conceptos de instalaciones superficiales de produccion i_v2

8/13/2019 Conceptos de Instalaciones Superficiales de Produccion I_v2

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Instructor: Ing. David Villalobos


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PROGRAMACION DEL CURSO

Pre- test

Contenido

Objetivos

Introduccin

Desarrollo

Post- test


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1.Introduccin

1.1 El Sistema de Produccin

1.1.2 Proceso de Produccin

1.1.2.1.Mtodos de Produccin

1.2. Flujo Multifasico en Tuberas1.2.1 Flujo de Fluido en el Pozo y en la Lnea de Flujo

1.3.Propiedades Fsica de los Fluidos

1.3.1 Viscosidad

1.3.2 Viscosidad Absoluta o Dinmica

1.3.3 Viscosidad Cinemtica1.3.4 Densidad

1.4. Regimenes de Fluidos en Tuberas : Laminar y Turbulento

1.4.1 Numero de Reynolds

1.5. Ecuacin Fundamental de Flujo de Fluidos en una Tubera

1.5.1 Ecuacin de Bernoulli

Contenido


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2.Fases

2.1 Concepto2.2.Clase de Sistema2.3 Ecuacin de Estado

3. Manejo de Crudo en Estaciones Recolectoras

3.1 Estaciones Recolectoras Convencionales3.1.1 Descripcin de Equipos3.1.2 Operacin

3.1.3.Diagrama de Flujo3.2 Estaciones Recolectoras de Nuevas Tecnologas3.2.1 Descripcin de Equipos3.2.2 Operacin3.2.3 Diagrama3.2.4 Ventajas Desventajas del uso d esta nueva tecnologa

Contenido


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4. Separacin Bifsica y Trifsica

4.1.Separadores Bifsico,4.1.1 Operacin4.1.2 Componentes internos, partes,

4.1.3.Clasificacin. Dimensionamiento.4.2. Separadores Trifsicos

4.2.1 Operacin4.2.2.Componentes internos, parte,4.2.3.Clasificacin , Dimensionamiento.

4.3. Eliminadores de agua libre (FWKO),4.3.1 Principios de funcionamiento,4.3.2 Operacin, Aplicacin, criterios de seleccin.

4.4 Separadores API,4.4.1 Principios de operacin,4.4.2 Componentes, Tipos,

Contenido


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4.5 Separadores de placas4.5.1 Descripcin4.5.2 Funcionamiento

4.6 Tanques Desnatadores4.6.1 Descripcin

4.6.2 Funcionamiento4.7.Unidades de flotacin.4.7.1 Descripcin4.7.2 Funcionamiento

5. Calentamiento del Aceite en Instalaciones de Superficie

5.1 Calentamiento de crudo:5.1.1.Propsito, ventajas y desventajas,5.1.2.Aplicacin, clculo de capacidad de calentamiento requerida,5.1.3 Diagnostico de necesidades de calentamiento.5.1.4.Tipos de calentamiento,5.1.5. Eficiencia de calentamiento

Contenido


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6. Tratamiento del Crudo con Sistema de Separacin

6.1. Teora de las emulsiones:6.1.1 Definicin, origen6.1.2 Clasificacin, tipo, accin de productos demulsificantes.

6.2. Factores que influyen en la estabilidad de las emulsiones:

6.2.1 Viscosidad, temperatura, reposo, tamao de la partcula,6.2.3.Contenido de agua en crudo, PH, Edad de las emulsiones.

6.3. Mtodos de deshidratacin:6.3.1.Mtodos Qumicos (Inyeccin de qumica deshidratante),6.3.2 Mtodos Mecnicos (Calentamiento, Lavado, Reposo), Mtodo

elctrico.)6.4. Equipos de deshidratacin, Principios de operacin, Aplicaciones,

6.4.1. Equipos de calentamiento.

6.4.2. Tanques Deshidratadores estticos.6.4.3. Tanques de Lavado.6.4.4. Tratadores verticales y horizontales.

Contenido


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6.4.5. Deshidratadores Electrostticos

6.4.6. Equipos de Desalacin.6.5. Variables de control del proceso de deshidratacin.

6.5.1 Causas principales que inciden en la desviacin del proceso dedeshidratacin

6.5.2.Acciones preventivas y correctivas

6.5.3 Diagrama causa efecto de procesos representativos.

Contenido


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7. Almacenamiento

7.1. Clasificacin de Tanques de Almacenamiento7.1.1Tanques de techo fijo,7.1.2.Tanques de techo fijo con membrana flotante7.1.3 Tanques de Techo Flotante

7.2 Elementos que conforman un tanque de almacenamiento7.2.1.Sistema de drenaje, sistema de medicin7.2.2 Vlvulas de Venteo Presin Vacio, Diseo , Funcionamiento,7.2.3 Sistema de flotacin del techo,7.2.4.Boca de aforo, sistema de succin, sistemas perifricos, sistemas de

proteccin7.2.5 Facilidades de Drenajes de tanques ( drenaje manual, drenaje

automtico, equipos de control de drenajes )7.3 Perdidas por Evaporacin.

