PROYECTO FACILIDADES 1

FACILIDADES DE SUPERFICIE SUPERF ICIE “PARA “PARA LA PRODUCCION OPTIMA DE LOS HIDROCARBUROS”

CAPITULO I FACILIDADES DE SUPERFICIE PARA LA PRODUCCION OPTIMA DE HIDROCARBUROS HIDROCARBUROS 1

INTRODUCCIÓN

Las facilidades de producción o sistemas de superficie son el conjunto de equipos que permite permite realizar realizar

un adecuado adecuado drenaje drenaje del yacimie yacimiento nto,, este comprende comprende líneas líneas de

recolección desde el pozo hasta un centro recolector que ecualice las presiones de los pozos productores de acuerdo a sus características físicas, luego pasa a un sistema de separación primaria en el cual se separan los fluidos (agua, petróleo y gas natural) Depend Dependien iendo do del tipo tipo de yacimi yacimient ento o las facili facilidad dades es de producc producción ión cambia cambia en su sistema, si el yacimiento es de petróleo la facilidad de producción se concentra en la separación y tratamiento del petróleo. i el yacimiento es gas natural, el sistema presentara un proceso de gas natural que comprende m!s equipos en superficie para la e"tr e"trac acci ción ón de las las impu impure rezas zas del del gas como como ser sist sistem emas as de endul endulza zami mient ento, o, deshidratación y fraccionamiento. Las #acili #acilidad dades es de $roducc $roducción ión compren comprenden den los procesos procesos,, equipos equipos y materi materiale ales s requeridos en superficie para la recolección, separación y tratamiento de fluidos, así como la caracterización y medición de cada una de las corrientes pro%enientes de los pozos productores, bien sea crudo, gas o agua e impurezas&. Las instalaciones deben ser capaces de lle%ar a cabo el plan de manejo del reser%orio. 'l rol de un ingeniero de producción producción es ma"imizar ma"imizar la producción de petróleo y gas de una manera que minimice los costos operati%os.

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1.1

OBJETIVOS 1.1.1 OBJETIVO GENERAL

onocer las diferentes facilidades de superficie para la producción optima de los hidrocarburos.

1.1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 

onocer los elementos principales de superficie, que permitan realizar una producción optima de hidrocarburos.



$roporcionar las bases y el conocimiento para la interpretación de los diferentes equipos, procesos y materiales requeridos en superficie para la recolección, separación y tratamiento de fluidos.



Definir los conceptos de los diferentes componentes de una planta de estación de flujo, su funcionamiento y sus aplicaciones.



onocer los sistemas de separación, tratadores, calentadores y procesos del gas natural para diferente tipo de yacimientos.

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CAPITULO II MARCO TEORICO 2 2.1

SISTEMAS DE PRODUCCION INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

oda sustancia que se halle en fase gaseosa en la naturaleza y que inter%enga en los equilibrios químicos que tiene lugar bajo la corteza terrestre o en su superficie se considera gas natural. Luego de haber cuantificado la disponibilidad del gas natural del campo y realizado la caracterización de sus reser%orios a tra%*s de las propiedades fisicoquímicas, se debe analizar el dise+o que permita la correcta captación y separación del gas natural que ser! en%iado a plantas compresoras o de tratamiento del gas.

2.2

ESTACIONES DE FLUJO

e refiere al conjunto de equipos interrelacionados para recibir, separar, almacenar  temporalmente y bombear los fluidos pro%enientes de los pozos ubicados en su %ecindad.

2.2.1 Funcionai!n"o 'l líquido (petróleo y agua) y gas asociado, pro%eniente de los pozos llega a la estación de flujo a un cabezal (m-ltiple) o línea recolectora de producción general y luego %a a los separadores generales donde ocurre la separación gasliquido. 'l gas sale por el tope de los separadores y %a al depurador, donde deja los residuos de crudo que pudieron haber quedado en la separación. 'l gas limpio es en%iado por las tuberías de recolección a las plantas de compresión o miniplantas. 'l líquido sale de los separadores y %a a los tanques de recolección, desde donde es succionado y en%iado por las bombas a los patios de tanques en tierra, a tra%*s del sistema de recolección de crudo (líneas de bombeo) correspondiente.

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Los %ol-menes de líquido y gas de cada pozo son medidos en un separador (con características e instrumentos especiales) en tanque de medida e instrumentos medidores de flujo.  lgunas estaciones de flujo, escogidas estrat*gicamente, son utilizadas como puntos de inyección de química deshidratante, cuya función es acelerar el proceso de separación crudoagua y e%itar la formación de emulsiones fuertes. ambi*n se utiliza, dependiendo del tipo de crudo, la inyección de química antiespumantes (mezcla de silicone m!s gasoil) en el cabezal de producción o en los separadores, con el propósito de minimizar la formación de espuma, que afecta el proceso de separación crudogas y crea problemas de alto ni%el en los tanques de recolección e ineficiencia en las bombas de las estaciones.

