Implementacion Del Sistema de Compresion Para La Planta San Alberto

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA

“JUAN MISAEL SARACHO”

FACULTAD DE CIENCIAS INTEGRADAS DE VILLAMONTES CARRERA DE INGENIERÍA PETROLEO Y GAS NATURAL

IMPLEMENTACION DEL SISTEMA DE COMPRESION PARA LA PLANTA SAN ALBERTO

Por: Aquiles Labra Fernández

Modalidad de graduación graduación (Proyecto de Grado) Grado) presentado a consideración consideración

de la

“UNIVERSIDAD AUTÓNOMA JUAN MISAEL SARACHO”, como requisito para optar el grado académico de Licenciatura en Ingenierí Ingenieríaa Petróleo Petróleo y Gas Natural. Natural .

20 de Octubre de 2014 VILLA MONTES-TARIJA BOLIVIA

1. ANTECEDENTES

Las compañías productoras de gas realizan continuamente grandes esfuerzos por agregar valor a sus corporaciones y mejorar así sus resultados financieros. El  propósito es maximizar la recuperación r ecuperación de gas y mantener su producción dentro de los límites técnicos y económicos. Las metas son difíciles de lograr debido a que el  plan de producción de los pozos y plantas de procesamineto involucra varias etapas. Ya que el gas natural es una de las la s alternativas energéticas más m ás adecuadas y disponibles del siglo XXI, del cual la sociedad moderna depende fuertemente. Por est a razón, el racionalizar, optimizar su producción y consumo es necesario para hacer lo más seguro, eficiente y económico.

Una de las técnicas más utilizadas para optimizar sistemas de producción, dada su comprobada efectividad y confiabilidad, es la adecuación de las facilidades de operación de la planta San Alberto para poder operar mayor cantidad de pozos pozos a sub baja presión y así poder poder incrementar la producción de todo el campo San Alberto. Con la aplicación de esta implementación, lo que se pretende es adecuar las facilidades  para trabajar con un caudal de gas en sub baja presión (250 psig) de 72 MMSCFD, dejando en media presión (700 psig) y baja presión (500 psig) ciertos pozos. Se incrementaran compresores para recibir la producción de sub baja presión, y además se elevara la presión de ingreso al proceso de la planta, hasta 1400 psig

Adicionalmente se instalara un enfriador para la l a el gas de descarga de los compresores de sub baja presión, ya que actualmente la l a temperatura de ingreso a la planta es elevada en los días con temperatura ambiente alta. Por esta razón, se ve por conveniente optimizar el pozo Sal X-11, ya que no ha sido intervenido aún, y tiene baja productividad de sus reservorios, de esta manera se podrá obtener una evaluación del estado actual y futuro de la producción del pozo. Con la optimización de dicho pozo se tendrá como resultado final una mayor producción, obteniendo un caudal óptimo capaz de cubrir rápidamente las inversiones en dicho pozo, además de alargar la vida productiva del pozo.

La siguiente figura se muestra el marco de referencia donde se aplicará la metodología de optimización.

Fig. 1 Esquema donde se realizará la implementación del sistema de compresión Fuente:

2. OBJETIVOS DEL PROYECTO 2.1 Objetivo General Implementar un sistema de compresión para la Planta San Alberto, con nuevas condiciones de operación que contemplan bajar las presiones de operación de pozos que están en media y alta presión a sub baja presión.  a través de compresores.

Con estas nuevas condiciones se hace necesario incrementar la capacidad de separación y también la capacidad de compresión en sub baja presión. La presión de 2.2 Objetivo Especifico



Analizar presiones, temperatura, caudales de entrada a la Planta San Alberto.



Establecer los principios teóricos sobre el sistema de compresión.



Evaluación de la instalación superficial desde la cabeza del pozo hasta el separador.



Crear un modelo que simule el comportamiento de producción del pozo ajustando el gasto y presión de fondo fluyendo del pozo.



Determinación del diámetro óptimo de la tubería de producción.



Realizar una evaluación, económica financiera del proyecto.

Con los dos compresores se incrementara la capacidad de compresión de 20 MMscfd actuales a 72.49 MMscfd, en sub baja presión

3. JUSTIFICACION

De acuerdo a la información obtenida, a partir del análisis de productividad de cada pozo, se fijó un caudal operativo máximo del campo San Alberto de 400 MMpcd (11,3MMmcd) con una capacidad de venta o entrega máxima de 392 MMpcd.