7.3.1 Perdidas por Evaporacin en tanques de techo fijo y techo flotante7.3.2 Perdidas por Movimiento

Contenido


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8. Medicin8.1. Medicin en tanques (Medicin Esttica)8.1.1. Medicin de nivel en tanques

8.1.1.1Medicin Directa8.1.1.2 Medicin Indirecta

8.1.2 Ejercicios

8.2 Determinacin de Agua Libre .8.2.1 Mtodos de aplicacin.8.2.2 Ejercicios

8.3. Determinacin de Temperatura.8.3.1. Concepto8.3.2. Norma de Aplicacin

8.3.3. Procedimiento8.3.4 Ejercicios

8.4 Toma de muestra de crudo en tanques8.4.1.Muestras de nivel8.4.2.Muestra corrida,8.4.3 Muestra Compuesta,

8.4.4.Toma muestras automticos,

Contenido


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8.5. Determinacin en Laboratorio de la Gravedad API y Contenido de A&Saplicacin de mtodos de anlisis ( Ejercicios )

8.6. Determinacin del volumen de crudo neto (Correccin de la gravedadAPI por temperatura y contenido de agua. ) Ejercicios

9. Transporte de Crudo

9.1 Transferencia de Crudo en la Misma Instalacin9.2 Transferencia de Crudo entre Instalaciones9.3 Control de las Especificaciones de la Calidad del Crudo para entrega a

Clientes9.4 Elaboracin de Mezclas9.5 Metodologa a aplicar9.6 Ejercicios de Aplicacin

10. Bombeo10.1 Introduccin a los sistemas de Bombeo de Crudo10.2 Clasificacin de las Bombas segn su aplicacin10.3 Tipos de Bombas10.4 Arreglo de los sistemas de Bombeo

10.4.1 Ejercicios

Contenido


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10.5 Proteccin del sistema de bombeo (Sistemas de seguridad deproteccin de oleoductos, bombas, tanques de almacenamiento,)

10.6 Control del Bombeo

11. Medidas de Seguridad en la Industria Petrolera

11.1 Procedimientos Operacionales.11.2 Procedimiento para sacar fuera de servicio tanques dealmacenamiento

11.3 Medidas de seguridad para personal de medicin de tanques

Contenido


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ObjetivosProporcionar al participante las herramientas necesarias que lepermitan:

El conocimiento del sistema de produccin desde el yacimiento hasta

la adecuacin de crudo para su disposicin final

Conocimiento de todos los equipos asociados a las instalaciones deSuperficies

Manejo Optimo y Adecuacin de los volmenes de crudo y agua a fin

de lograr la calidad requerida para su disposicin.

Asegurar en Calidad y Cantidad de los volmenes de crudos

extrados, mediante la cuantificacin adecuada, utilizando mtodos de

medicin esttica y dinmica.


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ESTACINDE FLUJO

LNEASDE

FLUJO

DESHIDRATACIN / ALMACENAMIENTO

100000Bls

100000Bbl.

Recolec ta rProducir Transportar AlmacenarTratar

CABEZAL DEL

POZO

POZOINYECTOR

TRATAMIENTO DE AGUAS

VAPOREMBARQUE

CL

IENTE

COMPRESINPLANTA DE

INYECCIN Y DISTRIBUCIN

DE GAS A ALTA PRESIN GAS AVENTAS

PROCESAMIENTO

YACIMIENTO


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La industria petrolera esta orientada a la explotacin,

produccin y comercializacin de los hidrocarburos y sus

derivados en el mercado nacional e internacional a

satisfaccin de sus clientes; en consecuencia una industria

tan compleja requiere de procesos que simplifiquen su

accin en mantener su competitividad dentro del mundo

globalizado.

INTRODUCCION


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Uno del proceso ms importante de la industria del petrleo

corresponde a las instalaciones superficiales, lo cual

poseen varios sub. procesos, como la separacin gas-

liquido, el bombeo ,el almacenamiento y deshidratacin del crudo as como la

medicin de los hidrocarburos, el manejo del hidrocarburo desde las

estaciones de flujo

en los campos de produccin hasta su punto final de

destino.

Se comenzara con un estudio completo sobre los fluidos de

produccin, donde se detallan cada uno de los ellos para


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determinar sus caractersticas con la que podemos

disponer y detallar sus ventajas.

Existen varias razones que justifican por que el crudo es

comercializado en base a su gravedad, el crudo de mayor

gravedad demanda mayores precios y la presencia de agua

es un elemento indeseable que debe ser eliminado, bajo

este punto de vista se estudiaran las emulsiones, los

factores que influyen en su estabilidad, la viscosidad,

temperatura y la aplicacin de mtodos qumicos o

Mecnicos.


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El agua presente en el crudo, es un elemento no deseado, es un contaminante y

por lo tanto debe ser eliminada,

estudiaremos los mtodos qumicos y mecnicos para su

tratamiento, antes de su disposicin final.


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!" $%$&!'( )! *+,)-..%,/

El sistema de produccin, esta formado por el yacimiento, la completacion, el

pozo y las facilidades de superficies. El yacimiento es una o varias unidades

de flujo del subsuelo creadas o interconectadas por la naturaleza, mientras

que la completacion (Perforaciones o Caoneo), el pozo y las facilidades de

superficies, infraestructura construida por el hombre para la extraccin,almacenamiento, medicin, tratamiento y transporte de los hidrocarburos

extrados de los yacimiento


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*+,.!$, )! PRODUCCION

El proceso de produccin en un pozo de petrleo, comprende el recorrido de

los fluidos desde el radio externo de drenaje en el yacimiento hasta el

separador de produccin en la estacin de flujo.

Existe una presin de partida de los fluidos en dicho proceso que es la presin

esttica del yacimiento Pws, y una presin final o de entrega que es la presin

del separador en la estacin de flujo Psep.


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'!&,),$ )! PRODUCCION

Cuando existe una tasa de produccin donde la energa con la cual el

yacimiento oferta los fluidos, en el nodo, es igual a la energa demandada por

la instalacin ( Separador y conjunto de tubera, lneas), se dice entonces que

el pozo es capaz de producir por FLUJO NATURAL.