Fi#.1 $lanta típica de una estación de flujo

 

Fu!n"!$ #acilidades de superficie en la industria petrolera ('duardo . guirre)

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2.%

ETAPAS DE PRODUCCIÓN 

F&u'o !n !& (acii!n"o

'sta fase se refiere a la difícil y complicada trayectoria que sigue el petróleo dentro del yacimiento a miles de metros de profundidad a tra%*s de los microcanales de roca porosa y permeable hasta llegar al fondo del pozo. /racias a la presión o energía natural que e"iste en el yacimiento. 

P)o*ucci+n !n !& ,o-o

0na %ez que el petróleo llega al fondo del pozo, contin-a su recorrido por la tubería %ertical de producción hasta alcanzar la superficie.  medida que el petróleo asciende (bien sea por medios naturales o por m*todos de le%antamiento artificial) la presión disminuye y ocurre la liberación del gas originalmente disuelto en el crudo. 

R!co&!cci+n *! c)u*o

Despu*s que el petróleo de cada uno de los pozos del yacimiento ha alcanzado la superficie, se recolecta mediante un sistema de líneas de flujo que %an desde el cabezal de los pozos hasta las estaciones de flujo. 

S!,a)aci+n *!& #a

'n las estaciones de flujo de petróleo y el gas producidos por los pozos entran a los separadores donde se completa la separación del gas que a-n quedaba mezclado con el petróleo. l salir por los separadores, el petróleo y el gas siguen rutas diferentes para cumplir con los distintos usos y aplicaciones establecidas. 

A&ac!nai!n"o *!& c)u*o

Los diferentes tipos de petróleo que llegan a las estaciones de flujo son bombeados a tra%*s de las tuberías hasta los patios de tanques, donde finalmente se recolecta y almacena toda la producción del petróleo de un !rea determinada, para ser tratada, eliminado el agua coloc!ndolo bajo especificaciones comerciales.

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T)an,o)"! *! o&!o*uc"o

'l crudo limpio (sin agua y desalado) almacenado en los patios de tanques es en%iado a tra%*s de los oleoductos a las refinerías del país y los terminales de embarque para su e"portación a los mercados de ultramar. 

E/a)0u! a !,o)"aci+n

'l petróleo que llega a los terminales a los terminales de embarque es cargado a la flota tanquera para su des%ió a los distintos mercados del mundo.

2.

Funcion! *! &a !"acion! *! 3&u'o 

1ecolectar la producción de los diferentes pozos de una determinada !rea.



eparar la fase liquida y gaseosa del líquido multifasico pro%eniente de los pozos productores.

2.4



2edir la producción de petróleo, agua y gas de cada pozo productor.



$roporcionar un sitio para el almacenamiento temporal de petróleo.



3ombear el petróleo a patios de tanques.

Co,on!n"! /5ico abezal (m-ltiple) o recolección. Líneas de flujo. eparador de producción general eparador de prueba Depuradores o calentadores (para crudos pesados) 3ombas de crudo.

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3ombas inyección de química 'quipos au"iliares (instrumentos de medición, %!l%ulas, etc.).

2.6

RECOLECCIÓN

'l estudio se realizara justo despu*s de la %!l%ula de choque ubicada en el pozo hasta las baterías, en la planta del yacimiento. 'sta es una de las etapas m!s importantes del proceso y consiste en recolectar la producción  de los diferentes pozos de una determinada !rea a tra%*s de tuberías tendidas desde el pozo hasta la 'stación de #lujo respecti%a, o a tra%*s de tuberías o líneas pro%enientes de los m-ltiples de petróleo, encargados de recibir la producción de cierto n-mero de pozos.

 

Fi#.2 $roceso de recolección de crudo en campo petrolero

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2.6.1 L7n!a *! 3&u'o Las líneas de flujo son la red de tuberías que salen desde la cabeza del pozo y conducen el hidrocarburo producido hasta un sistema de separación de gas  líquido. e denomina línea de flujo a la tubería que se conecta desde el cabezal de un pozo hasta el m-ltiple de producción de su correspondiente estación de flujo, transportan el flujo en forma bif!sica. 'l gas libre producido es transportado hasta un sistema de separación de gasliquido como un depurador que es instalado dependiendo de la cantidad de líquido que es arrastrado por el gas. 'n este sistema tambi*n se incluye el gas disuelto que sale de los separadores. u tama+o depende de la tasa de producción diaria de cada pozo, 4, 5 y 6 pulgadas de di!metro nominal. 'l gas tambi*n puede ser lle%ado directamente a una línea troncal.

2.6.2 L7n!a ")onca&! Las líneas troncales o tambi*n conocidas como gasoductos principales

son

los

encargados de colectar el gas que %iene directamente de las líneas de flujo o de los depuradores y lo transportan hasta la zona donde se le da el tratamiento final para cumplir con las especificaciones de entrega. 'l tama+o depende de la cantidad de gas total que %a a transportar pueden ser de 6, 7, 8 y 9: pulgadas de di!metro nominal.

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Fi#.% Líneas rocales

 

Fu!n"!$ sistemas de recolección ('ngineering, Donald ;atz) 2.6.% A))!#&o *! i"!a *! )!co&!cci+n

Los sistemas m!s conocidos para arreglos de redes de recolección son el 1D 

ercanía de los pozos actuales o de aquellos que se tiene planeado perforar 



e debe tener facilidad de acceso a las instalaciones



Disponibilidad y facilidad para la eliminación de deshechos que pueden causar  contaminación



Disponibilidad de agua para la%ado, sistema contra incendio, agua para enfriamiento y agua potable



Disponibilidad de fuentes de energía tales como combustibles y energía el*ctrica para el funcionamiento de la batería



Lejanía a centros residenciales, rurales y urbanos.

4.7.5.9 A))!#&o )a*ia& 'n el arreglo radial de un sistema de recolección las líneas de flujo con%ergen a un punto central a tra%*s de una línea independiente que parte desde el cabeza de cada pozo hasta el m-ltiple de entrada en la batería. $ara el caso de sistemas de recolección de gas, las líneas de flujo que parten del anular de cada pozo tiene como punto de con%ergencia la línea troncal del campo o un depurador, al cual llega el gas disuelto de los separadores y las líneas de flujo independientes de los pozos.

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Fi#.   rreglo 1adial

Fu!n"!$ istema de 1ecolección ('ngineering, Donald ;atz) 4.7.5.4 A))!#&o aia& 'n el arreglo a"ial de un sistema de recolección se ubican barias subestaciones de recolección en donde los fluidos son conducidos a la estación central por líneas troncales. 0tilizados en campos de gran e"tensión, o donde no es practico construir  una planta de tratamiento en un punto central. $ara sistemas de recolección de gas, las líneas de flujo pro%enientes del anular de cada pozo ya no tienen como punto de con%ergencia una línea troncal, si no a un colector al cual llegan las líneas de flujo de cada pozo que est!n localizados en un mismo cl-ster. e puede tener m!s de un depurador al cual llegue el gas de los separadores y de las líneas de flujo independientes de cada pozo, para que posteriormente con%erjan en la línea troncal. NELSON URISTA SACARI

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Fi#. 4 rreglo a"ial

Fu!n"!$ $etroleum 'ngineering ?andboo@ (ociety of $etroleum 'ngineers) 2.8

BATER9AS

's un módulo de facilidades de producción, donde est!n ubicados los tanques de almacenamiento y separadores donde se acumula el petróleo pro%eniente de los pozosA ahí tambi*n se lo depura y se lo mide antes de en%iarlo a la refinería. 'n una batería se junta todo el fluido producido (agua, petróleo o condensado y gas) por un grupo de pozos de su cercanía a fin de realizar una serie de operaciones y mediciones antes de que estos fluidos sean en%iados hacia las plantas de tratamiento. 0na batería tipo cuenta con> colector para la entrada de 5: pozos, separador de gas, calentadores, tanques de producción general (97: m5) y de control (6: m5), bombas,

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caudalímetros, separadores de líquidos, etc. 'n este primer juego de tanques y separadores, el petróleo crudo, el agua y el gas natural fluyen y son separados.

2.8.1 Mani3o&* o :&"i,&! *! )!co&!cci+n e trata de un conjunto de cone"iones y %!l%ulas que permitir!n manejar en forma indi%idual yBo conjunta el flujo que ingresa en la batería. e compone de dos o tres líneas de %!l%ulas, seg-n la cantidad de destinos adicionales que se utilicen, de tal manera que el ingreso de un pozo se dirija a la línea general o a otra línea que %a al sistema de control indi%idual. La operación de los colectores, por lo sencillo y rutinario, presenta muchas %eces problemas pues si se comete un error y quedan las %!l%ulas cerradas se producir! una rotura y la contaminación consecuente. $or lo tanto es una de las tareas en las que se recomienda muy especialmente que una %ez concluida se re%ise el circuito del flujo para comprobar la certeza de la maniobra. 'n todos los casos, la apertura y cierre de %!l%ulas debe practicarse en forma simult!nea con la tendencia de cerrar y luego abrir y adem!s no debe operarse en forma brusca, sobre todo donde se manejan importantes cantidades de gas. 0na %!l%ula de retención asegurar! que no retorne el líquido en caso de una rotura y depresión de la línea, y a continuación se encontrar!n una línea general y una o dos de control. 's con%eniente estandarizar las medidas y construirlo en módulos de cinco bocas para poder agregar o quitar sin problemas acorde con la %ariación de pozos en producción. iempre se utilizan %!l%ulas que operan con un cuarto de %uelta por razones de facilidad en las maniobras, pues sería un problema tener que accionar con urgencia una %!l%ula esclusa. Dentro de las que operan con cierre r!pido la preferida por su costo y calidad es la de tapón lubricado, que si se le suministra el mantenimiento que corresponde da un e"celente resultado.