Del cual el pozo sal-x11 ha bajado su producción considerablemente, por tanto el caudal de producción del campo baje y por consiguiente la nominación del campo baje, por esto es necesario optimizar la producción en dicho pozo y de la misma manera en los otros pozos que sea necesario.

Figura 2. Ubicación Geográfica del campo San Alberto Fuente: Energy Press (2009)

Justificación Científica Se justifica científicamente el estudio, con el fin de brindar a las empresas operadoras del campo San Alberto la seguridad de su inversión, que en un buen porcentaje depende de la producción del pozo sal - X11 y de la disponibilidad del volumen de reserva para realizar el sistema de “Optimización de la producción mediante Análisis Nodal” que comienza con la selección de un punto divisorio o nodos en el pozo, con la finalidad de evaluar la funcionalidad

del sistema y sus componentes, sarta de tuberías , análisis del reservorio, las propiedades de los fluidos y migración de finos, para dar mayor vida útil al pozo. En los últimos años ha cambiado las condiciones de producción de gas, ahora se producen a mayores tazas de producción que obligan a afinar y buscar nuevos métodos para optimizar la producción de gas natural. En este sentido los campos de Bolivia no son una excepción, ya que se ve una gran necesidad de aplicar este sistema, las cuales muestran un alto índice de confiabilidad.

Tal es el caso del Pozo SAL - X11 que ha bajado su producción de gas, debido a que los niveles inferiores, formación santa rosa e icla, el nivel de agua subió considerablemente, además en la formación santa rosa se tuvo problemas de producción de sólidos.

Justificación Económica La aplicación de este sistema permitirá mejorar la producción del campo gasífero, logrando elevar o aumentar los caudales de producción de gas del campo San Alberto, SAL - X11 en el cual se aplicará el sistema de Optimización de la Producción Mediante Análisis Nodal. Estos resultados, beneficiarán económicamente a la empresa operadora debido a la reducción de los costos de operación y al incremento de los ingresos por los nuevos caudales de producción logrados. A su vez, la aplicación de este sistema evita cerrar el pozo antes de lo pensado, alargando la vida productiva del pozo Sal X -11. Se realiza un estudio de los costos de inversión para el pozo SAL X -11, mediante una combinación de parámetros que den una descripción de las características económicas del proyecto.

Justificación Social La aplicación de este sistema "Análisis Nodal" en los campos gasíferos con la finalidad de optimizar la producción de gas lo cual refleja un mayor ingreso, tanto para la empresa operadora, como también tener una mayor participación para el estado por el concepto de los impuesto y regalías.

Descripción de algunos beneficios como ser:



Estabilidad laboral para los trabajadores de la empresa operadora debido a la permanencia de la producción del pozo Sal X - 11.



También señalar que la demanda de gas seguirá acentuandose, teniendo en cuenta que el parque automotor está creciendo, tanto en el consumo interno como en las exportaciones al (Brasil –Argentina).



Ante esta situación se necesita Optimizar nuestro sistema de producción de hidrocarburo. Alargando la vida productiva del campo “San Alberto” , lo cual da lugar a

que la empresa siga realizando inversiones importantes en el lugar de operación, y por ende su ayuda a las comunidades cercanas, con el mensaje del “Buen conductor” como ser: construcción de carretera, escuelas, alumbrado público, Posta sanitaria, etc. 

El programa de acción social en la capacitación y mejoramiento de la calidad de vida de todo el área de influencia del Campo San Alberto.