Cuando la demanda de energa de la instalacin , en el nodo, que siempre

mayor que la oferta del yacimiento para cualquier tasa de flujo, entonces se

requiere el uso de una fuente externa


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'!&,),$ )! PRODUCCION

de energa con fines de levantar los fluidos desde el fondo del pozo hasta el

separador, es lo que se denomina mtodo de LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL

Entre los mtodos de levantamiento artificial de mayor aplicacin en la

industria petrolera se encuentran : Levantamiento Artificial por Gas, (L.A.G),Bombeo Mecnico (B.M.C), por cabillas de succin, Bombeo Centrifugo

Sumergible (B.E.S), Bombeo de Cavidad Progresiva (B.C.P) y Bombeo

Hidrulico.(B.H.R).


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FLUJO MULTIFASICO EN TUBERIASEl estudio del flujo multifasico en tuberas permite estimar la presin requerida

en el fondo del pozo para transportar un determinado caudal de produccin

hasta la estacin de flujo en la superficie. El objetivo del presente desarrollo,

nos permitir determinar mediante correlaciones de flujo multifasico en

tuberas (FMT), la habilidad que tiene un pozo para extraer fluidos delyacimiento.

Flujo de fluidos en el pozo y en la lnea de flujo.

Durante el transporte de los fluidos desde el fondo del pozo hasta el

separador en la estacin de flujo, existen perdidas de energa tanto en el pozo

como en la lnea de flujo en la superficie.


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La fuentes de perdidas de energa provienen de los efectos gravitacionales,

friccin y cambios de energa cintica.

Propiedades Fsica de los Fluidos

La solucin de cualquier problema de flujo de fluidos requiere un

conocimiento previo de las propiedades fsicas del fluido en cuestin, Valores

exactos de las propiedades de los fluidos que afectan a su flujo,principalmente la viscosidad y el peso especifico, han sido establecidos por

muchas autoridades en la materia para todos los fluidos utilizados

normalmente .


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Viscosidad.La viscosidad expresa la facilidad que tiene un fluido para fluir cuando se le

aplica una fuerza externa.

Viscosidad Absoluta o Dinmica.

La unidad de viscosidad dinmica en el sistema Internacional (SI) es el PascalSeg (Pa s) .

Viscosidad Cinemtica.

Es el coeficiente entre la viscosidad dinmica y la densidad, en el SI es el

metro cuadrado por seg. (m2 seg ) . La unidad CGS correspondiente es elStoke (St) con dimensiones de cm2 seg. y el centiestoke (cSt) 10 2 stoke que

es el submltiplo mas utilizado


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Densidad.La densidad de una sustancia es su masa por unidad de volumen, la unidad de

densidad en el sistema internacional (SI) es el kilogramo por metro cbico y se

denota (Rho)

Volumen Especifico.

El volumen especifico es el inverso de la densidad, y sus unidades son m3 Kg


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Regmenes de Flujo de Fluidos en Tuberas: Laminar y Turbulento.Numero de Reynolds.

Las investigaciones de Osborne Reynolds han demostrado que el rgimen de

fluidos en tuberas, es decir, si es laminar o turbulento, depende del dimetro de

la tubera, la densidad , la viscosidad del fluido y de la viscosidad del flujo, el

valor numrico de una combinacin adimensional de estas cuatro variables,

conocido como el numero de Reynolds, puede considerarse como la relacin de

las fuerzas dinmicas de la masa del fluido respecto a los esfuerzos de

deformacin ocasionados por la viscosidad.


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El numero de Reynolds es :

Donde :

Dimetro interno de la tubera ( pulgadas)

Velocidad media del fluido ( pie/seg.)

Densidad del fluido ( lbs/pie3)

Viscosidad del fluido en centipoise.


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Para estudios tcnicos, el rgimen de flujo en tuberas se considera como

laminar si el numero de Reynolds es menor de 2.000 y turbulento si el numero

de Reynolds es mayor a 4.000. Entre estos dos valores esta la zona

denominada donde el regimen de flujo es impredecible, pudiendo

ser laminar, turbulento o de transicion, dependiendo de muchas condiciones .

Flujo Laminar Flujo en ZonaCritica

Flujo Turbulento


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Ecuacin Fundamental de Flujo de Fluidos en una Tubera

La ecuacin de Bernoulli es una ecuacin fundamental en la dinmica de

los fluidos y es una forma de la conservacin de la energa mecnica

aplicada a la circulacin de un liquido en estado estacionario o permanente

, fue deducida por Daniel Bernoulli en 1.738.

Varios son los problemas prcticos que pueden ser analizados y resueltos

como por ejemplo el calculo de la altura efectiva de una bomba, el calculo

de tuberas de oleoductos, tuberas de agua, el estudio de la circulacin

sangunea y algunas otras aplicaciones


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Fase Se define como cualquier porcin

homognea de materia, tanto en su

composicin como en su estructura,

fsicamente diferenciable y separadas por

superficies bien definidas de otras fases

Conforman un sistema de tres fases: slido,

lquido y gas.


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Clase01 $2341563


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Grfico donde se representa la Presin contra la Temperatura,mostrando las condiciones bajo las cuales varias fases de una

sustancia pura pueden estar presentes

Diagrama Presin - Temperatura


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Ecuaciones de Estado

Funciones Matemticas que relacionan las Propiedades Termodinmicas,

reproduciendo las Condiciones de Equilibrio de diversos Sistemas.

Las variables de una Ecuacin de Estadoslo dependen de las condicionesen que se encuentra el sistema en un momento determinado

Se evalan propiedades de sustancias puras y de mezclas, tales como:

Densidad de las fases lquida y vapor

Presin de vapor

Propiedades crticas Relaciones de equilibrio, entre otros


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Los Gases Ideales son relacionados con las ley de Boyle-Charles, la cual

relaciona P y V directamente con la T.

Si a esta ecuacin se le adiciona proporcionalmente la constante R

normalmente llamada la constante universal de los gases,el resultado prcticoes lo que se conoce el concepto de la Ecuacin de Estado para Gases

Ideales.

