, cuarto o sala de máquinas se debe disponer, preferiblemente, en un espacio, “oculto” a las visuales principales y con su acceso discretamente “mimetizado” en el entorno.

CONCLUSIONES

Las Unidades de Medición Automática para Transferencia de Custodia (ó Unidades LACT), son sistemas críticos en la transferencia de custodias de petróleo crudo y derivados desde las plantas de producción hacia, camiones, ductos ó tanques de almacenamiento.

Como cualquier sistema, una Unidad LACT debe ser operada correctamente para entregar resultados precisos.

No todos los sistemas LACT son idénticos, su tamaño, diseño y configuración puede diferir, dependiendo de los requerimientos o de la situación

La producción se bombea a la unidad LACT, cuya función principal es medir y transferir un producto crudo y asegurarse de la cantidad y calidad para la contabilidad y fiscalización. Con estos datos se determina el volumen neto de petróleo.

Los filtros utilizados en las Unidades LACT generalmente son de tipo canasta en línea. Los filtros de canasta pueden equiparse con tapas de apertura rápida o la tapa puede ser una brida ciega.

RECOMENDACIONES

Medir y registrar el volumen acumulado de petróleo crudo producido en un campo de explotación de petróleo.

Detectar la presencia de agua en el flujo de petróleo producido y calcular su porcentaje de agua y sedimentos que están en él.

Determinar y registrar la temperatura del petróleo crudo producido.

Verificar la exactitud de los medidores de flujo y proveerles de calibración cuando es requerido.

Tomar muestras de la corriente de flujo de petróleo crudo producido para proceder a realizar las pruebas convencionales del mismo.

Medir y registrar la Gravedad API del petróleo crudo producido.

Dirigir la producción de los pozos desde un tanque a otro y así direccional esta producción a las líneas de superficie y posteriormente de oleoducto