FS U1 101D Estaciones de Flujo

1Estaciones de FlujoEstaciones de FlujoEstaciones de Flujo

Ing. Nelson Cabrera Marz, [email protected]

UDABOL SCZMarzo-Abril 2014

Modulo Facilidades de Superficie

Diplomado en Produccin de Hidrocarburos

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Unavezqueelcrudollegaalasuperficie,esteserecolecta mediante procesos asociados al manejo decrudo, el gas se separa para ser transferido a lasplantas de compresin, mientras que el crudo esbombeadoalospatiosdetanquesparasuadecuacinydistribucin.Las ESTACIONES DE FLUJO juegan un papel muyimportante en toda esta cadena, diseadas para ladistribucin del crudo hacia las diferentes reasdondeser llevadoelcrudoproducido.Losdiferentestiposdecrudorecolectadosquelleganalasestacionesdeflujo,sontransferidosatravsde tuberas hacia los patios de tanques, dondefinalmentesealmacenatodalaproduccindepetrleode una determinada rea, con el objeto de sertratado, eliminndose el agua y colocando el crudobajoespecificacionescomercialesparalaventa.

Introduccin

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Un conjunto de equipos interrelacionados para recibir, medir, almacenar temporalmente y bombear los fluidos provenientes de los pozos ubicados en sus alrededores.

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

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Por otra parte el gas que sale por el tope de los separadores y va al depurador, donde deja los residuos de crudo que pudo haber quedado en la separacin, despus de que el gas es obligado a pasar por un filtro Demister (Desnebulizador), el gas limpio el cual debe estar lo suficientemente libre de lquidos es enviado por las tuberas a los sistemas de recoleccin de gas, y luego hacia las plantas compresora o miniplantas. El gas luego de ser comprimidoes utilizado para incrementar presin en los yacimientos, as como tambin es utilizado para el levantamiento artificial de (crudo) o gas lift. Parte de este mismo gas a alta presin es enviado a refineras y plantas elctricas para ser usado como materia prima o combustible, as tambin para uso industrial y domestico.El segundo cabezal es exclusivo para la ejecucin de pruebas de pozos el cual esta conectado a un separador de prueba; aqu se produce la separacin de crudo gas, adems de llevar el conteo de crudo y gas por da, en donde son medidos por instrumentos especiales que permiten cuantificar el volumen de liquido que semaneja durante un periodo preestablecido.

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Estacin de flujo

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Estacin de flujo

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Estacin de flujo

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Un simple sistema de Produccin

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Etapas de Produccin

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Etapas de Produccin

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Instalacincompuestaportanques,bombasytuberasdondese recolecta la produccin de varios pozos para enviarlaposteriormente a otros sitios segn las operaciones que serealicen.

Lnea de Flujo: Tubera utilizada Para conducir Uno o msfluidos entre diferentes instalaciones o pozos dentro deCampospetrolerosydegas.

Sellamalneadeflujoalespaciodereservoriorecorridoporelfluido contenido cuando se pone a producir un pozo. Laslneas de flujo pueden ser mapeadas para generar undiagramaquemuestrecomosedesplazanlosfluidos.

Etapas de Flujo: Definicin

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Recolectar la produccin de los diferentes pozos deunadeterminadarea.

Separar la fase liquida y gaseosa del liquidomultifasico provenientedelospozosproductores.

Medir laproduccindepetrleo,aguaygasdecadapozoproductor.

Proporcionar un sitio para el almacenamientotemporaldepetrleo.

Bombear elpetrleoapatiodetanques.

Estaciones de Flujo. Funciones

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Cabezal(Mltiple)ocandeproduccinLneasdeflujoSeparadordeproduccinGeneralSeparadordePruebaDepuradordegasCalentadoresocalderas(paracrudospesados)BombasdecrudoBombasInyeccindequmicaEquipos auxiliares (instrumentos demedicin,vlvulas,etc).

Estaciones de Flujo. Componentes Bsicos

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Tanquesalmacenamiento

decrudoLneaapatiodeTanques

Separadoresgenerales

Separadoresdeprueba

Lneasdealimentacindefluidosbifsicos

Mltiplesde

produccin

SalidasgasSalidasgasaplanta

Salidasgasaplanta

Depurador

Estaciones de Flujo. Equipos

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Estaciones de Flujo. Ubicacin

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1.Recoleccindefluidos(mezcladecrudo,aguaygas).

2.Separacinliquido gas

3.Almacenamientotemporaldecrudoentanques.

4.Calentamiento(paracrudospesados).

