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    Reduccin de Emisiones de Metano conRecuperadores de Vapor en Tanques deAlmacenamiento

    Taller de Transferencia de TecnologaIAPG & US EPA

    Noviembre 5, 2008

    Buenos Aires, Argentina

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    Unidades de Recuperacin deVapores: Agenda

    Prdidas de Metano

    Recuperacin de Metano

    Es Rentable la Recuperacin?

    Experiencia de la Industria Resumen de Proyecto para Argentina

    Preguntas para Discusin

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    Prdidas de Metano de PetrleoCrudo y Tanques de Almacenamiento Los tanques de almacenamiento de condensado contabilizan:

    5% de las emisiones de metano de los sectores de produccin,exploracin y compresin en EUA

    EPA. Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks 1990 2005. Abril de 2007. AvaDisponible en la red en:

    http://yosemite.epa.gov/oar/globalwarming.nsf/content/ResourceCenterPublicationsGHGEmissions.htmlLas reducciones de Natural Gas STAR se muestran como se publicaron en el inventario.

    http://yosemite.epa.gov/oar/globalwarming.nsf/content/ResourceCenterPublicationsGHGEmissions.htmlhttp://yosemite.epa.gov/oar/globalwarming.nsf/content/ResourceCenterPublicationsGHGEmissions.htmlhttp://yosemite.epa.gov/oar/globalwarming.nsf/content/ResourceCenterPublicationsGHGEmissions.html
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    Prdidas de Metano de PetrleoCrudo y Tanques de Almacenamiento En Argentina las emisiones fugitivas de metano

    588,41 MtonCO2e/ao contabilizan el 90% del sector energa

    1

    12,45 MtonCO2e de emisiones fugitivas de metano del sector petrleo

    0,28 MtonCO2e de emisiones fugitivas de sistemas dealmacenamiento (2% del sector petrleo)

    1 Datos extrados de: Secretara de Ambiente y Desarrollo Sustentable. Segunda Comunicacin Nacional de la RepblicaArgentina a la UNFCCC. Octobre, 2007. Fundacin Bariloche y Gobierno de Argentina.

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    Prdidas de Metano en Tanques deAlmacenamiento

    Una batera de tanques puede ventear de 142 a14.158 Mm3 por ao de vapores de gas natural yotros hidrocarburos ligeros a la atmsfera Las prdidas de vapores estn en funcin del rendimiento

    del crudo o condensado, la gravedad y la presin delseparador de gas-crudo

    Prdidas por vaporizacin (flasheo) Ocurren cuando el crudo o el condensado se transfiere de

    un separador de gas-crudo a alta presin a un tanque apresin atmsfrica

    Prdidas por trabajo Ocurren cuando los niveles de crudo o condensado cambian

    y cuando el lquido del tanque es agitado

    Prdidas estticas

    Ocurren con los cambios diarios y estacionales detemperatura y presin baromtrica

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    Recuperacin de Metano:Recuperacin de Vapores

    La recuperacin de vapores puede capturar hasta el

    95% de los hidrocarburos que se evaporan de lostanques

    Los vapores recuperados tienen un contenido deenerga mayor que el gas natural en las caeras

    Los vapores recuperados son ms valiosos que elgas natural y tienen multiples usos

    Re-inyeccin a las lneas de venta

    Usarse como combustible en sitio

    Enviarlos a plantas de procesamiento para recuperarlquidos valiosos del gas natural

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    Tipos de Unidades deRecuperacin de Vapores

    Unodades de recuperacin de vapores (URV) convencionales

    Use un compresor de tornillo o uno de aletas deslizantes parasuccionar los vapores que salen a presin atmosfrica del tanquede almacenamiento

    Los compresores rotatorios son nuevos en este mercado

    Requiere energa elctrica o un motor

    Unidades de recuperacin de vapor con eyector venturi(EVRUTM) o Vapor Jet

    Use los eyectores venturi en lugar de los compresores rotatorios

    No contienen partes mviles El EVRUTM requiere de una fuente de alta presin motriz de gas y

    un sistema de descarga de presin intermedia

    El Vapor Jet requiere alta presin motriz de agua

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    Unidad de Recuperacin deVapores Convencional