!"#$%

Ecuaciones de Estado para Gases Ideales


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Ecuaciones de Estado para Gases Reales

Existen un gran nmero de ecuaciones que describen un el comportamiento

de un gas real, las cuales son empricas y se relacionan a un set de data

usando una o mas constantes empricas.

Correlacin de Van der Waals

donde a y b son constantes de correlacin y dependen del tipo de gas y

!"&'

%

2

es el volumen molar

!"#($%


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Cambios de Estados en la Tubera de Produccin


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Hidrocarburos lquidos ycondensados

Gas

Agua

Slidos

FLUIDOS DE PRODUCCIN


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CLASIFICACIN DE LOS CRUDOS Segn Rango de grados API

TIPO DE CRUDO GRAVEDADCrudos livianosCrudos medianosPesadosExpresados

30,0 - 40,122,0 - 29,910,0 - 21,99,9 - 0 menos y viscosidadmayor de 10.000 centipoises

bajo condiciones de yacimiento

Samaria Luna


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GAS

Los hidrocarburos gaseosos se producen asociados al crudo en dos formas:

Libre: Es aquel que se encuentra separado de la fase lquida, bajo lascondiciones presin y temperatura en los equipos de superficie.

Disuelto:Se encuentra en solucin en el crudo, pero por sus caractersticasy bajo las condiciones de presin y temperatura de los equipos de superficiepuede lograrse la separacin gas- lquido.

La liberacin de este gas se acelera con la reduccin de la presin del sistema.

Entre ms gas tengas en tuberas ms problemas con

la cada de presin por que el gas se expande


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AGUAEl Agua asociada con la produccin de crudo se puede hallar presente dediferentes maneras, segn su grado de Mezcla.

Agua Libre

Esta agua se incorpora al crudo a causa de la agitacin a la que estsometido durante el proceso para sacarlo del subsuelo. La mezcla es muyinestable y se mantendr mientras exista turbulencia.

Dado que las fases no estn en ntimo contacto, su separacin requieresolamente un poco de reposo, por lo que los tiempos de decantacin (osedimentacin) son relativamente cortos.

Agua Emulsionada

A diferencia del agua libre, es la que permanece mezclada con el crudo sinsepararse cuando se deja reposo.

Algunas se inyectan, algunas ya las trae el pozo


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SLIDOS

Son partculas orgnicas e inorgnicas generadas en el proceso de produccinque se encuentran en los fluidos producidos, y que segn su naturaleza ytamao se pueden clasificar en:

Disueltos

Se encuentran en estado inico en el agua y se pueden determinarpor anlisis qumico.

Suspendidos

Son slidos de tamao relativamente grande, cuyo peso especfico permite que

se mantengan flotando en el agua. Se determinan usualmente mediante un

proceso de filtrado.


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http://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.hlcsac.com/hlc32.JPG&imgrefurl=http://www.hlcsac.com/hidrocarburos.htm&usg=__5-JkiLMMw-PiLbv8NQ6tTlcEqME=&h=422&w=317&sz=22&hl=en&start=7&um=1&tbnid=VvA2GSov-Siy7M:&tbnh=126&tbnw=95&prev=/images%3Fq%3Dseparadores%2Bbifasicos%26hl%3Den%26um%3D1http://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.hlcsac.com/hlc32.JPG&imgrefurl=http://www.hlcsac.com/hidrocarburos.htm&usg=__5-JkiLMMw-PiLbv8NQ6tTlcEqME=&h=422&w=317&sz=22&hl=en&start=7&um=1&tbnid=VvA2GSov-Siy7M:&tbnh=126&tbnw=95&prev=/images%3Fq%3Dseparadores%2Bbifasicos%26hl%3Den%26um%3D1


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MANEJO DE CRUDOS EN ESTACIONES

RECOLECTORAS

1. Estaciones recolectoras Convencionales

La estaciones recolectoras convencionales, estn diseadas para

manejar toda la produccin bruta provenientes de los pozos que

fluyen hacia ella, all, podemos encontrar mltiple de recibo de

produccin, separadores generales, separadores de pruebas,

Produccin Bruta: Todo lo que venga del pozo sin separarlo

Mallas: Filtros para colar la arena que aveces se van en el pozo y provoca

problemas en tuberas o separador


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tanques de almacenamiento temporal, bombas, inyeccin de

qumica para la deshidratacin, y toda la automatizacin

asociada a las operaciones de la estacin de flujo.

En la Estacin de Flujo convencional la corriente de petrleo que

llega provenientes de los pozos productores, se alinea al

separador general a travs del mltiple de produccin , donde

Hidrocarburos

Cabezal de recoleccin


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ocurre la separacin gas lquido. Un separador gas - lquido

tiene dos secciones bsicas, en la seccin superior el gas fluye

hacia arriba pasando a travs del tamiz, donde ocurre una

condensacin precipitando las gotas del lquido que caen

a travs del mismo hacia la fase liquida, en la seccin

inferior permite que las burbujas del gas en el liquido emerjan

pasando a la fase de gas,


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Inyeccin de QumicaDeshidratante