4. MARCO TEORICO

Normas Generales AGA

 American Gas Association

IEC

International Electrotechnical Commission

NEC

(National Electric Code)

NEMA

(National Electric Manufacturers Association)

IEEE

(Institute of Electrician and Electronics Engineers)

ANSI

(American National Standard Institute)

NACE

(National Association of Corrosion Engineers)

API

(American Petroleum Institute)

ASME

(American Society of Mechanical Engineers)

ASTM

(American Society for Testing and Materials)

AWS

(American Welding Society)

ISA

(Instruments Society of America)

RNTS

Reglamento de Normas técnicas y de Seguridad Bolivianas

para

la

exploración

y

explotación

de

Hidrocarburos, Decreto Supremo 28397)

Se deberá considerar como mínimo el siguiente listado de normas especificas para el Diseño de las facilidades. Construcción de Ductos ASME B31.3

Process Piping

ASME B31.4

Liquid Petroleum Transportation System

ASME B31.8

Gas Transmission & Dist piping

API STD 1104

Standard for Welding Pipeline & Related Facilities

ASME IX

Standard for Welding

Tubería Válvulas y otros Accesorios: ANSI A 13.1

Scheme for the Identification of Piping System.

ANSI B 1.1

Unified Inch Screw Threads (UN and UNR Thread Form).

ANSI B 2.1

Pipe Treads.

ANSI B 16.5

Steel Pipe Flanges and Flanged and Fittings

ANSI B 16.11

Forged Steel Fittings, Socket Welding and Threaded

ANSI B 16.21

Non-metallic Flat Gaskets for Pipe Flanges.

ANSI B 16.25

Butt welding Ends

ANSI B 18.2.1

Square and Hex Nuts.

API Spec. 6D

For Pipeline Valves

API Std. 601

Metallic Gaskets

API Std. 602

Compact Carbon Steel Gate Valves and Fittings (1/4” to 2”)

API Std. 5L.

Pipe Line

MSS SP-6

Standard Finishes for Contact Faces of Pipe Flanges and Connecting End Flanges of Valves and Fittings

MSS SP-25

Standard Marking System for Valves, Fittings, Flanges and unions

MSS SP-45

By-pass & Drain-Connection Standard

MSS SP-61

Pressure Testing of Steel Valves

MSS AP-72

Ball Valves with Flanged or Butt-welding Ends for General Services

MSS SP-75

Specification for High Test Wrought Welding Fittings

MSS SP-82

Valve Pressure Testing Methods

MSS SP-83

Carbon Steel Pipe Union Socked Welding and Threaded

MSS SP-84

Steel Valves Socket Welding and Threaded Ends

Pintura SSPC

Steel Structures Painting Council Systems & Specifications

S.L.S. 05.59.00

Pictorial Surface Preparation: Standard for Painting Steel Surfaces

ANSI Z-53.1

Safety Colour Code for Marking Physical Hazards

Actividades y Trabajos Civiles ACI

American Concrete Institute

ASTM

American Society for Testing and Materials

AASHTO

American Association of State Highway and Transportation Officials

Puesta a Tierra IEEE 81:1993

Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Ground System Part 1: Normal Measurements.

Instrumentos ANSI/API RP 551

Process Measurement Instrumentation.

5. PROCEDIMIENTO 6. CRONOGRAMA 7. COSTOS

7.1 Introducción Todo estudio económico tiene por finalidad certificar que el proyecto propuesto es capaz de operar en condiciones tales que obtengan una utilidad o ganancia. Para este propósito habrá que tomar en cuenta los gastos directos. Si se pretende realizar un análisis más completo, deberán también incluirse los gastos indirectos.

Como todo proyecto supone la inversión de capital, es imprescindible la determinación de la inversión necesaria que requiere el proyecto. De aquí que, el análisis del costo de un proceso industrial debe tomar en cuenta los costos debido a la inversión de capital, los costos de producción y los gastos generales, incluyendo los impuestos a las ganancias. La estimación de los costos constituye uno de los aspectos centrales del trabajo, tanto por la importancia de ellos, en la determinación de la rentabilidad del proyecto.

Establecida la viabilidad técnica del proyecto, es imprescindible determinar una previsión económica del mismo, ya que se justificarán la ejecución de dicho proyecto y la correspondiente inversión a realizarse, obteniendo posteriormente los beneficios económicos correspondientes.

El alcance de nuestro estudio económico y financiero comprende:



Cálculo de costos de capital



Una estimación del costo de inversión para la ejecución de mencionado proyecto



Evaluación de parámetros económicos o Análisis de rentabilidad



-

Tasa Interna de Retorno (TIR)

-

Valor Actual Neto (VAN)

Análisis de Sensibilidad

7.2 Costo del capital El costo del capital corresponde a aquella tasa que se utiliza para determinar el valor actual de los flujos futuros que genera un proyecto y representa la rentabilidad que se debe exigir a la inversión por renunciar a un uso alternativo de los recursos en proyectos de riesgos similares.