    Tanque(s) de acopiode crudo

    Control

    piloto

    Lnea de venteoVlvula de presin de

    respaldo

    Lavadorde

    succin

    Lnea de succin

    Retorno decondensado

    Vlvula debifurcacin

    Panel decontrolelctrico

    Compresor rotatorioelctrico

    Venta de gasMedidor

    Gas

    Bomba de

    transferenciade lquido

    Vlvula check

    Fuente: Evans & Nelson (1968)

    Venta

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    9

    Instalaciones de Recuperacinde Vapores

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    Venturi Jet Ejector*

    Alta presinmotriz de gas

    (~60 kg/cm2)Vlvula de flujo deseguridad

    Indicador de presin Indicador de temperatura

    PI TI

    TI

    PI

    Venteo de gas de los tanques a baja presin(0,7E10-2 to 2,1E10-2 kg/cm2)

    PI TI

    Descarga degas

    (~2,8 kg/cm2)

    Presin de succin(-0,4E10-2 to 0 kg/cm2)

    *EVRUTM Patentado por COMM Engineering

    Adaptado de SRI/USEPA-GHG-VR-19

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    Recuperacin de Vapores con

    Ejector

    Crudo para venta

    Venta de gas@ 70 kg/cm2

    LPSeparador

    Crudo

    Gas

    Compressor

    Ejector

    Pozo de gas ycrudo

    142 Mm3/da de gas5,000 barriles/da de crudo 25,49 Mm

    3/da

    Relacin motriz/ venteo= 3= 25,49/8,5

    8,5 Mm3/da de Gas

    2,8 kg/cm2

    175,56 Mm3/da

    Tanque deacopio de

    crudo

    (0,54 Mm3/da combustibleacumulado)

    7,96 Mm3/daRecuperacinneta

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    Vapor Jet System*

    *Patentado por by Hy-Bon Engineering

    Diseo de Bomba Jet

    Succin

    AlimentacinDescarga

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    14

    Vapor Jet System*

    *Patentado por Hy-Bon Engineering

    Usa el agua producida en un ciclo cerrado para extraer el gas de los tanques Una pequea bomba centrfuga forza al agua a travs del Venturi Jet, haciendo unefecto de vaco Lmitado por volmenes de gas de 2 Mm3/ da y por una descarga de presin de

    3 kg/cm2

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    Criterios para la Ubicacin de las

    Unidades de Recuperacin deVapores Fuente permanente y cantidad suficiente de prdidas

    Tanque de acopio de crudo

    Tanque flash, calentador/tratador, venteos de espumaderade agua

    Controladores neumticos y bombas

    Venteo de las columna de deshidratacin

    Trampa de purga de venteos

    Desembocadura para el gas recuperado

    Acceso a una lnea de gas de baja presin, succin decompresor, o sistema de combustible in-situ

    Las bateras de tanques no estn sujetas a lasregulacin del aire

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    Cunaticacin del Volumen de

    las Prdidas Evale las prdidas con el grfico basado en las

    caractersticas del crudo, la presin y la temperaturaen cada sitio ( 50%)

    Estime las emisiones usando el modelo de tanqueE&P ( 20%)

    Ecuaciones de Ingeniera Vasquez Beggs ( 20%)

    Mida las prdidas usando un manmetro registradory un probador de pozos, o un medidor ultrasnico envarios ciclos ( 5%)

    Este es el mejor acercamiento para el diseo deinstalaciones

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    Volumen Estimado de los

    Vapores del Tanque

    Pressure of Vessel Dumping to Tank (Psig)

    Vapor

    Venteadod

    elostanque

    s,

    m3

    /ba

    rril

    RelacinGa

    s/Crudo

    110

    10090

    80

    70

    60

    50

    40

    30

    10

    20

    1020 30 40 50 60 70 80

    Bajo30A

    PI

    30AP

    Ia39

    API40API

    yms

    o API = Gravedad API

    GravedadesAPI

    0,7 1,4 2,1 2,8 3,5 4,2 4,9 5,6

    Presin del Recipiente de Descarga al Tanque (kg/cm2)