Mltiple deProduccin

Separador Ppal

Separador PruebaCalentador

Tanque de AlmacenamientoTemporal

Bombeo de Crudohacia el PDT

Gas hacia Plantas

Crudo haciaproceso

ESQUEMA ESTACION RECOLECTORA CONVENCIONAL

Separador Principal

Para hacer medicin; pruebas

de los pozos, lo ideal es que se

haga por 24 hrs


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Separador Vertical Bifsico


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1. Se cuenta con un recipiente o carcasa de acero cuyo tamao depende de la

capacidad requerida. El espesor de este casco de acero depende de la presin a la

cual se ha diseado,

2. Existe un espacio en el fondo del recipiente para la deposicin del lquido,

3. Espacio en la parte superior del recipiente para que el gas fluya despus

que ocurre la separacin de los lquidos,

4. Salida para el lquido cerca del fondo del separador. En esta salida se

instala una vlvula automtica (vlvula de control de nivel), la cual puede abrirse

cuando el nivel de lquido llega a un nivel predeterminado dentro del separador ycerrarse cuando dicho nivel ha bajado hasta otro punto predeterminado, permitir

un flujo continuo logrando que el nivel de lquido se encuentre en un nivel fijo

Descripcin de un Separador Bifsico


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Existe una conexin de drenaje en el fondo del recipiente con una vlvula

manual. Al abrirse la vlvula, se drenan las acumulaciones de agua, arena y

sedimentos del fondo del recipiente,

6. Visor de nivel en el exterior del separador para observar en donde se

encuentra elnivel de lquido dentro del recipiente,

7. Lnea de salida de gas en la parte superior del recipiente que va al sistema

colector de gas. En esta lnea se encuentran una vlvula de control de presin y

una vlvula de venteo, ambas se ajustan para mantener la presin deseada en

elseparador,

8. En la parte superior del separador se cuenta con un sistema que evita que la


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presin sea excesivamente superior a la presin de operacin. Esto puede

consistir en una vlvula de seguridad o alivio, tambin llamada de relevo, y un

disco rompible. Tal situacin puede aparecer como resultado del mal

funcionamiento de la vlvula de control (de nivel y/o presin).

9. Existen conexiones para la inyeccin de qumica antiespumante y

demulsificante, los cuales en ciertas ocasiones se hacen necesarios para

mejorar la separacin,

10. Tambin se cuentan con conexiones para manmetros y termmetros,

mediante los cuales el operador puede conocer las condiciones a las cuales se

esta realizando la separacin,

11. Un dispositivo adicional, el cual es usado para hacer mas efectiva la

separacin


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el extractor o eliminador de niebla, aunque existen muchas variantes, el ms

usado es el de malla.

que consiste en un tejido de materiales metlicos que proporciona una gran

superficie al flujo de gas hmedo. El objetivo de este dispositivo radica en

que se formen gotas de condensado en la superficie de la malla metlica

cuando pasa el gas hmedo a travs de ella y vuelvan a caer en el lquido

que se encuentra en el fondo del separador.


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2. Estaciones Recolectoras de Nuevas Tecnologas.

Para la optimizacin de las estaciones recolectoras existen

nuevas tecnologas que son perfectamente viables, esas nuevas

tecnologas a aplicar son:

Vlvulas Multipuertos, Los medidores de Flujos Multifasicos y la

Bombas Bifsicas.


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El actuador inteligente incorpora un PLC que permite programar

las operaciones de la vlvula multipuerto de acuerdo a las

necesidades, e incorporar todo tipo de control en cuanto a

mediciones .

En resumen permite automatizar totalmente una estacin de flujo

tanto en la parte de produccin de crudo como en las pruebas de

pozos.


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Vlvula Multipuerto


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Vlvula Multipuerto


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Vlvula Multipuerto


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Vlvula Multipuerto


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Vlvula Multipuerto

Colector de prueba o

medicin (lo ideal)

Colector de grupo general


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Mltiple con Vlvulas Multipuerto incorporadas


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Vlvula Multipuerto ( Seleccin Mltiple)


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Vlvula Multipuerto ( VSM )


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Mltiple de Produccin con Vlvulas Multipuerto


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Vlvula de Seleccin Mltiple


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Sistema Convencional

Sistema con VSM


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MULTIPLE DE PRODUCCION MOVIL


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2.2. Medidor de Flujo Multifasico.

A diferencia de los separadores convencionales, los medidores de flujo

multifasicos, miden continuamente el flujo de gas, petrleo y agua sin separar

fsicamente la corriente de flujo en fases de fluidos individuales. Los

medidores de flujo multifasicos reciben los fluidos trifsicos directamente

desde la lnea de flujo, realizan las mediciones e inmediatamente devuelvenlos fluidos a la lnea de flujo Estos medidores muestran los resultados de las

mediciones a los pocos minutos de ser puestos en operacin.

La cada de presin producida en los medidores de flujo multifasicos es

significativamente menor que la que se produce en los separadores

convencionales, lo que permite que las pruebas

Hace la funcin del separador de prueba. La

corriente de prueba entra al separador de prueba y

separa la mezcla y la manda a un tanque de

almacenamiento y se comienza a hacer la medicin

por medio de las alturas y para conocer el flujo queproduci el pozo por da


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2.2. Medidor de Flujo Multifasico.

De pozos se realicen en condiciones de produccin similares a las reales

Los medidores de flujo multifasicos ofrecen una amplia variedad

de caractersticas

El medidor es capaz de medir flujo de gas y liquido

Diseo no intrusivoMedicin bajo cualquier condicin de flujo

No lo afecta ambientes corrosivo

Ocasiona muy baja cada de presin a la entrada del fluido

Pueden manejar altos cortes de agua

Pueden manejar rangos de RGP hasta un 98%


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2.3. Bombas Bifsicas.

Como su nombre lo indica, las bombas bifsicas son aquellosequipos mecnicos que tienen la propiedad de poder impulsar

un fluido compuesto por fase gaseosa y por fase liquida.

El concepto bsico del funcionamiento

de una bomba bifsica es a travs

de la tecnologa de tornillo gemelos

(twins screw ) que no es mas que

el engranaje mecnico de dos

Maneja lquido y gas. No puede manejar mucho gas


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tornillos idnticos unidos entre si para impulsar el fluido .

Las bombas estn dispuestas con unas separaciones que

existen entre los tornillos para evitar cualquier contacto fsico

entre si y entre el cuerpo ( casing ) de la bomba. Estas

separaciones son altamente considerables dentro del diseo

y operacin de equipo, como por ejemplo las deflexiones de los

tornillos y las expansiones trmicas de los metales.