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Fi#. 6 2anitold

Fu!n"!$ #acilidades de superficie en la industria petrolera ('duardo . guirre) 2.8.2 D!a)!na*o)  0n desarenador est! compuesto por un cuerpo cilíndrico, en forma %ertical de distintos di!metros que se encuentran montados en las líneas de producción aguas arriba de los colectores tanto de prueba como en el colector de producción con la finalidad de atrapar todas las partículas sólidas que se encuentran en el fluido que se produce desde el pozo (en su mayor parte arena). los gases obtenidos del proceso de separación se tratan para retirar las sustancias que se acompa+an, como el sulfuro de hidrogeno y el dió"ido de carbono conocidos como gases agrios. 'l agua pasa por los desnatadores o separadores de aceite constituyendo las aguas residuales de la producción petrolera. 'l petróleo obtenido pasa a los tanques de almacenamiento.

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2.;.1 S!,a)a*o)! La principal función de los separadores de petróleo y gas es el separar crudo y gas. 'n la industria del petróleo y del gas natural, un separador es un cilindro de acero que por lo general se utiliza para disgregar la mezcla de hidrocarburos en sus componentes b!sicos, petróleo y gas. dicionalmente, el recipiente permite aislar los hidrocarburos de otros componentes indeseables como la arena y el agua. 'l separador por lo general, representa la primera facilidad del procedimiento. $or esta razón un dise+o no apropiado del separador puede crear una disminución en la capacidad de operación de la totalidad de las instalaciones asociadas con el separador. 'l dise+o y la e%aluación del separador bif!sico y trif!sico, analizara los principales requisitos para obtener una separación adecuada, los principios y procedimientos de c!lculos en el dise+o de separadores, y presentara especificaciones que generalmente se utilizan en la adquisición de un separador. 0n separador gas líquido tiene dos secciones b!sicas. 'n la selección superior el gas fluye hacia arriba o a tra%*s del recipiente y las gotitas de líquido caen a tra%*s del mismo hacia la fase de líquido. La sección inferior permite que las burbujas de gas en el líquido emerjan y pasen a la fase de gas. 0n recipiente de tama+o satisfactorio pro%eer! espacio apropiado en cada sección para permitir que estas funciones se lle%en a cabo con alguna eficiencia arbitraria.

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Fi#. 8 eparadores

 

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4.8.9.9 Pa)"! *! un !,a)a*o)  Los separadores constan de las siguientes partes>

1.< Di,oi"i=o *! !n")a*a ir%e para reducir la cantidad de mo%imiento del fluido de entrada al recipiente, obteniendo una separación inicial de las fases y una mejor distribución del flujo de gas. lgunos ejemplos de dichos dispositi%os son los de %anos, los de placa y los de ciclón

2.< S!cci+n *! !,a)aci+n ,o) #)a=!*a* $or medio de la fuerza de gra%edad, en esta sección se separa las gotas dispersas en la fase gaseosa para su separación final en el e"tractor de niebla. 'n esta sección, las fases circulan a baja %elocidad y poca turbulencia.

%.< S!cci+n *! !,a)aci+n *! &a 3a! &70ui*a ,o) #)a=!*a* NELSON URISTA SACARI

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1ecibe todo el líquido separado en todo el recipiente. 'n esta sección e"iste una coalescencia entre las

fases

líquidas

debido

a la

fuerza de

gra%edad,

separ!ndose el gas disuelto en el líquido, la fase líquida li%iana (hidrocarburos) y la fase líquida pesada (generalmente agua).

.< E")ac"o) *! ni!/&a $ueden ser de malla o de %anos, sir%en para retener las peque+as gotas de líquido que se arrastran en la corriente de gas. Dichas gotas se impregnan en las mallas, coalesciendo en gotas m!s grandes, las cuales caen por gra%edad a la parte inferior  del recipiente.

Fi#. ; $artes de un separador 

Fu!n"!$ #acilidades de superficie en la industria petrolera ( 'duardo . guirre) 2.;.2 C&ai3icaci+n *! S!,a)a*o)! Los separadores se clasifican seg-n los par!metros mencionados a continuación> 

onfiguración



$resión de operación

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 plicación

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