    3.1

    2.8

    2.5

    2.3

    2.0

    1.7

    1.4

    1.1

    0.8

    0.6

    0.3

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    Cul es el Valor del Gas

    Recuperado? El valor depende del contenido de energa del gas

    El valor depende de como se usa el gas Combustible in-situ

    Valor en trminos del combustible que es reemplazado Lnea de gas natural

    Medido por el alto precio para enriquecer el gas (mayor contenidode energa)

    Planta de procesamiento de gas Medido por el valor de los lquidos del gas natural y el metano, los

    cuales pueden ser separados

    Retorno bruto por ao = (Q x P x 365) + NGL Q = Tasa de recuperacin de vapor (Mm3 por da) P = Precio del gas natural (US$/Mm3) NGL = Valor de los lquidos del gas natural

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    Valor de los Fludos Lquidos

    del Gas Natural

    5kCal/m3

    6MkCal/m3

    7US$/m3(=4*6)

    8US$/MkCal

    9Composicin

    de losvapores

    10Mezcla

    (MkCal/m3)

    11Valor

    (US$/m3)(=8*10)

    Methane 9.006 9,01 0,26 0,03 82% 7,38 0,21Ethane 15.778 15,78 1,28 0,08 8% 1,26 0,10

    Propane 22.462 22,46 1,93 0,09 4% 0,90 0,08n Butane 29.110 29,11 2,76 0,09 3% 0,87 0,08iso Butane 29.021 29,02 2,86 0,10 1% 0,29 0,03Pentanes+ 38.979 38,98 4,54 0,12 2% 0,78 0,09Total 11,49 0,59

    1kCal/L

    2MkCal/L

    3US$/L

    4US$/MkCal1,2

    (=3/2)

    Methane 3.978 3,98 0,11 0,03Ethane 4.927 4,93 0,40 0,08Propane 6.107 6,11 0,53 0,09n Butane 6.909 6,91 0,66 0,09iso Butane 6.669 6,67 0,66 0,10Pentanes+* 6.990 6,99 0,81 0,12

    1 Se asume un precio del gas natural de US$0,03/MkCal como en marzo 16, 2006 en Henry Hub2 Los precios de los componentes individuales del NGL son de Platts Oilgram por Mont Belvieu, Texas Julio 11, 2008

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    Costo de Una URV

    Convencional

    Tamaos y Costos de Unidades de Recuperacin de Vapor

    Capacidad(Mm3/da)

    Potencia delCompresor

    (HP)

    Costos deCapital (US$)

    Costos deInstalacin (US$)

    Costos deO&M

    (US$/ao)

    0,71 5 a 10 20.421 10.207 a 20.421 7.367

    1,42 10 a 15 26.327 13.164 a 26.327 8.419

    2,83 15 a 25 31.728 15.864 a 31.728 10.103

    5,66 30 a 50 42.529 21.264 a 42.529 11.787

    14,16 60 a 80 59.405 29.703 a 59.405 16.839

    Informacin de costos proporcionada por Compaias de Natural Gas STAR y fabricantes de URV, 2006.

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    Es Rentable la Recuperacin?

    Anlisis Financiero de un Proyecto de URV ConvencionalPico de

    Capacidad(Mm3/da)

    Costos deInstalacin y

    Capital1

    (US$)

    Costos deO&M

    (US$/ao)

    Valor delGas2

    (US$/ao)

    AhorrosAnuales

    (US$)

    Re-torno(me-ses)

    TIR

    0,71 35.738 7.367 77.106 69.739 10 121%

    1,42 46.073 8.419 154.213 145.794 6 204%

    2,83 55.524 10.103 308.425 298.322 4 352%

    5,66 74.425 11.787 616.850 605.063 3 537%

    14,16 103.959 16.839 1.542.125 1.525.286 2 974%

    1 Costo unitario ms instalacin estimada como el 75% del costo de la unidad2 US$0,59 x capacidad pico x 365, El precio asumido incluye MkCal gas enriquecido (11,49 MkCal/m3)