7.3 Inversión Total La Inversión necesaria, es correspondiente a la optimización de la producción del pozo en función de las reservas disponibles y susceptibles de recuperación, el capital de operación y los imprevistos. La inversión total comprende: Inversión Fija

Concepto

Adecuación de instalaciones en Superficie

Adecuación del Pozo

Descripción

Obras Civiles

368717

Supervisión

202650

Manipuleo y Transporte

5265

Sistema de Seguridad y medio ambiente

32980

Obras Civiles

95750

Equipo de Perforación

3454244

Servicios

6710901

Materiales y Consumibles

1241273

Supervisión

621121

Manipuleo y Transporte

100551

Sistema de Seguridad y medio ambiente

100517

Obras Civiles

Terminación del Pozo

Inversión de operación

7.3.1. Inversión Fija

3340

Linner de Producción de 7"

27490

Linner de Producción de 5"

24926

Packers

26087

Arbolito de 10000 Psi

30600

Consumibles

908654

Preliminares

90000

Servicios

TOTAL

Monto($us)

1337580

Supervisión

123899

Manipuleo y Transporte

100000

Sistema de Seguridad y medio ambiente

15230 15621775

La Inversión fija es la correspondiente a la optimización de la producción del pozo sal-x11, para la recuperación proyectada. En este caso, para la empresa operadora, la inversión significa inmovilizar capital, responsabilizándose por su manejo, en espera de obtener una rentabilidad en el futuro.

La inversión fija está constituida por el capital necesario para la adquisición de los componentes para instalar la completación en el pozo.

En el siguiente cuadro se presentara en forma sintética, la inversión fija a realizarse, en función de los diferentes ítems:

Cuadro VII-1 Inversión Fija

7.3.2. Inversión de operación El capital de operación está determinado en función de las reservas disponibles del pozo salx11, el porcentaje estimado de recuperación, como también el costo por barril de petróleo y el costo por mil pie cúbico de gas.

Base de Cálculo:

Porcentaje de recuperación/ rendimiento: 60%

Costo de Producción del Gas: 0,3 $us/Mpc Costo de Producción del petróleo: 6 $us/Bbl

Calculo:

Volumen a Producir / recuperar Gas: 64 MM ft 3/d Volumen a Producir / recuperar Petróleo: 1442,56 Bbl/d Volumen Anual a Producir / recuperar Gas: 23360 MM ft 3 Volumen Anual a Producir / recuperar Petróleo: 526534 Bbl Costos de Producción Total del Gas: 7008000 $us Costo de Producción Total del Petróleo: 3159206 $us

VIDA ÚTIL DEL POZO EN RELACIÓN A LAS RESERVAS DISPONIBLES Y EL RENDIMIENTO ASUMIDO = 10 años

7.4. Presupuesto de Ingresos El presupuesto de los ingresos se determina en función del volumen recuperado por año y el precio unitario del gas ($us/Mpc) y el petróleo ($us/Bbl) cotizado a la fecha del análisis a nivel nacional, dándonos el siguiente resultado:

   (  ) 

Supuestos: o

La Producción anual es constante

o

El Precio Nacional es constante

Año

Vol. De Gas (MMPC)

Precio del gas ($us/MMPC)

INGRESO ($us)

1

23360

9,9

231264

2

23360

9,9

231264

3

23360

9,9

231264

4

23360

9,9

231264

5

23360

9,9

231264

6

23360

9,9

231264

7

23360

9,9

231264

8

23360

9,9

231264

9

23360

9,9

231264

10

23360

9,9

231264

Total

∑ =

2312640

Cuadro VII-2 Ingreso por concepto de Gas

Año

Vol. De

Precio del

Petróleo

PETROLEO

(BPD)

($us/BBL)