5.Distribucindefluidos

Estaciones de Flujo. Procesos

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Desde el cabezal de cada pozo arranca la tubera deflujoque, tendidade losdiferentespozos, llegaaunadeterminada estacin de recoleccin, diseada pararecibirlaproduccindeciertonmerodepozosdeunreadeterminada, recibidaenuncabezal (mltiple)ocandeproduccin.

Lastuberasquesalendelospozossondiseadasparatransportar fluidos generalmente bifsicos, es decirmezcladelquidos(petrleoagua)ygas,endiferentesdimetros,seriesy rangosde trabajo,yseleccionadasalpotencialdeproduccin,caractersticasdelcrudoypresionesdeflujodelsistema.

Estaciones de Flujo. Proceso de Recoleccin de fluidos

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6 5,5km

10 7,2km

8 5,5km EF-15-3

VLC633

EF-8-310 5,5km

VLC387 PE-1-3

EF-1-4

EF-13-4

EF-27-3PE-2-4

EF-2-11

PE-1-4

SISTEMA DE MANEJO DE CRUDO UNIDAD DE EXPLOTACIONSISTEMA DE MANEJO DE CRUDO UNIDAD DE EXPLOTACION

Estacin de Flujo

Plataforma de Empalme

Planta Compresora

Lnea multifasica

Lnea F/S

Sistema de Bombeo

TDN

PE-8-4

BA-28

SIMBOLOGA

Mltiple de Produccin

6 4km

6 7km

EF-14-3 6 2,2km

8 2,2km

10 9km

8 1,km

10 2,9km

10 2,4km

20 2

6km

16 3,8km

10 2,3km

EF-12-4

10

1,8k

m

8

2,3k

m

10 2,2km

10 1,1km

161,3

Km

EF-12-4

MP22-118 4km

8 4km

MP 9-48 1,86km

MP2-4

12 9km

Lneastotalesdecrudos:19Longitudtotal:93,2Km

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SISTEMA DE RECOLECCION DE GAS DE BAJA PRESION UNIDAD DE EXPLOTACSISTEMA DE RECOLECCION DE GAS DE BAJA PRESION UNIDAD DE EXPLOTACIONION

14 1,4Km

14 7,4Km

18 2,3Km

16 1,4Km

30 1,1Km

LAGO 1

6 6,4Km

147,0K

m14 6,4Km

30 22Km

PE-8-3

16 6,1KmEM-2

24 9,4KmEM-3

24 6,9Km

16 3,2Km

20 3,6Km

16 6,9Km

24 6,9Km

30 1,5Km

30 1,8Km

16 1,4Km

Estacin de Flujo


Planta Compresora

Recorrido del Gas

EF-12-4

EF-27-3PE-2-4

UNIGAS

EF-13-4

EF-1-4

EF-15-3

EF-8-3

VLC387

PE-1-4

TDN

EF-14-3

EF-2-11

SIMBOLOGA

Mltiple de Produccin

16 2,1km

142,1k

m

102,1k

m

24 4,4Km

20 12,4 Km.16 12,4 Km.

30 19Km

TRANSFERENCIA CON LAGOCINCO

TRANSFERENCIA CON CSL

TRANSFERENCIA CON BACHAQUERO

20 0,5Km

PC-6

EFBA-28

EF-1-8

PE-1-5

Lneatotaldecrudo:26Longitudtotal:158,1Km.

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4 1,4Km

UNIGAS

10 2,2Km

BACHAQUERO LAGO

Mltiple de Gas


Recorrido del Gas

PC-6

6 5,3Km

MG-8-38 5,4Km

8 0,1Km

MG-14-3B 8 7,5Km

MG-14-3A8 7,5Km

6 7,5Km

MG-15-3

12 1,8KmEM-4

12 4,5Km6 5Km

12 16Km

PE-1-3

12 5Km

MG-27-3

6 1,5Km

Segregacin

6 1,5Km

LAMAR

MG-13-4

6 1Km

MG-12-4

4 2Km

MG-2-11

MG-22-11

4 5Km

PE-2-4

SISTEMA DE DISTRIBUCION DE GAS DE ALTA PRESIONSISTEMA DE DISTRIBUCION DE GAS DE ALTA PRESIONUNIDAD DE EXPLOTACIONUNIDAD DE EXPLOTACION

MG-9-44 1Km

Planta Compresora

10 50Km

SIMBOLOGA

BACH1-45

LAGO 1

12 3,4Km

MG-1-4

12 1,5Km

EF-1-4

12

Lneatotaldecrudo:23Longitudtotal:155,1Km.