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    Experiencia de la Industria:

    EnCana Oil & Gas Instalacin de una URV en Frenchie Draw,

    WY, E.U.A. Captura vapores de

    Separadores

    Tanques de acopio de crudo

    Gases no condensables de la columna dedeshidratacin de gas

    URV diseada para manejar 14 Mm3/da

    Capacidad adicional sobre los 8 Mm3/daestimados de gas de todas las fuentes de emisin

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    23

    Experiencia de la Industria:

    EnCana Oil & Gas Cuantific el volumen de las emisiones de

    vapores

    OIL

    OIL

    200 PSIG

    125 PSIG

    40 PSIG

    OIL

    1

    2

    3

    4 5

    ATM ATM

    GAS

    GAS GAS

    ATM SUCTION

    125 PSIG DISCHARGE

    1 FLASH LOSS (125 PSIG - ATM PSIG)

    2 FLASH LOSS (200 PSIG - ATM PSIG)

    3 FLASH LOSS (40 PSIG ATM)

    4 WORKING & BREATHING LOSS

    5 STILL VENT NON CONDENSIBLE

    (AT WELL LOCATION)

    GAS

    Emisiones totales8 Mm3/da

    Fuente: EnCana Oil & Gas (USA) Inc.

    9 kg/cm2

    14 kg/cm2

    3 kg/cm2

    SUCCIN ATM9 kg/cm2 DESCARGA

    Prdidas por flasheo (9 kg/cm2)

    Prdidas por flasheo (14 kg/cm2)

    Prdidas por flasheo (3 kg/cm2)

    Prdidas por tabajo y respiradero

    Venteo de la columna nocondensable

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    EnCana Oil & Gas:

    Costos del Proyecto Determinacin del costo del proyecto de URV

    Instalacin (US$)

    URV (14 Mm3d) - 90.000Generador - 85.000

    Venteo principal - 25.000Mano de obra - 200.000TOTAL 400.000

    O & M (US$)

    URV(14 Mm3d) - 15.000Generador - 18.000Combustible - 73.000

    TOTAL 106.000

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    25

    EnCana Oil & Gas:

    Anlisis Econmico Evale las URV

    Capacidad 14 Mm3d

    Costo de Instalacin - US$400.000

    O&M - US$106.000/ao

    Valor del gas* - US$788.400/ao

    Periodo de retorno - 7 meses

    Retorno de inversin- 170%

    *Se asume un precio del gas de US$268,39/Mm3por EnCana

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    Experiencia de la Industria:

    Anadarko Torre de recuperacin de vapores (TRV)

    Aadio la separacin de tanques, entre el calentador/tratador oel separador de baja presin y los tanques de acopio queoperan a presin atmosfrica

    Rango de presin de operacin: 0,1 0,4 kg/cm2

    El compresor (URV) es usado para capturar el gas de la TRV El crudo/condensado fluye por gravedad de la TRV a los

    tanques de acopio

    TRV aisla a la URV de los impulsos de gas con cambios de nivel

    en los tanques de acopio La TRV es ms tolerante a altas y bajas presiones La presin estable permite un mejor factor de operacin de la

    URV

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    Experiencia de la Industria:

    Anadarko La TRV reduce la cada de presin aproximadamente

    3,5 kg/cm2

    a 0,1-0,4 kg/cm2

    Reduce las prdidas por vaporizacin (flasheo) Captura ms producto para venta Las ganancias netas de Anadarko fueron entre US$7 y US$8

    millones de 1993 a 1999 utlizando la configuracin TRV/URV

    Costos de capital del equipo: $11.000 Tamao estndar de TRV disponible para la tasa de

