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Fuentes del Gas Natural y Operaciones de CampoPET-219 Petroqumica Bsica

Universidad Mayor de San AndrsFacultad de IngenieraCarrera de Ingeniera PetroleraMSc. Ing Daniel lvarez GantierLa Paz, febrero 2012IntroduccinEl gas natural convencional por lo general se lo encuentra en reservorios a gran profundidad.En la mayora de los casos se encuentra asociado con petrleo o en reservorios donde el gas no tiene presencia de petrleo (no asociado).El gas natural no asociado por lo general se refiere tambin a gas seco.Este gas no asociado, puede contener grandes cantidades de lquidos del gas natural o NGLs.

2lvarez G.D.; Petroqumica Bsica (2012)Fuente: Kidnay & Parrisch; NGP, 2006Esquema de la Industria del Gas3

lvarez G.D.; Petroqumica Bsica (2012)Fuente: Cannon, 1993IntroduccinEl gas natural convencional por lo general se lo encuentra en reservorios a gran profundidad.En la mayora de los casos se encuentra asociado con petrleo o en reservorios donde el gas no tiene presencia de petrleo (no asociado).El gas natural no asociado por lo general se refiere tambin a gas seco.Este gas no asociado, puede contener grandes cantidades de lquidos del gas natural o NGLs.

4Diagrama de Flujo

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PLANTAS DE PROCESAMIENTO DE GAS NATURALOperaciones en pozoLa Figura 1 muestra el pozo de gas natural con su separador gas-lquido, el kit de instrumentos y el tanque de almacenamiento.La medicin de flujo (Figura 2) generalmente se la hace con medidores electrnicos y con transmisin va antena de microondas.El medidor se coloca donde se efecta la venta del gas.

7lvarez G.D.; Petroqumica Bsica (2012)Fuente: Kidnay & Parrisch; NGP, 2006Figura 1: Pozo de Gas Natural8

Figura 29

PipingEn las operaciones de plataforma marina (offshores) se necesitan manejar una gran red de gasoductos desde el fondo marino hasta la locacin de las plantas de procesamiento.Al recibo del gas en la planta se utilizan generalmente dimetros mayores para efectuar una distribucin desde presiones altas a bajas.La mayora de los procesadores han instalado sistema SCADA para operar plantas y pozos.10Estaciones de CompresinEn la Figura 3 se puede ver una estacin de compresin, comnmente llamada estacin booster.En la Figura 4 se muestra el diagrama de flujo del funcionamiento de este tipo de estaciones.Estas estaciones funcionan cuando la planta de procesamiento se encuentra a 160 Km de distancia.11Figura 3: Estacin de compresin12

Planta de Compresin y sistema de distribucin13

PiggingLa operacin de Pigging es la de forzar un objeto a travs del ducto de gas natural.Esta operacin tiene las siguientes funciones:Provee una barrera entre productos lquidos en un ducto.Chequea el grosor de la pared del ducto y encuentra partes daadas de la lnea.

14Pigging 2Remueve basura de la lnea as como limpia de cera.Aisla el ducto por su parte interior con inhibidores.Provee volmenes conocidos para la medicin del flujo.Remueve lquidos condensados y agua en dos fases de ductos.15Pigging 3La Figura 5 muestra ejemplares de pigs y esferas utilizadas en los ductos.El pig se encuentra en la parte central de la fotografa y es uno de los elementos ms utilizados.16Figura 417lvarez G.D. Petroqumica Bsica;Fundamentals of Gas Processing,2006

PipingLas esferas y pigs son lanzadas desde un arreglo que se puede ver en la Figura 5.Las esferas utilizadas van desde 50 a 100 mm de dimetro.Para poder introducirlas se utiliza agua o mezclas de agua- etilnglicol.El movimiento de la esfera se realiza por diferencial de presin.18lvarez G.D. Petroqumica Bsica;Fundamentals of Gas Processing,2006Figura 519

PipingLas esferas y pigs son lanzadas desde un arreglo que se puede ver en la Figura 6.Las esferas utilizadas van desde 50 a 100 mm de dimetro.Para poder introducirlas se utiliza agua o mezclas de agua- etilnglicol.El movimiento de la esfera se realiza por diferencial de presin.20lvarez G.D. Petroqumica Bsica;Fundamentals of Gas Processing,2006Hidratos de Gas21lvarez G.D. Petroqumica Bsica;Fundamentals of Gas Processing,2006

Hidratos de gasUn hidrato de gas es hielo con gas encerrado en su estructura molecular. El hidrato de gas no debe confundirse con hielo que contiene burbujas de gas comprimido. En un hidrato de este tipo, una molcula de gas est encerrada en una estructura clatrtica (de jaula) de molculas del hielo.22lvarez G.D. Petroqumica Bsica;Fundamentals of Gas Processing,2006Hidratos de gas- PropiedadesEl problema de los hidratos surge cuando bloquean el flujo en las tuberas de la planta.Las propiedades cristalogrficas de los hidratos se pueden ver en la filmina 18.De acuerdo a la Figura 7, los hidratos se forman a temperaturas inferiores al congelamiento del agua.En las curvas donde hay un quiebre el gas se encuentra en equilibrio con gas y hielo.

23lvarez G.D. Petroqumica Bsica;Fundamentals of Gas Processing,2006Figura 7: Condiciones de formacin de hidratos para metano,etano y propano puros24lvarez G.D. Petroqumica Bsica;Fundamentals of Gas Processing,2006

Hidratos de gas- PropiedadesEl problema de los hidratos surge cuando bloquean el flujo en las tuberas de la planta.Las propiedades cristalogrficas de los hidratos se pueden ver en la filmina 18.De acuerdo a la Figura 7, los hidratos se forman a temperaturas inferiores al congelamiento del agua.En las curvas donde hay un quiebre el gas se encuentra en equilibrio con gas y hielo.

25lvarez G.D. Petroqumica Bsica;Fundamentals of Gas Processing,2006Hidratos de gas- Prediccin de formacinLa termodinmica provee elementos para determinar temperatura y presin en la formacin de hidratos en base a la composicin del gas.Desde 1970 se usa un mtodo estadstico para predecir la formacin de hidratos.En la actualidad existen simuladores comerciales que determinan inhibidores termodinmicos y que son un xito en la industria.El mtodo con constantes de equilibrio K es el ms exitoso para gases dulces.

26lvarez G.D. Petroqumica Bsica;Fundamentals of Gas Processing,2006Hidratos de gas- Curva P-T(prediccin)27lvarez G.D. Petroqumica Bsica; Fundamentals of Gas Processing,2011

Hidratos de gas- Prediccin de formacinLa figura de la filmina 24 muestra la prediccin de formacin de hidratos en base a curvas P-T.Para presiones menores a 1000 psi (70 bar) la figura se ajusta:28lvarez G.D. Petroqumica Bsica;Fundamentals of Gas Processing,2011

La gravedad especfica se define como la razn de la masa de un determinado volumen de gas/ a un volumen equivalente de aire.Ambas variables se miden a 15,6C y 1 atm.Hidratos de gas- Prediccin de formacinPara un gas ideal, la gravedad especfica es la masa molar del gas dividido por la masa molar del aire(28,96).Ejemplo 1: Estimar la temperatura de formacin de hidratos a 325 psia (22,4 bar) para un gas de la composicin de la Tabla adjunta. Comparar resultado con las ecuaciones y la grfica P-T.

29lvarez G.D. Petroqumica Bsica;Fundamentals of Gas Processing,2011Hidratos de gas- Composicin del gas30lvarez G.D. Petroqumica Bsica;Fundamentals of Gas Processing,2011