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Mltiplederecoleccin

Enlaestacindeflujoyderecoleccin,elmltiple de produccin representa unsistema de recibo al cual llega elflujoducto de cada uno de los pozosproductoresasignadosaesaestacin.

El mltiple facilita el manejo de laproduccin totalde lospozosquehadepasarpor los separadores como tambinel aislamiento de pozos para pruebasindividualesdeproduccin (cuantificarsuproduccindiaria).

Por medio de las interconexiones delsistema y la disposicin apropiada devlvulas, se facilita la distribucin, elmanejoyelcontroldelflujodelospozos.


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MltipledeRecoleccinLneadePrueba

LneadeGeneral

CompuestodeLneasyVlvulas.

LneaGeneral: Tubo demayor dimetro(8 10 in) en el cual se recolecta laproduccindelospozosquellegaalaE.F;Cuandoexistendosetapasdeseparacinse considera la presin de trabajo (alta(100 200psia)ybaja(0110psia)).

Lneadeprueba:Menordimetro (2 6in)usadaparaaislar laproduccindeunpozoymedirsuproduccinindividual.


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Unavezrecolectadoelpetrleo,estesesometeaunproceso dentro de un recipiente denominadoSeparador,enel cualelgasyel liquido (petrleoyagua)seseparanadeterminadapresin.

El gas sale por la parte superior del separador ymientras que el liquido va por la parte inferior delmismo.

El flujo del pozo consiste preponderantemente depetrleo,alcualest asociadounciertovolumendegas: (RGP), que se mide en m3 de gas por m3 depetrleo producido o en pies cbicos de gas porbarril de petrleo producido, a condicionesestipuladas en la superficie. Adems, el flujo depetrleoygaspuedemostrarlapresenciadeaguayde sedimentos procedentes del yacimientoproductor.

Estaciones de Flujo. Proceso de Separacin de fluidos

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Separadores

Para realizar la separacindelgasdelpetrleo seempleanseparadoresdeltipoverticalyhorizontal,cuya capacidad para manejar ciertos volmenesdiariosdecrudoydegas,adeterminadaspresionesyetapasdeseparacin.

Los separadores se fabrican de acero, cuyascaractersticas corresponden a las normasestablecidas para funcionar en etapas especficasde alta,medianaobajapresin. En la separacindegasypetrleoesmuy importanteconsiderar laexpansin que se produce cuando el gas sedesprende del petrleo y la funcin quedesempea lapresin.Adems, en el interior delseparador, a travs de diseos apropiados, debeprocurarse elmayor despojo de petrleo del gas,demaneraqueelgassalgalomslimpioposibleyselogrelamayorcantidadposibledepetrleo.


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RequerimientosdeunSeparador

La energa que posee el fluido al entrar al recipiente debe ser controlada. Las tasas de flujo de las fases lquida y gaseosa deben estar comprendidas dentro de ciertos lmites, que sern definidos a medida que se analice el diseo. Esto hace posible que inicialmente la separacin se efecte gracias a las fuerzas gravitacionales, las cuales actan sobre esos fluidos, y que se establezca un equilibrio entre las fases lquido-vapor. La turbulencia que ocurre en la seccin ocupada por el gas debe ser minimizada. La acumulacin de espuma y partculas slidas contaminantes ha de ser controlada.Las fases lquida y gaseosa no se deben poner en contacto una vez separadas..


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Las salidas de los fluidos necesitan estar provistas de controles de presin y/o nivel.Las regiones del separador donde se pueden acumular slidos deben, en lo posible, tener las previsiones para la remocin de esos slidos. El separador requiere vlvulas de alivio, con el fin de evitar presiones excesivas, debido a diferentes causas, por ejemplo: lneas obstaculizadas. El separador debe estar dotado de manmetros, termmetros, controles de nivel, visibles; para hacer, en lo posible, revisiones visuales.Es conveniente que todo recipiente tenga una boca de visitas, para facilitar la inspeccin y mantenimiento



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Honeywell

F1 F2 F3

Honeywell

F1 F2 F3


Boquilladeentrada

Boquilladesalida

BocadeVisita

VlvuladeAlivio

Salidadeliquido

Medidordeflujo


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ClasificacindelosSeparadores

Segnsufuncin:

Separadores de ProduccinGeneral, recibe los fluidosprovenientesde la lneadelmltiple de produccingeneral.

SeparadordePrueba,recibela produccin de un solopozo con el objeto de sermedida.


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Segnsuconfiguracin:

EsfricosyCilndricos(PuedenserverticaluHorizontal).

Separador Caractersticas

Vertical Mayor espacio para la liberacin del gas en la parte superior.Normalmente empleados cuando la relacin gas o vaporlquido es alta y/o cuando se esperan grandes variaciones en el flujo de vapor/gas.Puede manejar mayor volumen de crudo, produciendo menos espuma.Puede manejar grandes cantidades de arenas.Facilidad en remocin de slidos acumulados en el fondo.Requieren de mucho espacio vertical para su instalacin


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Separador Horizontal

Caractersticas

Normalmente empleados cuando la relacin gas vaporlquido es baja.Requieren de poco espacio vertical para su instalacin.Requieren menor dimetro, que un separador vertical, para una capacidad dada de gas.Manejan grandes cantidades de lquido, fuertes variaciones en la entrada de lquido, Difcil remocin de slidos acumulados (Necesidad de inclinar el recipiente aadir internos como tuberas de lavado).Mayor rea para dispersin de espuma y crudos emulsionados.



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Depuradores de Gas

Luegoquesegenera laseparacinprincipal, la lneadegas resultantesquesale,pasaaotrotipodeseparadorllamadodepuradordegas,elcualtiene como funcin bsica la de remover pequeas cantidades delquidosdeestamezclapredominantementegaseosa.

Losdepuradores de gas son bsicamente un separador de gaslquido,que solo manejan los volmenes de liquido contenidos en el gasprocesadoensusistema(pocoliquido).

Losdepuradoresestndiseadospara trabajaraunvolumenypresinconstantedetalmaneraqueelgasseamsseco,paraevitarelenvodeliquido a las plantas compresoras. Aguas abajo de los depuradores sepuedeefectuarlamedicindelgastotalmanejadoenlainstalacin.


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Momentum (CantidaddeMovimiento)Fluidos con diferentes densidades tienen diferentes momentum. Si unacorriente de dos fases se cambia bruscamente de direccin, el fuertemomentum o la gran velocidad adquirida por las fases, no permiten que lapartculasde la fasepesada semuevan tan rpidamente como lasde la faseliviana,estefenmenoprovocalaseparacin.FuerzadegravedadLas gotas de lquido se separan de la fase gaseosa, cuando la fuerzagravitacional que acta sobre las gotas de lquido esmayorque la fuerza dearrastre del fluido de gas sobre la gota. Estas fuerzas definen la velocidadterminal, la cualmatemticamente se presenta usando la ecuacin siguiente(Perry,5ta.Ed.):

CoalescenciaLasgotasmuypequeasnopuedenserseparadasporgravedad.Estasgotasseunen,pormediodelfenmenodecoalescencia,paraformargotasmayores,lascuales se acercan lo suficientemente como para superar las tensionessuperficialesindividualesypoderdeestaformasepararseporgravedad.

( )3

4C

dgV

g

glpt

=

Estaciones de Flujo. Principios de Separacin de fluidos

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CrudosEspumosos: laespumaescausadapor las impurezasyelaguapresenteenelcrudoquenoseharemovidoantesquelacorrientelleguealseparador.

Dificultadelniveldeliquido.Es obstculo para obtener velocidades optimas de gas yliquidoporelvolumenqueocupa.Posibilidad que tanto el gas como el liquido salgan delseparadorconespuma.

Arena:Causa:Taponamientodedispositivosinternos.Erosin,cortedevlvulasylneas.Acumulacindearenaenelfondo

Estaciones de Flujo. Problemas Operaciones en Separadores

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Emulsiones: suele ser un problema en separadores trifasicos.Cuandoexistetendenciaa la formacindeemulsiones,eltiempodeasentamiento requeridoparaobtener la separacinaceptableaguacrudo puedenserapreciables,muchasvecesmayorpara laseparacin gasliquido. Algunas veces se remueve el aguacrudosinsepararyluegosometerlosadeshidratacinoinyectarqumica(demusificantes).

Escapesdegasenelliquido:Debidoa:BajoniveldeLiquido.Efectovrtice.Fallaencontrolesdenivel.

Estaciones de Flujo. Problemas Operaciones en Separadores

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MLTIPLEDEPRODUCCIN

LNEADESALIDADELGAS

SEPARADORESGENERALES

SEPARADORDEPRUEBA

GASHACIAPLANTA

DEPURADORDEDEPURADORDEGASGAS

Estaciones de Flujo. Procesos - Resumen

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FS U1 101D Estaciones de Flujo

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