    produccin de crudo 51cm x 11 m

    122 cm x 11 m Anadarko ha instalado cerca de 300 TRV/URV desde

    1993 y continua de acuerdo a sus necesidades

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    28

    Fotos de TRV/URV

    Cortesa de Anadarko

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    Este empaque de tornillo dual inundado para PDVSA estdiseado para volmenes de 0,14 MMm3D; remueve vapores de

    tanques de 0 to 14 kg/cm2en el este de Venezuela

    Visin Global del Proyecto -

    PDVSa

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    30

    En este sitio, tres paquetes de compresores URV fueroninstalados en serie para remover 0,42 MMm3D de

    vapores de tanque de 630-655 kCal

    Visin Global del Proyecto -

    PDVSa

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    31

    Unidades de recuperacin de vapor que actualmentecapturan 2,12 MMm3 de gas anteriormente venteado yquemado en 7 instalaciones

    El proyecto de Gas Anaco, empez en el 2006, con

    metas de un billn de metros cbicos de gas a lo largode este de Venezuela

    La conversin de gran parte de la infraestructura de

    transporte y de energa motrz en gas natural est enmarcha

    Visin Global del Proyecto PDVSa Gas Anaco (Venezuela)

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    32

    Eni instal sistemas derecuperacin de vapores en sus

    intalaciones de Dacion Este yOeste en Venezuela, cada una

    diseada para remover40 Mm3D de gas @ 16 kg/cm2

    Eni Oil & Gas

    Dacion Field, Venezuela

    2004

    Eni Dacion - Venezuela

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    Se instalaron unidades de recuperacin de vapores paracapturar hasta 40 Mm3D por sitio

    Un artculo acerca del xito econmico del proyecto fuescrito despus de la instalacin

    Un condensado de 70 gravedad API altamente valoradose recuper de la corriente de gas y se mezcl con laproduccin primaria de crudo de baja gravedad API

    aproximadamente una tasa diaria de 100 a 150 barrilespor unidad

    Visin General Eni Dacion(Venezuela)

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    El proyecto inicial era capturaraproximadamente 10 Mm3d de

    gas venteado delalmacenamiento de lasinstalaciones de crudo deCaricare

    El propsito del proyecto ser

    incrementar la captura delquidos del gas natural de lacorriente de gas

    Dos sitios adicionales estn en

    planeacin despus de lainstalacin xitosa del primerproyecto

    Un proyecto subsecuente parautilizar el gas quemado tambin

    est siendo evaluado

    Oxy - Colombia

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    35

    Oxy Colombia Abrilde 2008

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    Servipetrol/ Petrobras Bolivia Instal unidades de

    recuperacin de vapores enCaranda, Bolivia a finales deeste ao.

    2.000 bopd; 40 gravedad API

    del crudo; presin delseparador 3,5 kg/cm2

    Estimacin promedio de

    captura de gas por 4 Mm3

    d Retorno anual de

    US$252.000 ms el valor delcondensado producido

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    Leccione Aprendidas La recuperacin de vapores puede acarrear generosos

    reembolsos cuando hay salidas de mercado para el gasrecuperado

    La recuperacin de gas de alto poder calorfico tiene unvalor agregado

    La tecnologa de recuperacin de vapores puede seraltamente rentable en la mayora de las aplicaciones

    Los modelos Venturi jet trabajan bien en cierto nicho de

    aplicaciones, con costos de operacin y mantenimientoreucidos

    El potencial de reduccin de costos de cumplimientonormativo pueden ser considerados en la evaluacin

    econmica de las URV, EVRUTM o Vapor Jet

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    Leciones

    Aprendidas(Continuacin) Las URV deben ser dimensionadas para el

    mximo volumen esperado de los tanques deacopio (una regla de dedo es duplicar el volumendiario promedio)

    Los compresores rotatorios, de tornillo y de aletasson recomendables para las URV cuando el diseoVenturi ejector jet no es aplicable

    Se recomienda el EVRUTM en donde hay uncompresor de gas de alta presin con capacidaddisponible

    Se recomienda el Vapor Jet en donde se produzcaagua, menos de 2 Mm3 per da de gas y presionesde descarga por debajo de 2,8 kg/cm2