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La funcin fundamental de un separador, es la de separar los componentes

deseados del fluido (crudo, gas, agua, contaminantes) lo mas

completamente posible del conjunto de componentes que alimentan alseparador.

Separadores


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Segn el nmero de fases a separarSeparadores Bifsicos

Separadores Trifsicos.

Segn el Tipo de Fase a Separar.Separadores Gas Liquido

Separadores Liquido - Liquido

Separadores Liquido - Slido

Separadores Slidos - Slidos

Separadores Gas Liquido Solido.

Clasificacin de los Separadores

Segn los Procesos a SepararSeparadores Convencionales

Depuradores

Separadores Tipo Filtro

Separadores Tipo Pulmn

Tratadores Trmicos

Torre de Destilacin

Segn su Forma y Posicin

Separadores HorizontalesSeparadores Verticales.


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Son los separadores ms usados en la industria petrolera ycomprenden cuatro secciones fundamentales :

Seccin de separacin: donde el fluido entra y comienza la separacin

gas liquido.

Seccin de Fuerzas Gravitacionales: Donde estas fuerzas tienen unainfluencia fundamental en la separacin gas liquido.

Seccin de Extraccin de Neblina: donde se separan las minsculas

partculas de lquido que aun contiene el gas.

Seccin de Acumulacin de Liquido: donde los lquidos separados delgas se acumulan en la parte inferior del separador para luego sertransferido a los tanques de almacenamiento temporal.

Separadores Bifsicos

Segn el nmero de Fases a Separar


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SEPARADOR BIFASICO VERTICAL


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SEPARADOR BIFASICO HORIZONTAL


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Son similares a los separadores de dos fases, en este caso debe agregarse la

fase de separacin liquido liquido , as como los medios para remover el agua

libre , estos separadores reducen la carga en el equipo de tratamiento de

crudo, aumentan la capacidad de transporte en las tuberas y tambin ayudan a

mejorar la precisin de las mediciones de flujo.

Separadores Trifsicos

Segn el nmero de Fases a Separar

Oil Level ControlWater Level Control


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Es un recipiente que se utiliza para separar una mezcla de componentes en

una o dos corrientes, liquida y otra gaseosa. Generalmente las corrientes

liquidas contienen muy poco gas y la corriente gaseosa muy poco lquido.

Separador Convencional

Esta constituido por cuatros secciones:

Separacin

GravitacionalExtraccin de Neblina

Acumulacin de Lquidos

Segn los procesos a Separar


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Primera Seccin de Separacin

Comprende la entrada de los fluidos al separador, esta seccin permite

adsorber la cantidad de movimientos de los fluidos de alimentacin, en ella

tambin se controla el cambio abrupto de la corriente, lo que produce una

separacin inicial.




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Seccin de Fuerzas Gravitacionales



En esta seccin las fuerzasgravitacionales tienen unainfluencia fundamental, las gotas dellquido que contiene el gas sonseparadas al mximo.

Este proceso se realiza mediante elprincipio de asentamiento porgravedad. En este caso la velocidaddel gas se reduce apreciablemente


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Existen varios tipos de eliminadores de neblina entre los cualestenemos:

Tipos de aletas

Tipo de Mallas de Alambre

Tipo Centrfugo

Las mas utilizadas son las de tipo de malla de alambre, ya que estaconsiderada como poseedor de una eficacia de remocin de mas altaeficiencia. ( Ver seccin en el Separador )

Eliminadores de Neblina Tipo Malla



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Los depuradores son recipientes que no poseen capacidad para efectuar

una separacin gas-liquido cuando los volmenes de lquidos son apreciables

.

La funcin bsica de un depurador es remover pequeas cantidades de

lquido de una mezcla generalmente gaseosa.

Su diseo se fundamenta en la primera seccin de separacin,

donde predominan elementos de impacto para remover

partculas liquidas


Depuradores


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Este tipo de separador, puede recibir apreciable cantidad de liquido en

forma irregular ( flujo tipo oleaje) . Generalmente se instalan en sistemas de

recoleccin de gas o en sistemas de flujo bifsico.


Separador tipo Pulmn.


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Es un tipo de separador trifsico (crudo gas agua ) que adems posee

facilidades para filtrar y calentar los fluidos.

Normalmente trabaja a bajas presiones, y se utiliza en el tratamiento para

deshidratar crudos.


Separador tipo Tratador Trmico.


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100TRATADOR TERMICO



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Problemas operacionales ms comunes

Crudos espumosos

Como resultado de la incorporacin mecnica de gas dentro de una faseliquida, es la formacin de burbujas en las cuales la pelcula del liquido rodea un

volumen de gas que tiende a ascender

Ocasiona en el separador :

Dificultad para poder controlar el nivel del fluido.

Probabilidad que el fluido que salga del separador vaya mezclado con

espumaProblemas en la deshidratacin del fluido.

Separadores Gas - Lquido

Segn Tipo de Fase a Separar


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Problemas operacionales ms comunes

Presencia de Arena en el Crudo

Se debe tomar accin para detectarla y corregir a tiempo los

problemas que pueden causar, los mas comunes son:

Taponamiento de los dispositivos de control

Erosin y corte de vlvulas y lneas

Acumulacin en el fondo del separador, disminuyendo la

capacidad del mismo.Transferencia de esta arena a los PDT , causando graves daosa las instalaciones de superficie.




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Parafinas

Puede obstruir el eliminador de neblina, ocasionando que haya filtraciones en

el separador y que el gas sea transferido con el fluido al PDT.

Escape de Liquido o Gas.El escape de liquido o gas puede ocurrir por:

Formacin de Espuma

Problemas con la instrumentacin de nivel

Malla eliminadora de neblina obstruida

Obstruccin de la vlvula a la salida del separador.




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1. Cerrar la vlvula de salida del liquido

2. Verificar la presin de operacin del separador y as como la presin de

apertura de la vlvula de seguridad.

3. El control de bajo nivel debe desactivarse, antes de iniciar el arranque del

equipo.

4. El controlador de presin, se debe colocar al 75% de la presin normal de

trabajo.

5. Abrir muy lentamente la vlvula de entrada al separador para que lacorriente del fluido vaya entrando al separador

6. Verificar constantemente el valor de la presin del separador as como el

nivel del lquido.

Procedimiento de Arranque de un Separador Gas- Lquido.

Lista de Verificaciones de las Variables del Proceso


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7. Cuando el nivel del lquido haya sobrepasado el nivel de control del

separador, es necesario activar el control de bajo nivel.

8. Verificar que la presin del separador haya alcanzado su punto de operacinpara proceder a activar en un 100% el controlador de presin.

9. Ajustar los dems controles de nivel y presin hasta que la operacin del

separador se haya normalizado.

10.Finalizar de abrir la vlvula de entrada de la corriente al separador.

11.Mantener seguimiento de las variables del proceso durante el tiempo que

sea necesario, hasta su total estabilizacin.

Procedimiento de Arranque de un Separador Gas- Lquido.

Lista de Verificaciones de las Variables del Proceso


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La forma y posicin de los separadores permite clasificarlos en:

Separadores Verticales.

Separadores Horizontales

Cada una de las clases, verticales, horizontales y esfricos, poseen cuatrosecciones descritas anteriormente, generalmente la seleccin de un separadoren la clase en la cual se obtienen los resultados deseados al menor costo.



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Ventajas de los Separadores Verticales

Control de nivel es menos critico que en un separador horizontal

Manejo de partculas slidas es menos complejo que en un separador

horizontal. El separador vertical ocupa menos espacio que un separador horizontal.



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SEPARADORES DE AGUA LIBRE

GAS

CRUDO

AGUA

ENTRADA

ELIMINADORES DEL AGUA


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Cortes de agua en la entrada desde 20 hasta 98%.

Capacidades desde 10,000 BPD hasta 250,000 BPD.

CONTROLES Y SISTEMAS DE SEGURIDAD:

Controles para el nivel de operacin.

Dispositivos de alivio de presin para seguridad

Medicin de fluidos

Sistemas de control electrnico mediante PLC

SELECCIN:

SISTEMAS DE LAVADO.


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PROCEDIMIENTO PARA DETERMINACION DEL % DE AGUA LIBRE ENEL LABORATORIO :

1. Toma de muestra en lnea

2. Realizar Prueba de Botella

Verter muestra de crudo en botella de prueba hasta 100mlts a temperatura ambiente, sin inyeccin de qumicadeshidratante:



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2.Reposar crudo en botella de prueba, ocurre una decantacin instantnea(verincremento de la cada del agua en funcin del tiempo).

3. Se mide el volumen de agua decantada

5. Se divide el volumen de agua drenada entre 100 mlts tomados inicialmente demuestra en botella de prueba.

4. Se toma el tiempo de decantacin

h

CRUDO

Tiempo

% Ajua Libre

h/hw

he

ho

hw

CRUDO

EMULSION

AGUA LIBRE

PROCEDIMIENTO PARA DETERMINACION DEL % DE AGUA LIBRE EN EL

LABORATORIO :



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DETERMINACION DEL TIEMPO DE REPOSO EN SEPARADOR:

A

Produccin Bruta Corriente Crudo Emulsionado

Agua drenada

Tiempo de residencia = Volumen A del recipiente

Flujo de produccin

Se ajusta el sistema de control de nivel de salida de agua en del separador, afn de asegurar los tiempos de residencia en funcin de los flujos.

Volumen A del recipiente = Tiempo de residencia * Flujo de produccin



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CRITERIOS DE SELECCIN

1. Alto contenido de Agua Libre:

Liberacin de capacidad de almacenamiento o no instalacin de tancajeadicional.

Ahorro de energa, al tener que calentar la produccin, bien sea pormtodos de calentamiento directos o indirectos.

Remocin de sedimentos.



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SEPARADORES API

Unidades mecnicas destinadas para la separacin del Crudo separado por la accinde qumica clarificante, mediante la aplicacin de un tiempo suficiente de reposo, elcual permite la decantacin del crudo (hacia la superficie) y la sedimentacin de losslidos suspendidos en el fondo del mismo.

Aguacruda Crudo

recuperado

Salidade Agua

ELIMINADORES DE AGUA


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Caudal de agua de alimentacin.

Concentracin y tamao de las gotas de crudo.

Temperatura del agua.

Gravedad especfica de agua y del crudo.

Viscosidad del agua y del crudo.

Concentracin y densidad de los slidos en el agua

Slidos flotables.

Slidos sedimntales.

Los criterios para seleccin de los separadores API son lossiguientes:

SEPARADORES API



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SEPARADOR API



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A: CANAL DE ENTRADA

B: TANQUE DE ARENA

C: PAQUETE DE PLACAS

E: CANAL DE SALIDAD: CAPA DE CRUDO

Los separadores de placas paralelas permiten una mayor coalescencia delas gotas de crudo e Incrementan la remocin de slidos pesados.Presentan menor tamao que los separadores API y por ende menor costode fabricacin.

F: DRENAJE LODOS

SEPARADORES DE PLACAS PARALELAS

SEPARADORES DE PLACAS


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SEPARADORES DE PLACAS


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TANQUES DESNATADORESTanques de separacin mecnica destinados para lograr la separacinde la nata de crudo no separado en el separador API.

Entrada

De

agua

Salida

De

agua

Crudo

recuperado

LAMINA INFERIOR DE SEPARACION

LAMINA SUPERIORDESEPARACION

RANURA DE ENTRADADE AGUA AL TANQUE



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SISTEMAS DE FLOTACION

Unidades mecnicas destinadas para inducir mediante la inyeccinde aire o gas, la flotacin de las partculas de crudo de pocotamao, a fin de logras llevarlas a la superficie y aglomerarlaspara su recoleccin.



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CALENTAMIENTO DEL CRUDO

El calentamiento de un fluido de proceso en un horno esta acompaado por la

combinacin de la radiacin y la convenccin.

El proceso es en contracorriente con el de los gases de combustin, es decir, el

fluido en el proceso pasa primero a travs de la seccin de conveccion y luego a

travs de la seccin de radiacin del calentador, mientras que los gases de

combustin van en direccin opuesta. Este arreglo permite obtener una

eficiencia (la temperatura del gas en la chimenea es mas baja) que la que se

obtendra si el flujo fuese en paralelo.


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Componentes de un Calentador

Chimenea: funcin es desplazar los vapores o gases de combustinhacia la atmsfera y el tiro necesario

Regulador de Tiro o Damper: Absorbe aire de afuera hacia adentro a

travs de los registros de cada quemador, regulando el flujo de gases deescape y controlando el tiro del calentador

Lnea de entrada y salida de crudo: Es la tubera unida al serpentn, pordonde entra y sale el fluido que se procura calentar.

Ventana de Seguridad: Es una abertura que se encuentra lateralmente enlos calentadores que se abre o se rompe cuando hay una alta presinsobre os mismos.

Material Aislante:



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Lnea de Entrada de Gas: Tubera por donde se suministra el gascombustible al los pilotos y a los quemadores.

Serpentines: Son tubos de una aleacin de acero especial para soportaraltas temperaturas, los mas comunes usados son de tipo horizontal conllama externa a los tubos.

Cmara de Combustin: Es el termino utilizado para describir la estructurametlica que circunda los serpentines radiantes y dentro de la cual selocalizan los quemadores.

Instrumentacin: Dispositivos que controlan y protegen las variablesexistentes en un calentador tales como presin, flujo y temperatura.



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Piloto: Boquilla colocada al lado de cada quemador , cuya finalidad esmantener una llama permanente capaz de dar ignicin al quemador .

Quemador: Componente de un calentador situado en la parte inferior o en laparte delantera que tiene como finalidad producir y mantener la cantidad decalor necesario para elevar la temperatura del fluido de proceso.

Tapas o Ventanas de Ventilacin: estn colocadas en la parte lateral decalentador y como su nombre lo indica, sirven para airear el calentador.

Mirillas: Estn situadas en las paredes laterales en direccin a cada quemadory permiten observar la condicin de la llama de cada quemador.



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Componentes de un Calentador Estructura Metlica: Es la que soporta el serpentn y los quemadores, sus

paredes, techo y piso son construido con planchas de acero revestido conrefractario interno para el aprovechamiento del calor generado.

Cabezal: Es la unin que conecta dos tubos en el serpentn, es removible deltipo tapn donde se fijan los tubos.

Cmara de Conveccin: Es la seccin del calentador compuesta por un bancode tubos, el cual recibe el calor generado de los gases calientes.

Cmara de Radiacin: Es la seccin del horno en la cual el calor es transferidoa los tubos del horno principalmente por la radiacin que emite la llama .

Conexin entre el banco de Conveccin y Seccin de Radiacin ( Crossover ):Es la tubera que transfiere el fluido del proceso desde la salida de la seccinde conveccin a la entrada de la seccin de radiacin.



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Incrustaciones en Tuberas de los Calentadores

La calcita , la causa de la incrustacin , es la forma mas comn de carbonato de

calcio, y es un ingrediente natural del yeso, de la piedra caliza y del mrmol,

cuando el agua de proceso es calentada, y en presencia de presiones altas mas

una deficiente inyeccin de qumica anticrustante, se presenta las condiciones

optimas para que el carbonato de calcio precipite y cause efecto en las cuales la

tubera comienza a reducir su dimetro , lo cual genera altas temperaturas en la

superficie de la tubera poniendo en peligro la integridad de la instalacion.

La escala (incrustacin), malgasta tanto recursos econmicos como energa; solo

una capa de 3 mm de incrustacin reduce la eficiencia en la transferencia decalor hasta en un 25%. Es tambin muy costosa de remover; solo los costos de

remover la incrustacin en la industria, tanto en tuberas como en Calentadores

y/o Calderas, supera el billn de Bs.F anualmente.



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Precipitacin de Carbonato de Calcio


INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA GRAVEDAD DEL CRUDO


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INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA GRAVEDAD DEL CRUDO

Tomado de Smithsonian Physical Tables, Marks EngineersHandbook y Nelsonn Petroleum Refinery Engineering.

Ge = 0,95Ge = 1,0

INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA VISCOSIDAD DEL CRUDO:


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138Tomado de Smithsonian Physical Tables, Marks Engineers

Handbook y Nelsonn Petroleum Refinery Engineering.

TIPOS DE CALENTAMIENTO


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CALENTADORES DE FUEGO DIRECTO



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CALENTADORES DE FUEGO INDIRECTO

Lnea deRecibo deProduccin

InyeccinProductoQumico

Deshidratante

Crudo enEspecificacin

Inyeccin AguaCaliente para

Colchn

Almacenamiento ycumplimiento

de reposoTanque de

Lavado

Drenajede Agua

Hacia Planta deTratamiento

Reposicin Agua paraSistema de Lavado.

T1T2

T2

Tar

TehTsh

M CrudoDeshidratado



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conceptos de instalaciones superficiales de produccion i_v2

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