Ingresos en $us

1

526534,4

27,11 14274347,6

2

526534,4

27,11 14274347,6

3

526534,4

27,11 14274347,6

4

526534,4

27,11 14274347,6

5

526534,4

27,11 14274347,6

6

526534,4

27,11 14274347,6

7

526534,4

27,11 14274347,6

8

526534,4

27,11 14274347,6

9

526534,4

27,11 14274347,6

10

526534,4

27,11 14274347,6

Total

∑=  142743476

Cuadro VII-3 Ingreso por concepto de Petróleo

En diciembre de 2009, YPFB y Petrobras firmaron el Adendum 4 al contrato GSA de exportación de gas que rige desde 1999, cuando se inició la exportación del energético a ese país. En virtud a dicho adendum, Petrobras se obligó a pagar entre 100 y 180 millones de dólares anuales por el valor excedentario de energía que contiene el gas boliviano y que hasta 2007, lo recibía gratuitamente El precio total pagado por Petrobras es la suma de los pagos que hace por el energético en punto de fiscalización más el pago anual acordado en el Adendum 4, dado que corresponde al valor energético total vendido.

     Ingresos Totales = 2312640 + 142743476 + 5*106  $us.

Ingresos Totales= 150056116 $us.

7.5. Utilidades Las utilidades brutas, serán el resultado de la diferencia entre los ingresos totales y los costos totales, proyectadas durante la vida del proyecto.

7.6 Criterios de Evaluación Económica 7.6.1 Valor Actual Neto (VAN)

Es el valor actual del proyecto en función del flujo neto de caja proyectado para los 10 años de vida del proyecto y descontándose la inversión inicial.



   ∑ () Donde:



      r = tasa de descuento t = tiempo

El Flujo Neto Efectivo es igual:

   Donde:

         Con el VAN se podrá determinar si el proyecto es conveniente realizar. Por tanto el VAN tiene que ser mayor a Cero para poder realizar el proyecto, en caso de ser menor de cero no se puede invertir en ese proyecto porque no existiría ganancias y será un fracaso. Con esto se determina un análisis de costo vs. Beneficio para la justificación del proyecto con la finalidad de expandir este sistema de “optimización de la producción mediante el análisis nodal” para el campo gasífero Sal X-11.

Para el cálculo del VAN se toma en cuenta los siguientes criterios: 

Tasa de descuento



Inversión Inicial

Total inversión fija en $us (capital) =

15621775

Tasa de interés (%)=

0,12

Años de amortización =

10,00

VAN= 794493904 $us

7.6.2. Relación Beneficio / Costo Es el resultado de dividir los ingresos totales actualizados entre los costos totales actualizados. B/C = 16

7.7 Análisis de Sensibilidad  –  Escenarios Posibles de Ocurrencia Todo proyecto es un presupuesto ideal que se suele dar en un escenario conservador. Sin embargo, por el monto de la inversión considerada y, por los diferentes supuestos asumidos, se hace necesario practicar un análisis de sensibilidad, generando los siguientes resultados:

Variable de sensibilización elegida: Ingresos

7.7.1 Escenario Pesimista y/o Disminuido Ingresos reducidos en un 10% B/C = 14,4

7.7.2 Escenario Optimista y/o Aumentado Ingresos incrementados en un 10% B/C = 17,6

7.8. Conclusión

La evaluación practicada, demuestra en forma suficiente, los beneficios que lograra el proyecto, ya que por cada unidad monetaria invertida, se obtendrán 16 unidades monetarias. Es decir, que por cada dólar americano invertido se obtendrán 16 dólares americanos de beneficio. Por tanto practicado el análisis de sensibilidad, se demuestra que el proyecto es altamente viable bajo la perspectiva económica, por lo que se recomienda su ejecución.

8. BIBLIOGRAFIA

El Contratista deberá contar con todos los procedimientos referidos a la construcción que deberán seguirse durante la obra. Como mínimo debe considerar los siguientes: 

Excavaciones



Hormigón Armado para soportes de tuberías.



Instalación de líneas y válvulas.



Soldadura



Pintado



Aislamiento mecánico de Líneas



Ensayos No Destructivos



Limpieza de líneas de Succión y Descarga



Revestimiento de líneas enterradas



Revestimientos de concreto para cruce de calles y caminos



Pruebas Hidráulicas



Seguridad y Medio Ambiente

El diseño en la Planta será de acuerdo a la última edición de la norma ASME

B31.3 (Process Piping, ASME Code for Pressure Piping); así también se hará referencia a las siguientes normas de acuerdo al área que corresponda: