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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULTAD DE INGENIERÍA DIVISIÓN DE POSTGRADO PROGRAMA DE POSTGRADO EN INGENIERÍA DE GAS EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE VENTEO EN ESTACIONES DE FLUJO DE PDVSA OCCIDENTE Trabajo de Grado presentado ante la Ilustre Universidad del Zulia para optar al Grado Académico de MAGÍSTER SCIENTIARUM EN INGENIERÍA DE GAS Autor: Ing.Anyelit Marian Govea Medina Tutor: Ing.Jorge Barrientos Co-Tutor: Ing.Ana Irene Rivas Maracaibo, mayo de 2009
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DEL ZULIA
FACULTAD DE INGENIERÍA DIVISIÓN DE POSTGRADO
PROGRAMA DE POSTGRADO EN INGENIERÍA DE GAS
EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE VENTEO EN ESTACIONES DE FLUJO DE PDVSA OCCIDENTE
Trabajo de Grado presentado ante la Ilustre Universidad del Zulia
para optar al Grado Académico de
MAGÍSTER SCIENTIARUM EN INGENIERÍA DE GAS
Autor: Ing.Anyelit Marian Govea Medina Tutor: Ing.Jorge Barrientos
Co-Tutor: Ing.Ana Irene Rivas
Maracaibo, mayo de 2009
Govea Medina Anyelit Marian. Evaluación del Sistema de Venteo en Estaciones de Flujo de Pdvsa Occidente Lago. (2009) Trabajo de Grado. Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. División de Postgrado. Maracaibo, Venezuela, 74 p. Tutor:
Prof. Jorge Barrientos. Co-Tutor: Ana Irene Rivas.
RESUMEN
Al realizar una evaluación del sistema de venteo en las estaciones de flujo, se pretende aportar una posible solución al problema de la crisis de gas en Pdvsa Occidente. Dicha crisis obedece a diversos factores, uno de ellos y quizás el más importante se remonta al diseño original de las estaciones de flujo; en la época para la cual las facilidades de superficie fueron diseñadas el objetivo de la producción era el crudo y no el gas, el gas era considerado un desperdicio de producción y solía ventearse a la atmósfera. En la actualidad las plantas compresoras no reciben el gas que deberían para poder funcionar de manera óptima y así cumplir con los compromisos de producción y entrega a los clientes. Por lo que el objetivo principal de esta investigación fue evaluar el sistema de venteo de las Estaciones de Flujo, en busca de oportunidades para la recuperación de gas y de esta forma reducir y controlar los puntos de pérdida que maneja la Gerencia de Medición y Manejo de Gas de Pdvsa Occidente. El trabajo expone en forma clara y ordenada un procedimiento de análisis y evaluación de las condiciones actuales de operación de las estaciones y de las propuestas generadas desde la evaluación técnica hasta las condiciones de seguridad. Se compararon los datos de producción actuales versus la producción teórica que se obtendría al poner en práctica la propuesta, resultando que el impacto en la producción sería positivo, lo que garantizaría el cumplimiento del plan de negocios.
Palabras Claves: Estación de Flujo, Sistema de Venteo, gas. E-mail del autor: [email protected]
Govea Medina Anyelit Marian. “Assessment System Vent Flow Stations Pdvsa West Lake”. (2009) Trabajo Especial de Grado. Universidad del Zulia. Facultad de Ingeniería. División de Postgrado. Maracaibo, Venezuela, 74 p. Tutor: Prof. Jorge
Barrientos. Co-Tutor: Ana Irene Rivas.
ABSTRACT
When making an assessment of the vent flow at the stations, aims to provide a possible solution to the crisis in gas Pdvsa West. This crisis is due to several factors, including and perhaps most important goes back to its original design flow stations in the period for which the facilities were designed to surface the goal was the production of oil and no gas The gas was considered a waste of production and sales to the atmosphere used. At present, the plants do not get the gas compressor to be able to function optimally and meet our production and delivery to customers. So the main objective of this study was to evaluate the system for venting the flow stations, seeking opportunities for the recovery of gas and thus reduce and control the handling of loss Management and Measurement Management PDVSA Gas West. The work presented in a clear and orderly process for analyzing and evaluating existing conditions of operation of the stations and the proposals arising from the technical assessment until the security situation. Compared the current production data versus theoretical production that would be obtained to implement the proposal and found that the impact on production would be positive, ensuring compliance with business plan. Key Words: Flow Station, Venting System, gas. Author´s e-mail: [email protected]
DEDICATORIA
A mi tío Lino y mi tía Lía, ejemplos de constancia, dignidad y honestidad, luchadores
valientes e incansables, aferrados a la vida mucho más allá de los estragos que pueda
causar una enfermedad.
A mis padres, hermanos y familiares por el amor y la felicidad que me han dado.
A mi esposo Rafael, por su apoyo y perseverancia, por su amor impecable.
A mi hijo, Diego Rafael, por ser el mejor regalo que me ha dado la vida.
AGRADECIMIENTO
A Dios sobre todas las cosas, como es costumbre.
A Lorena por su respaldo, por darme ánimo e incentivarme a terminar la tesis.
A mi tutor Prof. Jorge Barrientos y mi co-tutora Prof. Ana Irene Rivas por la paciencia
y la dedicación que les exige su noble e importante oficio.
A PDVSA, por ser el motor de este país, la sangre negra color petróleo de los
venezolanos.
Y Gracias a todos aquellos que de alguna u otra manera me ayudaron a alcanzar
esta meta.
TABLA DE CONTENIDO
Página
RESUMEN…………………………………………………….…………………………… 4
ABSTRACT………………………………………………….…………………………….. 5
DEDICATORIA……………………………………………………………………………. 6
AGRADECIMIENTO……………………………………………………………………… 7
TABLA DE CONTENIDO………………………………………………………………… 8
LISTA DE TABLAS……………………………………………………………………….. 10
LISTA DE FIGURAS……………………………………………………………………… 11
LISTA DE SÍMBOLOS……………………………………………………………………. 12
I INTRODUCCIÓN……………………………………………….…………
13
El Problema…………………………………………………………………
Planteamiento del Problema………………………………….…………..
15
15
Justificación………..………...……………............................................. 16
Objetivo General……….………………………………………………….. 17
Delimitación……………………..…………….…………………………… 18
II MARCO TEÓRICO.....………………………………………….………… 19
Antecedentes....................................................................................... 19
Bases Teóricas……………...……………………………………………. 21
Glosario……………………….……………………………………………. 38
Página
III MARCO METODOLÓGICO……………………………………………… 41
Tipo de Investigación…………………………………………………....... 41
Diseño de la Investigación……………………………………………….. 43
Población y Muestra de Estudio…………..…………………………...... 43
Instrumentos de Recolección de Datos…....…………………………… 44
Procedimiento………………………………...….………………………... 45
IV ANÁLISIS DE RESULTADOS…………………………………………… 47
CONCLUSIONES…………….…………………………………………………………… 71
RECOMENDACIONES…………………………………………………………………... 72
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS………...………………………………………….. 73
LISTA DE TABLAS
Tabla Página
1 Comparación de las propuestas a través de los indicadores. (N: No es…(efectivo…eficiente…eficaz); S: Es…..; E: Es muy….)…………..
35
2 Variación entre la presión de campo y la presión del simulador (psi). 48
3 Hojas de trabajo del estudio HAZOP a la condición actual de la EF TJ-13
49
4 Hojas de trabajo del estudio HAZOP a la propuesta 1. 53
5 Hojas de trabajo del estudio HAZOP a la propuesta 2. 53
LISTA DE FIGURAS
Figura Página
1 Vista aérea de una Estación de Flujo…………………………….……... 23
2 Cañón general de producción…………………………………………..... 24
3 Separador vertical………………………………………………………….. 25
4 Separador general horizontal…………………………………………….. 26
5 Planta Compresora Convencional……………………………………...... 27
6 Planta Compresora Modular……………………………………………… 28
7 Mini Planta Compresora………………………...………………………… 30
8 Etapa de compresión típica….……...………………………………..…... 31
9 Estructura Organizativa de la Unidad de Explotación Tía Juana Lago. 33
10 Sistema de Gas Lift de la Unidad de Explotación Tía Juana Lago…… 34
11 Arreglo de red de gas en el simulador PIPEPHASE….……………...... 38
12 Sistema de Depuración y Venteo de la EF TJ-13……………………… 40
13 Esquemático de la Propuesta 1………………………………………….. 49
14 Esquemático de la Propuesta 2………………………………………….. 51
15 Proceso de Separación con sus respectivos equipos y accesorios..… 52
16 Tendencia Gas de formación real y planificado………………………… 54
17 Tendencia gas comprimido real y planificado…………………………... 58
18 Tendencia entrega a clientes real y planificado.……………..………... 59
19 Tendencia perdidas operacionales y no utilizado………………………. 59
LISTA DE SÍMBOLOS
“ : Pulgadas
Dtto.: Distrito
EF: Estación de Flujo
Fig.: Figura
Gcia.: Gerencia
M.A.P: Múltiple de Alta Presión.
MG: Múltiple de Gas
MMPCED: Millones de Pies Cubico Estándar Días
MyMG: Medición y Manejo de Gas
P: Presión
PAG: Página
PC: Planta de Compresión.
PDVSA: Petróleos de Venezuela Sociedad Anónima
TJ: Tía Juana
UETJL: Unidad de Explotación Tía Juana Lago
INTRODUCCIÓN
Durante los primeros años de explotación petrolera en Venezuela, el gas natural,
era considerado un desecho de producción y solía ventearse a la atmosfera, pero con
el paso del tiempo, y el crecimiento de la demanda energética mundial, la industria
debía buscar el máximo aprovechamiento de los recursos y hacia el año de 1.932 se
comenzó a utilizar el gas para inyectarlo en los yacimientos y propiciar una mayor
recuperación de petróleo.
En los años sucesivos el gas natural se comenzó a utilizar en la generación de
electricidad, en la industria petroquímica, a nivel doméstico, también es usado
ampliamente como combustible para vehículos a motor y tiene un sinfín de usos
además de los ya mencionados.
Dado el auge del gas natural, la industria petrolera nacional debió adecuar sus
instalaciones para satisfacer esta nueva demanda, se instalaron plantas compresoras
de gas cercanas a las facilidades y se pusieron en marcha innumerables proyectos de
infraestructura que permitirían alcanzar este nuevo reto, las metas ahora son
producción de crudo y de gas natural.
En el estado Zulia la mayor parte de las instalaciones se encuentran en el Lago de
Maracaibo, es decir, pozos, estaciones de flujo, múltiples de gas, plantas compresoras
de gas, plantas de inyección de agua, entre otras. Las metas de producción se ven
constantemente amenazadas por diversos eventos que ocurren a lo largo de la cadena
productiva, estos ponen en riesgo el cumplimiento de los compromisos con los clientes,
así como la integridad de instalaciones que requieren un suministro constante de
producto para su óptimo funcionamiento, tal es el caso de las plantas compresoras de
gas. Entre las causas principales de este problema se pueden mencionar filtraciones en
líneas de gas y crudo, condiciones naturales de declinación de la producción de los
yacimientos de petróleo y gas, filtraciones a nivel de las facilidades de superficie, entre
otras.
Este estudio centra su atención en las filtraciones que ocurren en las facilidades de
superficie, específicamente en las estaciones de flujo, con especial atención en el
sistema de venteo de las mismas.
.
Este trabajo de investigación está estructurado en cuatro capítulos, el primer
capítulo, El Problema, contiene el planteamiento del problema a estudiar, el
objetivo general y los objetivos específicos a lograr, justificación, alcance, delimitación y
otros aspectos que ofrecen una visión integral del mismo.
En el segundo capítulo, El Marco Teórico, se exponen los fundamentos teóricos
necesarios para el estudio del problema y el mejor entendimiento para el desarrollo de
este análisis, se realizó una revisión bibliográfica para establecer los fundamentos
teóricos relacionados con el tema tratado, iniciando con la descripción de una estación
de flujo.
El Marco Metodológico desarrollado en el tercer capítulo, hace referencia al tipo y
diseño de la investigación, se plantea y explica la metodología utilizada en que esta
dividido cada objetivo de la investigación. En cada fase se especifican los métodos
aplicados para el análisis de los resultados.
El cuarto capitulo, Análisis de Resultados, presenta los resultados obtenidos de este
trabajo de investigación, los cuales cumplen con los objetivos específicos trazados.
Finalmente se presentan las conclusiones obtenidas del desarrollo de la
investigación y se proponen las recomendaciones inferidas con la finalidad de plantear
soluciones al problema estudiado.
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
En este capitulo se presentan los aspectos referidos a las condiciones que
enmarcan el desarrollo de la investigación, así como una breve descripción de la
empresa, el planteamiento del problema, objetivos, justificación, alcance y delimitación,
aspectos que ofrecen una visión integral del mismo.
Planteamiento del Problema
Las metas de producción de crudo y gas en la industria petrolera se ven
amenazadas constantemente por diversos factores. En Pdvsa Occidente, existe un
déficit de gas que pone en riesgo además de la operación óptima de las Plantas
Compresoras de gas, los compromisos con los clientes; entre las causas principales de
este problema se encuentran: filtraciones en líneas de gas y crudo, condiciones
naturales de declinación de la producción de los yacimientos de petróleo y gas,
filtraciones a nivel de las facilidades de superficie, entre otras. Este estudio centra su
atención en las filtraciones que ocurren en las facilidades de superficie, específicamente
en las estaciones de flujo, con especial atención en el sistema de venteo de las mismas.
El problema en estas instalaciones se remonta a su diseño original; en la época para
la cual las estaciones de flujo fueron diseñadas, el objetivo de la producción era el crudo
y no el gas, el gas era considerado un desperdicio de producción y solía ventearse a la
atmósfera. Hoy día la producción de gas es tan importante y necesaria como la de
crudo, por lo que la empresa Pdvsa procura por obligación, satisfacer los
requerimientos del entorno, en base a criterios económicos, sociales y estratégicos
realizando sus actividades con eficiencia y eficacia para garantizar el cumplimiento de
sus objetivos.
Entre estos objetivos operacionales está el de mantener la entrega de ese gas a las
condiciones de flujo y presión exigidos por las plantas compresoras de gas ubicadas en
el Lago de Maracaibo y por los diversos clientes de la red de gas en el occidente del
país.
Una manera de disminuir el impacto en gas y afianzar la certeza en la toma de
decisiones, es creando distintos escenarios mediante el control de las filtraciones del
Sistema de Venteo de las Estaciones de Flujo, generando ventajas como la medición
exacta del gas venteado ante un evento específico y garantizando la capacidad de
compresión de las plantas. Dentro de esta perspectiva, en el caso particular la Gerencia
de Medición y Manejo de Gas, se requiere el control seguro del sistema de venteo de
las Estaciones de Flujo.
A través de la evaluación del Sistema de Venteo de las Estaciones de Flujo se
platean diferentes escenarios de la red con los parámetros de diseño y los datos de
operación actuales, para así comparar y validar la respuesta del sistema, y finalmente
cumplir con los requerimientos de los clientes.
Justificación
La Gerencia de Medición y Manejo de Gas no cuenta con el control ni medición del
sistema de venteo de las Estaciones de Flujo, que permita la detección y seguimiento al
presentarse el venteo, causando inconvenientes al momento de una falla general o una
falla incipiente, en las plantas compresoras y en la red de gas.
Al instante de presentarse una desviación en la red, es de gran utilidad tener esta
información para optimizar el manejo del gas y reducir los tiempos en la solución de
problemas, así también como detectar las fallas incipientes tomando en cuenta los
distintos parámetros operacionales que se observan en tiempo real.
Por esto se hace necesario evaluar el sistema de control de venteo de las
Estaciones de Flujo, con lo cual se persigue obtener una alta confiabilidad y
optimización de la operación de la red, observándose los siguientes beneficios:
A nivel operativo:
Maximizar la capacidad de compresión de las plantas al controlar la presión de
succión para mantenerla a la presión óptima de diseño.
Disminución o eliminación del gas venteado.
Medición exacta del gas venteado.
La estabilidad en el mapa de presiones de las EF permitirán determinar fácilmente el
estado de las líneas de transporte de gas a las plantas compresoras, es decir, los
requerimientos de limpieza.
El gas venteado podría utilizarse para inyección lo cual redundará en incremento de
la producción.
Minimizar la contaminación ambiental por disminución de emisiones atmosféricas.
Cumplimiento con la LOPA.
Cumplimiento con exigencias del MPPEyP.
A nivel de Seguridad:
Garantizaría la integridad mecánica de la red al determinar máximas presiones de
operación en condiciones normales y ante eventos que impacta la disponibilidad de
gas.
Al momento de suscitarse una contingencia se respondería con mayor rapidez y
confiabilidad disminuyendo posibles errores por la acción humana.
A nivel Metodológico:
Permite reflejar una experiencia en la recopilación de la información sobre la
investigación, basándose en las definiciones.
Objetivo General
Evaluar el Sistema de Venteo en las Estaciones de Flujo de Pdvsa Occidente,
basándose en las condiciones de operación actuales y generando propuestas que
permitan garantizar la disponibilidad de gas en el sistema.
Objetivos Específicos:
Evaluar el proceso de operación actual de una Estación de Flujo tomando el venteo
como sistema medular.
Generar propuestas para realizar modificaciones al sistema de venteo a fin de
incrementar la cantidad de gas en el sistema.
Analizar las estadísticas del gas de formación mediante técnicas de análisis y
recolección de datos y comparar con datos teóricos el comportamiento de las
estadísticas con la propuesta de las modificaciones al sistema de venteo.
Evaluar las condiciones de seguridad de las Estaciones de Flujo con la propuesta de
las modificaciones al sistema de venteo.
Delimitación
La evaluación del Sistema de Venteo de las Estaciones de Flujo, se desarrolló en
Pdvsa Occidente, en las Estaciones de flujo ubicadas en el Lago de Maracaibo, y las
mediciones y parámetros operacionales fueron tomadas del lapso comprendido desde
el mes de octubre de 2008 hasta el mes de febrero de 2009.
Considerando que el suministro de gas debe ser seguro y eficiente hacia las
diferentes plantas que lo consumen para sus operaciones, se tomaron algunos criterios
de selección que se explican en detalle en el Capítulo III de esta investigación, de
acuerdo a dicho ejercicio el estudio se concentra en la estación de flujo TJ-13 ubicada
en el Lago de Maracaibo, en la Unidad de Explotación Tía Juana Lago perteneciente al
Distrito Norte de Pdvsa Occidente.
Por lo anteriormente expuesto el trabajo se encuentra en el campo de la Ingeniería
de Gas, Área: Sistemas de Distribución (Monofásico y Bifásico).
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
En este capitulo se exponen los fundamentos teóricos que se requieren para la
comprensión de la investigación, así como antecedentes de investigaciones
relacionados con el tema objeto estudio de manera que se puedan entender los
aspectos básicos del mismo.
Antecedentes
Los antecedentes de la investigación se encuentran conformados por tres tesis, dos
tesis de grado pertenecientes al programa de postgrado de Ingeniería de Gas de la
Universidad del Zulia y las cuales se refieren una al estudio del sistema de recolección
de gas y la otra a la evaluación de los sistemas de distribución y recolección de gas,
ambas para la empresa PDVSA y la última referencia pertenece al pregrado de la
Universidad del Zulia, área de Ingeniería Industrial, se trata de un estudio de factibilidad
técnico económica para el reemplazo del sistema de calentamiento de una estación de
descarga.
FERNÁNDEZ F., Gilbert R. (2008), realizó un trabajo sobre el “Estudio del Sistema
de Recolección de Gas perteneciente a la Unidad de Explotación Tía Juana Lago”, en el
cual describe a cabalidad el proceso de recolección de gas utilizado en Unidad de
Explotación Tía Juana Lago, se plantea que las metas de producción del distrito se ven
afectadas por la baja presión de succión presente en las Plantas Compresoras, que
origina problemas operacionales a las mismas, tales como: apertura y cierre de las
válvulas de recirculación en las etapas de compresión, baja eficiencia en la extracción
de liquido y baja eficiencia en la recuperación de glicol, no lográndose la recuperación
del mismo. Por tal situación el objetivo del trabajo es evaluar el sistema de recolección
de gas perteneciente a la Unidad de Explotación Tía Juana Lago”, aguas arribas de la
succión en las Plantas Compresoras de Gas (estaciones de flujo múltiples de
recolección de gas, y líneas que alimentan la red de gas), el cual permitirá mantener la
presión y caudal de suministro de gas a las instalaciones en condiciones óptimas, a fin
de distribuir la demanda de gas entre los clientes, de una manera estable, garantizando
la integridad mecánica de la red al determinar presiones de succión en condiciones
normales y ante eventos que impacta la disponibilidad de gas.
El aporte de esta investigación es precisamente la detallada explicación sobre
proceso de recolección de gas utilizado en la Unidad de Explotación Tía Juana Lago, y
además la misma unidad de explotación en la que se ubica la presente investigación; al
plantear que las metas de producción del distrito se ven afectadas por la baja presión
de succión presente en las Plantas Compresoras, amplía la visión del problema, que a
través de las propuestas generadas de la evaluación del sistema de venteo podría
corregirse.
RODRÍGUEZ, V. y VALIENTE, G. (2003) “Evaluación de los Sistemas de
Distribución y Recolección de gas de la Unidad de Explotación Lagomar”. En este
estudio se realizó la evaluación de los sistemas de distribución y recolección de gas de
la U.E. LAGOMAR de PDVSA, identificando mediante el uso de herramientas
computacionales como PIPESIM 2000, restricciones de flujo, problemas de medición y
arreglos inadecuados en los gasoductos existentes en ambos sistemas, tanto en las
condiciones actuales como en las futuras según el Plan de negocios 2002-2010 de la U.
E., garantizando el adecuado transporte del gas desde el conjunto de estaciones de
flujo hasta la succión de las plantas compresoras, así como el transporte del gas hasta
los múltiples a una presión adecuada que maximice el levantamiento de los fluidos,
proponiéndose el tendido de nuevos gasoductos así como arreglos en los existentes,
mejorando el manejo de gas en ambos sistemas. Así mismo, se definieron acciones
que se deben tomar en caso de paros de plantas y ruptura de gasoductos principales,
con el fin de obtener el menor impacto en producción por efecto de la presurización o
despresurización del sistema.
El aporte de esta investigación es la propuesta de otras alternativas al mismo
problema (bajas presiones de gas), aquí se recomiendan reemplazos de gasoductos,
nuevas rutas de distribución de gas, envío del fluido a Múltiples de Gas para elevar
presiones y otras consideraciones que fueron tomadas en cuenta para el desarrollo de
la investigación.
CHEN, Meyliza E., (2005). “Estudio de Factibilidad Técnico-Económica para el
reemplazo del Sistema de Calentamiento de La Estación de descarga OED-16”. Este
trabajo especial de grado utilizó la metodología siguiente: primeramente describir los
procesos de tratamiento de crudo en la estación, seguido del diagnóstico de las
condiciones actuales de operación del sistema de calentamiento. Luego realizó el
estudio de obsolescencia, además de evaluar las condiciones de seguridad y las
técnicas de las opciones de mejoras. Posteriormente se procedió a la evaluación
económica que determinó la rentabilidad del proyecto, considerando los pronósticos de
producción de la estación de descarga y las normas de seguridad.
Esta metodología de trabajo se aplicara al presente trabajo de investigación, ya que
la secuencia de los pasos mencionados guía satisfactoriamente la tesis.
Bases Teóricas.
Gas Natural.
El gas natural es la mezcla formada por los miembros mas volátiles de la serie
parafinas de hidrocarburos, principalmente metano, cantidades menores de etano,
propano y butano y finalmente puede contener porcentajes muy pequeños de
compuestos más pesados. Además, es posible conseguir en el gas cantidades
variables de otros gases no hidrocarburos como el dióxido de carbono, sulfuro de
hidrogeno (acido sulfúrico), nitrógeno, helio, vapor de agua, etc.
En la forma más simple, un gas puede considerarse que está formado por partículas
sin volumen y entre las cuales no existen fuerzas de atracción y repulsión. Es un fluido
homogéneo generalmente de baja viscosidad, sin volumen definido y ocupa cualquier
espacio en el cual se coloca.
La composición del gas natural varía según la zona geográfica, la formación o la
reserva de la que es extraído los diferentes hidrocarburos que forman el gas natural,
pueden ser separados utilizando sus propiedades físicas respectivas (peso,
temperatura de ebullición, presión de vaporización). En función de su contenido en
componentes pesados, el gas es considerado como rico (5 o 6 galones o más
hidrocarburos extraíble por pie cúbico).
El grupo de los componentes livianos una vez licuado y separado selectivamente del
resto de la mezcla constituye el gas natural licuado (GNL), producto empleado
naturalmente como elemento combustible. Los componentes intermedios en forma de
líquidos y separados selectivamente de los restantes grupos, forman el gas licuado en
petróleo (GLP), el cual además de ser un excelente combustible es también utilizado en
la industria química como fuente de materia prima en la elaboración de numerosos
productos petroquímicos.
El grupo de los componentes pesados forman la gasolina natural, el cual es un
líquido a temperatura y presión ambiente con fuerte tendencia a evaporarse a dichas
condiciones.
El gas natural es una energía eficaz, rentable y limpia por sus precios competitivos y
su eficacia como combustible, permite alcanzar considerable economía a sus
utilizadores. Por ser el combustible más limpio de origen fósil contribuye decisivamente
en la lucha contra la contaminación atmosférica y es una alternativa energética que se
destaca en el siglo XXI por su creciente participación en los mercados mundiales.
Estaciones de Flujo.
Una Estación de Flujo es una estructura de mediana complejidad donde se recolecta
la producción de petróleo y gas provenientes de los pozos asociados a ella. Estas
estaciones son edificaciones de estructura metálica y concreto ubicadas, en este caso,
en el Lago de Maracaibo soportadas por pilotes clavados en el fondo del mismo (ver
Figura Nº 1).
Las estaciones contienen un conjunto de equipos interconectados para recibir,
separar, almacenar temporalmente y bombear los líquidos provenientes de los pozos en
sus inmediaciones. Algunas estaciones de flujo, escogidas estratégicamente, son
utilizadas como puntos de inyección de química deshidratante, cuya función es acelerar
el proceso de rompimiento de emulsiones y separación crudo-agua.
Figura N°1: Vista aérea de una Estación de Flujo (PDVSA, 2002)
En una Estación de Flujo, los fluidos pasan por una serie de procesos desde el
momento que llega al múltiple, hasta ser enviada al patio de tanques. Estos
procesos son los siguientes:
- Recolección de fluidos (mezcla de crudo, agua y gas)
- Separación líquido - gas
- Almacenamiento temporal en tanques
- Calentamiento (caso de recibo de crudo pesado)
- Distribución de los fluidos.
Por lo expuesto anteriormente, su función principal es: Recolectar los fluidos
(petróleo, agua y gas) provenientes de los diferentes yacimientos localizados en las
áreas circundantes al sitio de ubicación de las mismas, además, se encarga de la
separación del gas del fluido multifásico para enviarlo a las Plantas Compresoras. Con
respecto al líquido separado en las estaciones, éste se almacena temporalmente en
tanques pequeños, para luego bombearlos hacia una red de crudo, de la cual parte un
oleoducto principal hacia un Patio de Tanques. En el Patio de Tanques se realiza el
proceso de deshidratación y envío para la comercialización del crudo.
Según su funcionamiento, las Estaciones de Flujo pueden ser de dos tipos:
Manuales cuando sus funciones requieren del personal de operaciones durante las 24
horas, y Semiautomáticas cuando parte de sus funciones se realizan con controles
automáticos, exigiendo personal de operaciones para cumplir con el resto de las
mismas.
Las Estaciones de Flujo de PDVSA en la División de Occidente están constituidas
básicamente por equipos mayores de diseño y apariencia similar, el número de equipos
mayores en una Estación de Flujo varia en función al número de segregaciones o tipos
de crudo que maneja, ubicación geográfica en que se encuentra y a su capacidad para
dosificar aditivos químicos.
El diseño de las Estaciones de Flujo ha evolucionado en el tiempo para brindar
mayores facilidades al personal de operaciones y mantenimiento para realizar sus
funciones. Igualmente el diseño ha evolucionado para incrementar la autonomía y la
eficiencia del proceso de producción de crudo, mediante la implantación de mejoras
tecnológicas en las áreas de instrumentación, control y supervisión, y como resultado la
automatización.
Las Estaciones de Flujo de PDVSA en el Lago de Maracaibo (Exploración,
Producción y Mejoramiento Occidente) constan de los siguientes equipos:
- Fosa de drenaje.
- Bomba de achique.
- Múltiples de gas.
- Sistema de protección catódica.
- Equipos menores.
- Bombas de transferencia de crudo con sus motores y equipos auxiliares.
- Trampas para la limpieza de las líneas de bombeo.
- Medidor de la presión de bombeo y de flujo.
- Válvulas de seguridad de las líneas verticales de cada pozo.
- Extintores de fuego.
- Tanques de almacenamiento.
- Separadores y depuradores.
Descripción de los componentes principales de una Estación de Flujo
Múltiple o cañón de producción.
Los múltiples o cañones de producción son un conjunto de tuberías, válvulas y
piezas prefabricadas donde convergen las líneas de flujo proveniente de cada uno de
los pozos, cuya función es la de recibir el fluido bifásico (líquido-gas) de los pozos que
fluyen a la estación, y de allí se conduce a través de tuberías, a los separadores de
producción general o de prueba, según sea el caso. Cada uno de los pozos productores
de crudo, se conecta a los cañones generales y de prueba constituidos por extensiones
de 5 cupos, los cuales están ubicados al lado opuesto de la plataforma de llegada. La
conexión de la línea se hace mediante un arreglo de tuberías denominado escopeta. En
el punto de convergencia de la línea de flujo con el múltiple, se encuentra instalada una
válvula para tomar muestras de crudo, una válvula de retensión (check) para evitar el
retorno del fluido en caso de rotura en la línea de flujo y válvula de compuerta, de bola
tapón las cuales permiten bloquear o dejar pasar el fluido. Los múltiples de producción
son construidos de manera que permitan, en cualquier momento, desviar de la corriente
total, la producción de un pozo en particular hacia un separador de prueba, para
cuantificar su producción individual.
Separadores de producción General.
Los separadores constituyen el equipo principal en el proceso de separación y
puede describirse como un recipiente en forma cilíndrica, colocado en posición
horizontal o vertical cuyo propósito es separar el gas de los líquidos que constituyen el
crudo que llega al múltiple. Los separadores son diseñados para rangos de presión alta,
mediana o baja.
Los separadores en su interior poseen láminas de deflación ubicadas inmediatas
a su entrada, donde al producirse el choque del flujo con las mismas, ocurre el
desprendimiento del gas asociado, llamado proceso de separación gas – líquido. En la
parte superior tiene un tamiz llamado “extractor de niebla” el cual retiene partículas de
líquido que pueda llevar el gas.
La descarga de crudo del separador ubicada en la parte inferior, es controlada
por un dispositivo que opera con la presión de la columna de fluido, dentro del
recipiente, este dispositivo llamado “Piloto Kim Ray”, envía la señal de cierre y apertura
a la válvula de descarga del separador cuya utilización es muy confiable y de fácil
mantenimiento. El gas sale del tope del separador y va hacia el Depurador.
Los separadores que se utilizan con mayor frecuencia son los señalados en las
figuras Nº 3 y Nº 4; para baja y alta presión respectivamente.
Figura N°2. Cañón general de producción (PDVSA, 2002)
Separadores de prueba.
Recibe la producción de un solo pozo con el objeto de ser medida. El separador
de prueba es un recipiente cilíndrico que en su interior esta dividido en dos cámaras,
una superior por donde entra el fluido bifásico proveniente del pozo sometido a prueba,
y la cámara inferior donde se realiza la medición. La cámara inferior posee un sistema
de flotadores dentro del recipiente en forma de bombonas interconectadas por líneas de
Figura N°3. Separador vertical (Fernández G., 2008)
Figura N° 4. Separador General Horizontal (Fernández G., 2008)
Figura N°3. Separador vertical (Fernández G., 2008)
0.0889 m (3 pulgadas) de diámetro, en las cuales debe cumplirse el principio de los
vasos comunicantes con relación al movimiento del fluido en la cámara inferior. La
cámara superior separa el gas del líquido y la inferior se usa para medir el volumen de
crudo desplazado entre dos interruptores de nivel. Cada uno de estos volúmenes se
registra y acumula (número de golpes) en el tiempo que el pozo está en prueba.
El resto del equipo lo conforman dos válvulas de control, una que gobierna la
interconexión entre ambas cámaras y otra que controla la descarga del fluido hacia los
tanques.
Depuradores.
Se encargan de eliminar los restos de líquidos que pueda traer el gas del
proceso de separación, para evitar daños en los equipos de compresión de gas. Este
equipo lo estudiaremos con profundidad más adelante en cuanto a sus características y
funcionamiento.
Sistema depurador-recolección.
Cada Estación de Flujo se debe conectar a la red de recolección de gas
mediante un sistema de tuberías, este sistema de tuberías comienza a la salida del gas
en el depurador y se conecta a la red de recolección, dependiendo de la Unidad de
Explotación a que pertenezca.
Independientemente donde se ubique la Estación de Flujo, el sistema depurador
– recolección, tiene características diferentes para cada estación, en cuanto a
diámetros, longitudes, accesorios y arreglo de los mismos.
Tanques de almacenamiento de crudo.
Son recipientes cilíndricos utilizados para almacenar temporalmente el crudo
proveniente de los separadores. Se utilizan tanques de varios tipos y tamaños,
clasificados según su capacidad y tipo de fondo; dentro de los cuales se encuentran dos
tipos: fondo plano y cónico, con capacidades de 159 y 238.5 m3 (1000 y 1500 Bls).
Bombas de crudo.
Son equipos utilizados para succionar el crudo contenido en los tanques de
almacenamiento y enviarlo a los patios de tanques que se encuentran en tierra, a través
de tuberías asociadas a los sistemas de recolección de crudo. El funcionamiento del
sistema de bombeo en una Estación de Flujo está controlado por una serie de
interruptores instalados en la pared del tanque; estos interruptores abren o cierran un
contacto eléctrico que permite la acción de las bombas.
Sumidero y bomba de lavado.
Para recuperar los volúmenes de crudo y aceite que puedan derramarse en la
plataforma de la instalación, existen en las instalaciones un sumidero y un sistema
recolector de derrames, constituido por bandejas y una red de ductos y tuberías.
Sistemas auxiliares.
Estos sistemas sirven de apoyo a los procesos involucrados en las estaciones de
flujo, entre los cuales se encuentran:
Sistema de Inyección de química.
Disminuye la formación de emulsiones fuertes y espuma en las líneas de
bombeo además de ayudar al proceso de separación crudo-gas.
Sistema eléctrico.
Suministra la energía necesaria para el funcionamiento de algunos equipos
de la estación.
Controlador Lógico Programable (PLC).
Encargado del manejo de todas las señales de entrada y salida hacia las
válvulas de control de la estación.
Relé Maestro.
Responsable del cierre de la estación debido a condiciones de emergencia de
la misma.
Sistema de medición de pozos.
Se encarga de medir tanto los volúmenes de líquidos como los de gases
producidos por un pozo en particular.
Sistema de Venteo.
Es un sistema de seguridad instalado al sistema depurador – recolección, es
decir, a la salida del depurador y tiene la finalidad de desalojar la cantidad de gas que
sea necesaria para evitar un incremento de presión excesivo en las Estaciones de Flujo.
Al igual que el sistema depurador – recolección, está compuesto por un sistema
de tuberías diseñado para cada Estación de Flujo, pero con el mismo principio, el
elemento principal de este sistema es una válvula de control.
Esta válvula de control trabaja tomando en cuenta la variable presión, ésta
generalmente debe ser medida en el depurador. La válvula de control está calibrada
para que al detectar un incremento de presión por encima de su ajuste “Set point “,
comience a abrirse y desalojar a la atmósfera el gas necesario hasta estabilizar la
presión de operación.
Plantas Compresoras de Gas Natural.
El gas de baja presión (aproximadamente 30 psi) pasa por los separadores de
entrada para eliminar líquidos o condensados seguidamente pasa a las máquinas
compresoras (centrífugas o reciprocantes), las cuales aumentan la presión del gas entre
30 psi a 2800 psi dependiendo del campo (gas lift).
Los compresores generalmente tienen varias etapas para aumentar gradualmente la
presión del gas. En la descarga de cada etapa se coloca un enfriador y un
depurador para bajar la temperatura de compresión del gas aproximadamente a 80°f, y
evitar sobre calentamientos en el proceso. Cuando el gas se comprime y enfría los
vapores de agua y algunas fracciones de gasolina se condensan luego; este
condensado se procesa. El gas comprimido de la descarga del compresor llega a un
cabezal o múltiple de gas donde tendrá los siguientes usos:
- Levantamiento artificial. (Gas lift para los pozos)
- Gas combustible (Para proceso dentro de la planta y plantas eléctricas)
- Gas de conservación (inyección al yacimiento)
- Gas doméstico
- Gas para procesos petroquímicos.
Tipos de plantas compresoras.
Plantas Convencionales.
Son plantas que comprimen el gas a través de turbo compresores dispuestos
en serie. Estas plantas son de un tamaño considerable y poseen sus equipos
dispuestos en un solo bloque.
Plantas Modulares. Como su mismo nombre lo indica, estas plantas están formadas por varios
módulos o bloques. Por lo general, una Planta Modular está integrada por los siguientes
módulos:
- Módulo de admisión.
Figura N°8. Planta Compresora convencional (PDVSA, 2002)
- Módulo(s) de compresión.
- Módulo de control.
- Módulo de venteo.
Adicionalmente, algunas Plantas Compresoras poseen módulos para la
deshidratación con glicol del gas de entrada. El principio de operación de estas plantas
es exactamente el mismo que el de las plantas “grandes” o convencionales.
Miniplantas
Las miniplantas, son simplemente instalaciones de menor tamaño y
capacidad, capaces de comprimir gas de baja presión proveniente de las estaciones de
flujo, hasta presiones de 1200 psig (miniplantas de baja) y 1500 psig (miniplantas de
alta). El gas de descarga de las miniplantas de baja, es empleado en el sistema de
levantamiento, mientras que el gas de alta es empleado en el sistema de transferencia.
MOD.B
MOD.A
MOD-C
Figura N°9. Planta Compresora modular (PDVSA, 2002)
Figura N°10. MiniPlanta Compresora (PDVSA, 2002)
Descripción de una etapa de compresión típica.
El gas de succión, entra a la planta a través del depurador principal o de entrada
(llamado S-O en el caso de las plantas convencionales), esto con la finalidad de atrapar
los restos de crudo, agua, y condensado que pueda permanecer remanentes en el gas.
Una vez limpio, el gas pasa a un compresor centrífugo, cuyo eje está conectado
a una turbina de gas y que gira a determinadas revoluciones (dependiendo de la etapa)
con el objetivo de comprimir el gas a través de las ruedas que constituyen el rotor
respectivo.
Cuando el gas se comprime, se calienta. Este calor debido a la compresión debe
removerse antes de que el gas entre a la siguiente etapa de compresión y sea
comprimido nuevamente. Con esta remoción de calor se evitan temperaturas
peligrosamente altas. Para tal fin existen enfriadores atmosféricos (convencionales) o
enfriadores tipo ventilador (fin fan cooller en modulares) cuya función es la de mantener
la temperatura del gas de entrada a la siguiente etapa compresora en el orden de los
95 ºF.
Cuando el gas rico, es comprimido y enfriado, algunas fracciones de gasolina,
pesados y agua, condensan; por lo cual se hace necesario, además del enfriador,
colocar en la etapa compresora un depurador. Dicho depurador se encarga de atrapar
el condensado y evitar que este entre al compresor de la siguiente etapa, provocando
daños en el mismo. De esta forma se tiene que las plantas y miniplantas poseen etapas
de compresión-depuración-enfriamiento integradas, cuyo funcionamiento básico y
estructuración es idéntica para todas. Las variaciones se encuentran en el número de
etapas que posea la instalación y en el tipo y marca de equipos que ésta emplee.
Figura N°11. Etapa de compresión típica (Fernández G., 2008)
Evaluación Técnica.
Beca (2001), plantea que la evaluación técnica del proyecto provee la información
requerida para cuantificar el monto de las inversiones y de los costos de operación
pertinentes al mismo. Técnicamente pueden existir procesos productivos operacionales,
cuya jerarquización puede diferir de los que pudiera realizarse en función de su grado
de perfección financiera; por lo general, se estima que deben aplicarse los
procedimientos y tecnologías más modernas, solución esta que puede ser óptima
técnicamente pero no serlo financieramente. En resumen, se pretende resolver las
preguntas a donde, cuanto, cuando, como y conque producir lo que se desea. Teniendo
como objeto, verificar la posibilidad técnica de producir un bien o servicio y a su vez el
análisis y determinación de los factores antes mencionados.
En tal sentido, Rubilar (2002), refiere que el proyecto se define técnicamente en
cuanto a procesos y tecnologías a utilizar, terrenos e infraestructura requerida, insumos
y materias primas a utilizar, organización de los recursos humanos a emplear con el
objeto de conocer los costos de inversión y operación del proyecto.
Esta etapa se realiza con base al desarrollo de una ingeniería básica y/o conceptual,
más la respectiva ingeniería de desarrollo de producto cuando corresponda, además del
diseño organizacional de la unidad productiva con el objeto de tener una cuantificación
detallada de los costos de inversión en tecnología e infraestructura y de capital de
trabajo asociados a los recursos materiales y humanos requeridos para la operación del
proyecto.
Según Chase (1997), existen tres criterios que están relacionados con la calidad y la
productividad: Eficiencia, Efectividad y Eficacia.
Eficiencia.
Se le utiliza para dar cuenta del uso de los recursos o cumplimiento de actividades
con dos acepciones: la primera, como la relación entre la cantidad de recursos
utilizados y la cantidad de recursos estimados o programados; la segunda, como grado
en el que se aprovechan los recursos transformándose en productos.
En síntesis, la eficiencia está vinculada a la productividad, si solo se utilizara este
indicador como medición de la misma únicamente se asociaría al uso de los recursos;
solo se tomaría en cuenta la cantidad y no la calidad de lo producido, es decir, hacia
adentro de la organización, buscando a toda costa ser más eficiente y pudiendo
obtener un estilo eficientista para toda la organización.
Efectividad.
Es la relación entre los resultados logrados y los resultados propuestos, es decir,
permite medir el grado de cumplimiento de los objetivos planificados. Cuando se
considera la cantidad como único criterio se cae en estilos efectivistas, aquellos donde
lo importante es el resultado, no importa a que costo. La efectividad se vincula con la
productividad a través de impactar en el logro de mayores y mejores productos /según
el objetivo); sin embargo, adolece de la noción del uso de recursos.
No obstante, este indicador sirve para medir determinados parámetros de calidad
que toda organización debe preeestablecer y también para poder controlar los
desperdicios del proceso y aumenta el valor agregado.
Eficacia.
La eficacia, valora el impacto de lo que se realiza, del producto o servicio que se
presta. No basta con producir con 100% de efectividad el servicio o producto que se
planifica, tanto en cantidad y calidad, si no la necesidad que el mismo sea el adecuado;
aquel que logrará realmente satisfacer al cliente o impactar en el mercado. Como puede
deducirse, la eficacia es un criterio muy relacionado con la calidad (adecuación al uso,
satisfacción del cliente).
Técnica de Estudios de Riesgos Operacionales: HAZOP.
El HAZOP, es una técnica de identificación de riesgos, basada en la premisa de que
los riesgos, los accidentes o los problemas de operabilidad, se producen como
consecuencia de una desviación de las variables de proceso con respecto a los
parámetros normales de operación en un sistema dado y en una etapa determinada.
La técnica consiste en analizar sistemáticamente las causas y las consecuencias de
unas desviaciones de las variables de proceso, planteadas a través de unas
“palabras guías”.
Etapas.
Definición del área de estudio.
Consiste en delimitar las áreas a las cuales se aplica la técnica. En una
determinada instalación de proceso, considerada como el área objeto de estudio, se
definirá para mayor comodidad una serie de subsistemas o líneas de proceso que
corresponden a entidades funcionales propias.
Definición de nudos.
En cada uno de estos subsistemas o líneas se deberán identificar una serie
de nudos, o puntos claramente localizados en el proceso. Cada nudo deberá ser
identificado y numerado correlativamente dentro de cada subsistema y en el sentido del
proceso para mejor comprensión y comodidad. La técnica HAZOP se aplica a cada uno
de estos puntos. Cada nudo vendrá caracterizado por variables de proceso como:
- Presión
- Temperatura
- Caudal
- Nivel
- Composición
- Viscosidad
La facilidad de utilización de esta técnica requiere reflejar en esquemas
simplificados de diagramas de flujo todos los subsistemas considerados y su posición
exacta. El documento que actúa como soporte principal del método es el diagrama de
flujo de proceso.
Aplicación de las palabras guías.
Las “Palabras guías”, se utilizan para indicar el concepto que representan a
cada uno de los nudos definidos anteriormente que entran o salen de un elemento
determinado. Se aplican tanto a acciones: Reacciones, Transferencias, etc. Como a
parámetros específicos: Presión, Caudal, Temperatura, Etc.
Definición de las desviaciones a estudiar.
Para cada nudo se plantea de forma sistemática todas las desviaciones que
implican la aplicación de cada palabra guía a una determinada variable o actividad.
Para realizar un análisis exhaustivo, se deben aplicar todas las combinaciones posibles
entre palabra guía y variable de proceso, descartándose durante la sesión las
desviaciones que no tengan sentido para un nudo determinado. Paralelamente a las
desviaciones se deben indicar las causas posibles de estas desviaciones y
posteriormente las consecuencias de estas.
Sesiones HAZOP.
Las sesiones HAZOP tienen como objetivo la realización sistemática del
proceso descrito anteriormente, analizando las desviaciones en todas las líneas o
nudos seleccionados a partir de las palabras guías aplicadas a determinadas variables
o procesos. Se determinan las posibles causas, las posibles consecuencias, las
respuestas que se proponen, así como las acciones a tomar.
Ventajas e inconvenientes del método HAZOP.
Ventajas.
- Es una buena ocasión para contrastar distintos puntos de vista de una
instalación
- Es una técnica sistemática que puede crear, desde el punto de vista de la
seguridad, hábitos metodológicos útiles.
- El coordinador mejora su conocimiento del proceso
- No requiere prácticamente recursos adicionales, con excepción del
tiempo de dedicación.
Inconvenientes.
- Las modificaciones que haya que realizar en una determinada instalación
como consecuencia de un HAZOP, se pueden ver afectadas por criterios
económicos.
- Depende mucho de la información disponible, a tal punto que puede
omitirse un riesgo si los datos de partida son erróneos o incompletos.
- Al ser una técnica cualitativa, aunque sistemática, no hay una valoración
real de la frecuencia de las causas que producen una determinada
consecuencia.
Características de la Unidad de Explotación Tía Juana Lago.
La U.E. Tía Juana Lago, tiene como misión genérica maximizar la explotación de
las reservas de hidrocarburos en forma eficiente y rentable, en armonía con el medio
ambiente y promoviendo el crecimiento socio económico del país; con una visión de
producción a largo plazo, orientada a ser reconocida internacionalmente como la
empresa líder de creación de valor en el negocio de producción de hidrocarburos, a
través del aprovechamiento óptimo de sus yacimientos, la eficiencia operacional y la
introducción oportuna de nuevas tecnologías; con gente de primera, preparada y
motivada, preservando su integridad y la de los activos, en total armonía con el medio
ambiente y el entorno.
Glosario
Caudal: Es la cantidad de fluido que pasa por determinado elemento en la unidad De
tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen que pasa por un
área dada en la unidad de tiempo. Se denota con Q.
Caudal de Descarga: Es el caudal o fluido que descarga la planta compresora luego del
proceso de compresión.
Caudal de Succión: Es el caudal o Fluido que se extrae para ser comprimido en la
planta.
Caudal de Diseño: Es el parámetro mediante el cual se diseña un gasoducto para
transportar cierta cantidad de flujo.
Compresor: Es un equipo utilizado para aumentar la presión de un fluido en estado
gaseoso.
Crudo: Mezcla natural formada principalmente por hidrocarburos que existen en estado
líquido en reservas subterráneas naturales y que es recuperable en forma líquida en
condiciones normales de presión y temperaturas.
Depuración: Proceso en el cual se elimina los restos líquidos que puedan traer el gas
del proceso de separación, para evitar daños en los equipos de compresión de gas.
Flujo multifásico: Es la presencia de diferentes estados (sólido, líquido y gaseoso).
Flujo: Caudal de un fluido desplazándose por una tubería.
Gas de formación: Es el gas producido por un yacimiento.
Gas Lift: Consiste en inyectar gas a presión en la tubería para alivianar la columna de
petróleo y hacerlo llegar a la superficie. La inyección de gas se hace en varios sitios de
la tubería a través de válvulas reguladas que abren y cierran al gas automáticamente.
Este procedimiento se suele comenzar a aplicar antes de que la producción natural
cese completamente.
Gas de recolección o Gas de baja presión: Es considerado gas de recolección o de baja
presión aquel gas que llega a los depuradores pertenecientes a las Estaciones de Flujo,
este gas de recolección es el gas de levantamiento artificial y el gas de formación.
Gas de venteo: Aquel que es enviado a la atmósfera y solo se ventea cuando el sistema
esta presurizado con el objeto de disminuir la presión.
Gas Natural: Mezcla formada por los miembros más volátiles de la serie parafinas de
hidrocarburos, principalmente metano, además de gases no hidrocarburos como el
dióxido de carbono, sulfuro de hidrogeno, nitrógeno, helio, vapor de agua, etc.
Gases: Es la sustancia que en condiciones normales de presión y temperatura se
Encuentran totalmente en estado gaseoso, debido a que la velocidad de las moléculas y
las distancias entre ellas es tan grande que la fuerza de atracción de estas no es
suficiente para retenerlas dentro de un volumen definido.
Gasoductos: Los gasoductos son conjuntos de tuberías, equipos y accesorios
Destinados a transportar gas, que unen centros de producción o almacenamiento con
redes de distribución de gas y otros centros de producción, almacenamiento, o
consumo.
Gravedad Específica: Es la relación de la densidad de una sustancia con la densidad
del agua.
Hidrocarburos: Son los compuestos orgánicos más simples y pueden ser considerados
como las sustancias principales de las que se derivan todos los demás compuestos
orgánicos.
Mermas: Es la reducción en la masa de fluido manejado debido a razones naturales
asociadas al proceso el cual es sometido. Pueden ser por corrosión, por recolección,
por distribución, entre otros
Parámetros: Son los datos que no cambian independientemente sino que están
relacionados entre ellos y descrito cuantitativamente por la ley de los gases. Estos
pueden ser: Densidad, Presión, Volumen y Temperatura.
Petróleo: Es un líquido oleoso bituminoso de origen natural compuesto por diferentes
sustancias orgánicas. Se encuentra en grandes cantidades bajo la superficie terrestre y
se emplea como combustible y materia orgánica para la industria química. Esta
compuesto por hidrocarburos no homogéneo.
Pozos: Perforación profunda hecha desde la superficie de un yacimiento para localizar o
extraer petróleo.
Presión: Es la acción que ejerce una fuerza sobre un área determinada. En el Sistema
Internacional se expresa en Pascal (N/m2) y en el Sistema Ingles psi (lbs/pulg2). En un
fluido es la relación entre la fuerza de un fluido, sobre la superficie de un conducto o
recipiente.
Presión de Descarga: Esta corresponde a la Presión a la cual debe ser comprimido el
gas para entrar al gasoducto o línea de gas lift. Para efecto de cálculo también se
utiliza la presión absoluta.
Presión de Diseño: Es la presión mediante la cual es diseñado un gasoducto.
Presión Diferencial: Es la diferencia de presión causada por el disco de orificio, es el
resultado de la presión antes y después de la placa y se expresa en pulgadas de agua.
Presión de Succión: Esta es la presión de extracción o succión para el proceso de
compresión del gas.
Red: Es el elemento básico de la instalación. La red de tuberías conduce el gas y
permite la conexión de los equipos y accesorios a la red.
Separación: Proceso en el que se divide un fluido en dos fases, liquida y gaseosa.
Sistema de recolección: Es aquel que se encarga de unir a través de tuberías el gas
depurado en las Estaciones de Flujo, para enviarlos a las Plantas o Miniplantas. Se
compone de todas las tuberías de baja presión, y Estaciones de Flujo.
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
En este capitulo se especifica el tipo de investigación, se describe la población,
muestra y la metodología utilizada para llevar a cabo las fases en que esta dividido
cada objetivo de la investigación. En cada fase se especifican los métodos aplicados
para el análisis de los resultados.
La investigación es un proceso que está compuesto por una serie de etapas, las
cuales se derivan una de otra. Por ello, al llevar a cabo un estudio o investigación, el
investigador debe conocer y definir las distintas maneras de realizarlo, tanto en
contenido como en su estructura. Para que de esta forma la investigación resultante sea
valida y confiable. (Bavaresco de Prieto, 1997)
Tipo de Investigación
El tipo de investigación se determina por el tipo de problema que se desea
solucionar, con los objetivos que se pretenden alcanzar en el estudio y la disponibilidad
de recursos. (Chávez, 2001)
Este estudio estuvo basado en lo siguiente:
Según el nivel de Conocimiento:
Descriptiva.
Esta investigación es descriptiva. Tamayo y Tamayo (1997) establece: “La
investigación descriptiva, trabaja sobre realidades de hechos y sus característica
fundamental es la de presentar una interpretación correcta. Esta comprende la
descripción, análisis e interpretación de la naturaleza actual y la composición o
procesos de fenómenos estudiados”
Esta investigación se define como descriptiva ya que se describieron los
procesos de operación actuales de una estación de flujo, el funcionamiento de la
estación de flujo con la propuesta de la modificación al sistema de venteo, así como las
condiciones de seguridad de las Estaciones de Flujo con el funcionamiento actual y con
la nueva propuesta de la modificación al sistema de venteo.
Según el Propósito.
Aplicada.
“Es del tipo de investigación verdadera porque profundiza el conocimiento
racional de la realidad, él porque de las cosas, y es por lo tanto más complejo y
delicado, pues el riesgo de cometer errores aumenta considerablemente (aunque)
puede decidirse… construye el edificio de la ciencia (Sabino, Carlos A).
Las conclusiones y recomendaciones derivadas de esta investigación podrán
aplicarse tanto a la estación de flujo seleccionada como a todas las estaciones de flujo
con similares características, contribuyendo de esta forma a minimizar las pérdidas de
gas y su impacto en la producción en Occidente, por supuesto, su aplicación quedará a
juicio y criterio de la empresa Pdvsa Occidente.
Según la Estrategia.
Según Chávez (1994) define la investigación como documental de Campo; porque
orienta a recolectar informaciones relacionadas con el estudio real de las personas,
objetos, situaciones o fenómenos tal cual se presentaron en el momento de recolección
de datos.
Documental.
Se define como: “El estudio analítico de la documentación bibliográfica,
cartográfica, hemerográfica y arqueológica, referida al planteamiento del problema
(Chamorro y Fernández, 1996).
Este estudio se basó en el soporte de documentos impresos, ilustraciones,
planos, y otros documentos requeridos para la revisión y actualización en la elaboración
del estudio del Sistema de Venteo en las Estaciones de Flujo.
De Campo.
“Consiste en la recolección de datos directamente de la realidad donde ocurren
los hechos, sin manipular y controlar variable alguna” ( Fifias, Arias 1999)
El levantamiento de la Información del Estudio del Sistema de Venteo de las
Estaciones de Flujo de Pdvsa Occidente es de campo ya que los datos recolectados se
tomaron directo en el lugar para así obtener un panorama completo del proceso.
Diseño de la Investigación
El diseño de la investigación se refiere al plan o estrategia concebida para responder a
las preguntas formuladas en la investigación. Chistensen (1980).
Este trabajo se adapta a la Investigación de Campo, ya que es una investigación a
través de la cual se estudiaron las variables in situ.
La investigación es concebida como modalidad de proyecto factible ya que propone
una evaluación viable de la evaluación al sistema de venteo de las estaciones de flujo.
Población y Muestra de Estudio
La definición expuesta por Chávez (1994), es: “La población de un estudio es el
universo de la investigación sobre el cual se pretende generalizar los resultados. Esta
constituida por características o estratos que le permiten distinguir los sujetos, unos de
otros”.
Partiendo de esta definición, para esta investigación la población serán todas las
Estaciones de Flujo ubicadas en el Lago de Maracaibo, pertenecientes a Pdvsa
Occidente, 164 Estaciones de Flujo. La población es finita, además de acuerdo a su
función se considera como objetiva debido a que se tiene acceso a cada una de las
instalaciones que conforman la población de estudio.
Según Bavaresco (1997), la muestra se refiere a una parte representativa de la
población. En esta investigación la muestra sujeto de estudio fue considerada como no
probabilística intencional, Owen (1988) plantea que es utilizada cuando se requiere
cualificar, todos los casos no tienen la misma probabilidad de ser seleccionados para la
muestra, el investigador elige los casos que más le interesan para obtener una
información más rica, requiere un conocimiento elevado de la población y permite
hace inferencias lógicas. En base a estos criterios fueron seleccionadas las estaciones
de flujo del Lago de Maracaibo que reúnan las características siguientes:
- Dos (2) Separadores Generales.
- Un (1) depurador.
- Presión de operación: 25-30 psi.
- Venteo seguro a través de un trípode a distancia.
- Cercana a la Planta Compresora, lo que implica presurización instantánea ante
un evento en la Planta Compresora.
Al realizar el ejercicio de selección de acuerdo a los criterios mencionados
anteriormente la muestra se reduce al estudio de la Estación de Flujo TJ-13 ubicada en
el Lago de Maracaibo, en la Unidad de Explotación Tía Juana Lago perteneciente al
Distrito Norte de Pdvsa Occidente.
Instrumentos de Recolección de Datos
Los instrumentos de investigación son los medios que utiliza el investigador para
medir el comportamiento o atributos de las variables. Chávez (1994).
Según Méndez (1995), toda investigación implica acudir a las fuentes secundarias,
que suministran información básica. Se encuentra en las bibliotecas y esta contenida en
libros, periódicos y otros materiales documentales, como trabajos de grado, revistas
especializadas, enciclopedias, diccionarios, anuarios, etc.
Es posible que el desarrollo de la investigación propuesta dependa de la información
que el investigador debe recoger en forma directa. Cuando esto sucede, se habla de la
fuente primaria e implica utilizar técnicas y procedimientos que suministren la
información adecuada, tales como la observación, entrevistas, encuestas, cuestionarios,
sondeos, u alguna otra que facilite el análisis de esta.
En esta investigación se utilizaron las fuentes secundarias tales como: libros,
trabajos de grado, diccionarios, manuales, páginas Web, plan de integridad de las
líneas, historial de producción de pozos, planos de los diferentes distritos de la red de
gas, programas de computación: Excel, Word, Power point.
Y como fuentes primarias se utilizaron la Observación de las instalaciones existentes
en la actualidad y medición directa de las variables, para ello se diseñaron formatos
para registrar los datos de operación actuales al igual que el total de las instalaciones y
sus características, al final del capítulo se reflejan los formatos de trabajo.
Asimismo se utilizó la Entrevista en esta investigación, se realizó de una manera no
estructurada, ya que no tuvo un formato formal, es decir, que no hubo un margen
apreciable para formular pregunta. Su información se refleja en la realización de
preguntas a Superintendentes, supervisores, obreros, operadores e instrumentistas del
Departamento de Operaciones ya que los mismos están en contacto diario con las
instalaciones. También es focalizada porque solo se estudian las Estaciones flujo en el
Lago de Maracaibo que reunieran las características anteriormente mencionadas.
Procedimiento
1. Recopilación de la información teórica.
Primeramente se procedió a ubicar toda la información teórica requerida para sentar
las bases de esta investigación entre las cuales se ubicaron las normas de diseño de
estaciones de flujo y de su sistema de venteo. Igualmente se recopilaron trabajos de
investigación similares, elaborados en la empresa o cualquier otra institución.
2. Registro de datos.
Para poder realizar un buen análisis de resultados, fue necesario el registro de
información, es decir, la data de producción de crudo y gas de Occidente.
3. Análisis de los resultados.
Para esta fase se realizó un análisis comparativos entre variables seleccionadas
(Pies cúbicos de gas producido, Pies cúbicos de gas requeridos) y gráficas del
comportamiento predictivo de la producción de mantenerse el sistema de venteo; se
realizó un análisis en base a los resultados de la propuesta de la eliminación del
sistema de venteo que permite el optimo funcionamiento de la instalación, así como los
parámetros de eficiencia, eficacia y productividad aplicada a la propuesta, así como
el análisis de las condiciones de seguridad de esta.
4. Presentación de los resultados.
Finalmente se procedió a la redacción del Trabajo Especial de Grado para su
posterior corrección y presentación.
CAPÍTULO IV
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
En este capítulo se encuentra plasmada la solución del problema, mediante el
desarrollo, la interpretación y análisis de los resultados obtenidos a través de la
utilización de la metodología descrita en el capitulo III.
Resultados de la evaluación del proceso de operación actual de una Estación de
Flujo tomando el venteo como sistema medular.
Este objetivo describe el proceso detallado de la Estación de Flujo, desde la llegada
del flujo multifásico hasta la salida de sus productos.
Una estación de flujo es una instalación de producción, cuya función principal es
recibir el crudo de los pozos productores en estado multifásico (liquido-gas-sólido),
donde es sometido a un proceso de separación y posteriormente cada uno de ellos por
separado es enviado a los sistemas de transporte y gas. Durante la separación del
crudo, la corriente de producción es sometida a ciertos procesos físicos – químicos, con
el fin de facilitar tanto la separación de las fases liquidas y las gaseosas, así como el
manejo por parte de las bombas. El líquido en cuestión es almacenado temporalmente
en tanques de almacenamiento.
Para que un separador de crudo y gas realice sus funciones, su presión debe
mantenerse a un nivel tal que el líquido y el gas puedan ser descargados a sus
respectivos sistemas de recolección. La presión es mantenida mediante el uso de una
válvula de control de presión en cada separador.
En la Estación de Flujo TJ-13, el cañón de producción recibe el flujo multifásico de
todos los pozos asociados a la estación, posteriormente es dividido como a los dos
separadores generales, pero esta estación presenta un separador de prueba el cual
toma el flujo multifásico de un solo pozo cada 24 horas, con la finalidad de medir su
potencial de crudo y gas total, así calcular el gas lift requerido, al mismo tiempo indica
el gas de formación producido. Esta medición debe realizarse con placas orificios de
acuerdo al diámetro que corresponda a cada pozo. En la realidad esto no ocurre por lo
que la Unidad de Explotación estima de acuerdo a datos estadísticos esta producción.
En la visita realizada a la Estación de Flujo, se observó la bandeja portaplacas vacía,
solo existe una placa de orificio colocada en el separador de prueba que mide la
producción de todos los pozos que llegan a este separador, aún si el diámetro no es el
indicado.
Los separadores, separan de acuerdo al tiempo de retención diseñado, el crudo del
gas y de los sedimentos. El sistema de protección consta de un interruptor neumático
de nivel que actúa como respaldo al sistema de control y envía una señal para abrir la
válvula de descarga y drenar los líquidos que se acumulan hacia los 2 tanques de la
estación. Posteriormente el crudo es bombeado al patio de tanque ubicado en tierra.
Adicionalmente en los separadores se inyecta química desemulsificante para romper la
capa de emulsión generada, siempre y cuando los grados API del crudo lo requiera ya
que no es suficiente con el diseño de la boquilla de entrada del separador.
El separador debe mantener un nivel de líquido con el fin de no perder el gas
durante el drenado del crudo hacia los tanques. Más sin embargo, esto no se cumple
en ningún separador de la estación. Las válvulas de control no están operativas, por lo
que el drenado de crudo se realiza de forma manual cada 24 horas, lo que origina
perdida de moléculas de gas que llegan a los tanques de almacenamiento y son
venteadas a la atmósfera debido a la volatilidad del gas a presión atmosférica.
Por la parte superior de los separadores sale el gas y entra al depurador, quien de
igual forma contempla una serie de equipos de instrumentación y control para su
funcionamiento. El gas es depurado con el fin de eliminar las trazas de crudo que
pudiera tener ya que esto no puede llegar al sistema de compresión. El gas sale por el
tope del depurador hacia el sistema de recolección regulado por una válvula de control.
La válvula de control hacia el sistema de recolección presenta 25 psi en su control, es
decir, el sistema de recolección no puede tener menor presión a 25 psi ya que se
perdería en gas de instrumento. Esto representaría perdida de moléculas de gas al
sistema. De existir problemas operacionales aguas abajo de esta válvula de control, es
decir, en el sistema de recolección o plantas compresoras, el gas es desviado al
sistema de venteo quien está controlado por un setting de presión que debe ser 10 o 15
psi más que la presión de operación normal de la estación. La válvula de control está
calibrada para que al detectar un incremento de presión por encima de su ajuste “Set
point “, comience a abrirse y desalojar a la atmósfera el gas necesario hasta estabilizar
la presión de operación.
Este sistema de venteo está conectado con un trípode ubicado a distancia de la
estación, para ser seguro el venteo. Presenta una válvula de bloque de desvío para
ser utilizada cuando el control o la válvula de control no este operativa. En las
ocasiones esta válvula de bloque de desvío del venteo ha estado abierta por más
tiempo que la duración del evento de planta, lo que ha traído como consecuencia la
baja presión de succión en las plantas. Esta apertura prolongada ha tenido diversas
causas como por ejemplo, mal tiempo en el Lago lo que no permite al operador llegar a
la estación para cerrar la válvula. Así como, la prioridad de otros trabajos o
emergencias, por lo que el cierre de la válvula se demora. De igual forma, en las horas
de cambio de guardias, también es demorado el cierre hasta que el operador del primer
turno entregue las condiciones y explique las actividades a ejecutar.
Estas válvulas de control o de bloque del venteo pudieran estar filtrando, por lo que
también originan perdidas de las moléculas de gas, impactando en las entregas de gas
al sistema de compresión.
Figura N°12: Sistema de Depuración y Venteo de la EF TJ-13. (Fernández G., 2008)
Las líneas que van al sistema de recolección presentan válvulas de alivio o
seguridad, como facilidad al momento de despresurizar la línea ante su reparación
o cualquier trabajo asociado. Estas válvulas no están asociadas al trípode de venteo.
Además al momento de presentar filtración lo que se refleja en perdidas de moléculas
de gas.
Al existir estas desviaciones o puntos de perdidas de moléculas de gas, este no
llega a la planta compresora, originando baja presión de succión, lo que repercute en la
presión de la estación, es decir, la presión de la estación también disminuye,
produciendo mayor cantidad de crudo así como gas, pero este gas no es aprovechado
en el sistema ya que va directo a los puntos de perdidas de moléculas de gas por
diferencia de presión.
Resultados para la generación de propuestas para realizar modificaciones al
sistema de venteo a fin de incrementar la cantidad de gas en el sistema.
Vista las desviaciones que existen en la EF TJ-13, se propone modificaciones en el
área que impacta mayormente al sistema de recolección y compresión: el sistema de
venteo.
Un escenario práctico es el siguiente: cuando la válvula de control del venteo o el
control de venteo no están operativos por alguna desviación, el procedimiento es como
sigue: ante un evento aguas abajo de la estación, se debe abrir la válvula de bloque de
desvío del venteo, esta operación debe ejecutarla un operador de producción o de la
Gcia. MyMG. Cuando este personal no está disponible o no está cercano al área, la
sobrepresión es evitable cerrando la producción automatizada, es decir, desde la Sala
COA vía remota se puede cerrar varios pozos agrupados en un solo control, no todos
los pozos de la EFTJ-13 están asociados a los cierres automatizados, es por ello, que
se observa que la sobrepresión en la estación de flujo es liberada por la válvula de
seguridad, quien tiene un setting de 90 psi, esto casi nunca ocurre, ya que 90 psi para
una estación de presión de operación normal de 28 psi es afirmar que los pozos no
producen.
Este esquema, además de lo expuesto en el objetivo 1, conlleva a proponer 2
esquemas:
Propuesta 1: Eliminación del sistema de venteo.
Se propone aislar el sistema de venteo con una brida ciega en la conexión con la
salida del depurador, es decir, en la brida de la válvula de bloque aguas arriba de la
válvula de control del venteo. Así mismo, una brida ciega en la válvula de bloque de
desvío del venteo. Esto evitaría la dependencia del operador, además trae disminución
en los costos de mantenimiento y operación, y garantizaría que el gas llegue a la PC.
Ante un evento considerable el cierre de producción es inminente. De requerirse se
despresurizaría por la válvula de seguridad. Esta válvula deberá estar en condiciones
optimas de operabilidad, cumpliendo con la calibración cada dos años como está
estipulado.
DIPTUBE
GAS A PLANTA
VENTEO
LÍQUIDO
LC
LT
HHSL
HHSL LSH
LSL
LLSL
P
T
AL TANQUE DE EF
Figura N°13: Esquemático de la Propuesta 1. (Govea A., 2009)
Propuesta 2: Direccionar todas las válvulas de despresurización.
Se recomienda direccionar todas las válvulas de despresurización (seguridad,
venteo), a un sistema cerrado de tuberías, conectado al sistema de recolección para el
aprovechamiento del gas ante un evento, presurizaría la línea de recolección, ya que
esta puede trabajar como un pulmón, están líneas son de 24” o 40” de diámetro que
bien soportarían la acumulación del gas total de la EF TJ-13 ante un evento. Asimismo
se propone para el control de riesgos que este sistema cerrado de tuberías tenga una
válvula de seguridad, la cual descargará a la atmósfera, bajo los cálculos de dispersión
y calibrada a una presión máxima tal que no impacte al trabajador ni al proceso al
requerir su apertura. Así ante los eventos menores, el gas se enviará al sistema cerrado
y la válvula que descarga a la atmósfera sólo se abrirá bajo condiciones realmente
catastróficas.
Figura N°14: Esquemático de la Propuesta 2. . (Govea A., 2009)
DIPTUBE
GAS A
PLANTA
VENTE
O
LÍQUIDO
L
C
LT
HHSL LSH
LSL
LLSL
P
T
AL TANQUE EF
SISTEMA
CERRADO
SISTEMA
DE
RECOLEC
CIÓN
Otras estrategias que se sugieren para minimizar las perdidas de moléculas de gas
son las siguientes:
Colocar una válvula de contra flujo para evitar que el gas se devuelva al separador
de existir una contrapresión.
Direccionar el condensado del depurador hacia la entrada del separador, con ello se
recolectaría nuevamente el gas por diferencia de presión, y no se ventearía en los
tanques de almacenamiento.
Se propone además, activar alarmas de nivel, para indicar el nivel de líquido mínimo
que debe estar presente en los separadores y depurador.
Al realizar la evaluación técnica a los dos esquemas propuestos tenemos:
Evaluación Técnica Propuesta 1.
Eficiencia:
En las estaciones de flujo, la operación y mantenimiento del sistema de venteo
incluye: engrase de válvulas, calibración del registrador, validación del transmisor,
reemplazo de repuestos y ajuste al controlador, limpieza y pintura, entre otros.
En cuanto al controlador y transmisor del sistema de venteo, los recursos son
los mismos para la ejecución del mantenimiento al controlador y transmisor del gas a
recolección.
Figura N°15: Proceso de Separación con sus respectivos equipos y accesorios. (Fernández G., 2008)
Actualmente los recursos utilizados en el sistema de venteo de la Estación de
Flujo son los siguientes:
Recurso Humano.
Operadores, obreros, instrumentistas, supervisor de operaciones, capataz de
mantenimiento, supervisor de mantenimiento, capataz de instrumentación, supervisor
de instrumentación.
Materiales y Herramientas.
Las herramientas son suministradas dos juegos por cuadrillas de operadores,
instrumentistas y obreros.
Los materiales consumibles utilizados para los mantenimientos así como las
visitas rutinarias, comprenden desde la pintura anticorrosiva, pintura epoxi, lijas,
desengrasante, jabón, agua, trapos, teflón, cuellos, válvulas de paso, lubricantes, hasta
manómetros de dial 1.5” y 2”, empacaduras y resortes para el controlador, ente otros.
Equipos.
Entre estos se tienen los equipos que son utilizados para realizar el
mantenimiento, así como los que son reemplazados en la estación por obsolecencia o
falla. Para el caso de la EFTJ-13, se cuenta con manómetro en los verticales, en los
separadores y depurador; termómetros en cada separador y depurador, dahl, bomba de
aire, amperímetro, antifrizz, entre otros.
La calibración al sistema de venteo se realiza fuera de lo programado en varias
oportunidades, es decir, se impacta el plan por atender una EF que ya se le ha
realizado el mantenimiento. Tal es el caso de la EF TJ-13, quien tiene un historial de 5
visitas a la EF en 2 semanas, por observarse un venteo inexplicable.
La propuesta involucra la colocación de una brida ciega en la válvula de bloque
aguas arriba de la válvula de venteo (ver figura 13), para esto son necesarios los
recursos señalados anteriormente, aclarando que este trabajo se ejecutaría una sola
vez, en un tiempo de trabajo de 4 horas, ya que incluye la despresurización de la línea.
Posteriormente se necesitaría un operador, que valide la no existencia de fugas de
gas entre bridas, pudiendo desarrollar esta inspección cuando este en la estación de
flujo realizando la visita de rutina para los otros sistemas de la estación de flujo.
El tiempo de ejecución del mantenimiento en una estación de flujo es de 6 horas
en promedio, solo al sistema de venteo se dedican el 40% de la jornada laboral. Esto
indica que al eliminar el sistema de venteo, se tendría:
- Menos materiales consumibles.
- Disminución de las Horas hombres trabajadas por estación de flujo.
- Descenso de los costos de operación y mantenimiento en general.
- La jornada laboral podrá cubrir 7 instalaciones por semana en vez de 5
instalaciones.
Efectividad.
Debido a los constantes eventos de las PC, la EF liberan la presurización a
través del sistema de venteo cuando la EF alcanza 15 psi por encima de la presión de
operación normal. Esto se traduce a no entregar el total de gas producido.
La propuesta 1 garantiza el cumplimiento de los objetivos, lograr lo propuesto en
cuanto al flujo de gas estimado.
A pesar de que la efectividad arrastra muchas veces un costo excesivo, en esta
propuesta no pasa eso, ya que, por el contrario, disminuye los costos de operación y
mantenimiento. No habría que contratar a un personal para la apertura y cierre de la
válvula de bloque del venteo ante el no funcionamiento del control de este, o bien, no
habría que inspeccionar constantemente el setting del control de venteo que puede
perderse ante los continuos eventos de plantas.
Eficacia.
La eficacia en las EF se mide por la calidad del gas que se entrega, es decir, sus
componentes, y el impacto hacia los clientes.
El no entregar el total de gas producido impacta al cliente, no se cumpliría con
las entregas establecidas en el mercado, es un impacto directo al servicio.
Esta propuesta disminuye el impacto al cliente, ya que sería efectivo el
cumplimiento del plan de negocios para la satisfacción de todos.
Con respecto a la calidad, al eliminar el sistema de venteo, no existirá dispersión
del gas, lo que incidía en gran porcentaje en la volatilidad de los componente livianos,
bien sea al abrir rápidamente la válvula de venteo, así como ante fugas no detectadas a
tiempo. La brid`¡ a ciega que se colocaría garantizaría que el gas se mantenga en la
cromatografía que el depurador al sistema de recolección, es decir, el flujo de gas se
entregaría en calidad y cantidad, tal como lo estimado.
Estas son las razones satisfactorias ante la eliminación del sistema de venteo. De
las desventajas, se observaría una corrosión extrema interna y externa a falta de uso y
mantenimiento, que en un tiempo prudente, de optimo aprovechamiento de la
propuesta, se sugiere el desmantelamiento de la facilidad, es decir, del sistema de
venteo. Otra desventaja, es la dependencia de la válvula de seguridad del depurador,
la cual deberá estar calibrada cada 2 años, con un promedio de trabajo de 1 semana.
Para este mantenimiento se recomienda, al momento de vencimiento de la calibración,
reemplazar la válvula por otra ya calibrada, así no se dejaría el depurador sin protección
por mucho tiempo, este reemplazo se realizaría en 4 horas aproximadamente.
Evaluación Técnica Propuesta 2.
Eficiencia:
Ya mencionados los recursos necesarios en la actualidad para el sistema de
venteo, se detalla a continuación lo necesario para el desarrollo de esta propuesta.
Para la colocación de una sistema de tuberías cerrado, se deberá contar con:
- Tubería para conectar la válvula de seguridad con el sistema cerrado.
- Tubería para conectar el sistema de venteo con el sistema cerrado.
- Tubería para conectar el sistema cerrado al sistema de recolección.
- Válvula de seguridad.
- Codos, conexiones, accesorios, bridas, manómetros, entre otros.
- Los recursos humanos, materiales, herramientas y equipos deberán ser el
doble para la ejecución de esta propuesta.
Previo a este trabajo, se deberá realizar un levantamiento de campo con un
proyectista para las dimensiones del sistema cerrado. Así como evaluar la facilidad de
esta instalación. En la visita realizada a la EF TJ-13, es factible la instalación de las
tuberías, más sin embargo la válvula de seguridad quedaría muy alta para el operador,
por lo que se tendría que fabricar el acceso.
El tiempo promedio de trabajo, es de 20 horas, se realizaría una sola vez,
posteriormente se requerirá de inspección rutinaria para validar su optimo
funcionamiento.
Esta propuesta puede extenderse a las otras válvulas de seguridad y alivio que
presenta la EF.
Efectividad.
El mantenimiento al sistema de venteo no se eliminaría, la propuesta solo aporta
el cumplimiento del plan de negocios a través de la entrega del total de gas producido
ya que el alivio a la atmósfera se realizaría a una presión muy alta, como caso extremo
ante un evento.
Lo que indica que el impacto actual al cliente, se solventaría al obtener los
resultados esperados.
La desventaja de esta propuesta se evidencia en el costo inicial, ya que debe
invertirse en materiales y personal, pero se solaparía ante las ganancias del servicio al
mercado que inmediatamente a la ejecución de la propuesta se obtendrían.
Eficacia.
Para garantizar la eficacia de esta propuesta, se debe velar por la calidad del
gas, es decir, vigilar que el condensado que posiblemente se produzca en la línea de
recolección no pase al sistema cerrado de tuberías, para esto se recomienda colocar
una válvula de retención así validar que el condensado no entre al sistema cerrado,
brindando al mercado confianza en el producto.
Para concluir se presenta una tabla comparativa de los indicadores con respecto a
los escenarios discutidos, para el caso de la EF TJ-13.
Indicadores Eficiencia:
Aprovechamiento
de los recursos
Efectividad:
Cumplimiento de
los objetivos
Eficacia:
Satisfacción del cliente
Escenarios
Actual
Se utilizan más
recursos de lo
programado. N
No se cumple el
plan de gas total.
N
Existe un impacto en los
compromisos con los
clientes. N
Propuesta 1
Se utilizaría solo un
operador para las
inspecciones de
rutina semanales. E
Garantiza el
cumplimiento de
los objetivos,
eliminaría el
venteo
inexplicable. E
Garantiza la calidad del
gas, ya que la
composición del gas
sería la misma desde
que sale del depurador
hasta que llega a la PC.
E
Propuesta 2
Los recursos a
utilizar en la fase
inicial seria el doble
de lo actual,
posteriormente el
mantenimiento se
reduce a corrección
de fugas. S
La inversión inicial
es costosa, pero
se lograrían los
objetivos
esperados en
poco tiempo. S
La calidad del producto
debe ser vigilada, y
deberá colocarse una
válvula de retención. S
La propuesta con mayores ventajas técnicamente en la de eliminación del venteo
colocando una brida ciega aguas arriba de la válvula de bloque de este sistema.
Tabla N°1: Comparación de las propuestas a través de los indicadores. (N: No
es…(efectivo…eficiente…eficaz); S: Es…..; E: Es muy….)
Resultados del análisis las estadísticas del gas de formación mediante técnicas
de análisis y recolección de datos y comparar con datos teóricos el
comportamiento de las estadísticas con la propuesta de las modificaciones al
sistema de venteo.
Se presenta a continuación la tendencia del gas de formación producido y el gas de
formación planificado para el período Enero-Diciembre 2008 (por razones de
confidencialidad no es posible mostrar los datos).
Es evidente la desviación en cuanto a la entrega de gas de formación. Tomando en
cuenta los paros de plantas ocurridos en el periodo de estudio, así como el gas
venteado por estos paros y un cálculo estimado de la perdida de gas por las fugas
sublacustres, se tiene un flujo de gas no utilizado acreditado al gas venteado sin
justificación.
900
950
1000
1050
1100
1150
ENE
FEBM
AR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NO
VDIC
0
40
80
120
160
REAL
PLAN
DIFERENCIA
Figura N°16: Tendencia Gas de formación real y planificado. (Govea A., 2009)
De igual forma se puede observar la tendencia del gas comprimido real y el
planificado. Posteriormente la tendencia de la entrega a los clientes y lo planificado
de este.
140
150
160
170
180
190
200
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
PLAN
REAL
Figura N°18: Tendencia entrega a clientes real y planificado. (Govea A., 2009)
Figura N°17: Tendencia gas comprimido real y planificado. (Govea A., 2009)
3500
3600
3700
3800
3900
4000
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
PLAN
REAL
A pesar de que la tendencia de las perdidas operacionales solo refleja un leve
incremento a final de año, la tendencia del no utilizado señala fuertemente el aumento,
que junto a la tendencia del gas de formación producido, afirman la preocupación de la
Gcia. MyMG por establecer los puntos de perdidas de las moléculas de gas en el
sistema, comenzando por las estaciones de flujo donde es producido el gas.
Con ayuda del simulador PIPEPHASE se simuló el área norte de TJ, tomando
escenarios puntuales, durante 10 semanas, los Lunes a las 10:00 a.m., se registraron
los datos de presión y flujo de cada estación de flujo, arrojando los siguientes
resultados:
Flujo Simulador Campo P
19 32 33 1
19 29 25,7 -3,3
22 29 25,3 -3,7
21 28 25,2 -2,8
7 29 26,9 -2,1
27 27 25,3 -1,7
16 31 32 1
32 30 30,7 0,7
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
PERDIDAS OPERACIONALES
NO UTILIZADO
Figura N°19: Tendencia perdidas operacionales y no utilizado. (Govea A., 2009)
Tabla N°2: Variación entre la presión de campo y la presión del simulador (psi).
La diferencia negativa entre el valor de presión del campo y la presión arrojada por
el simulador, señala despresurización en el área, claro esta, que no es descartable
los problemas con el transmisor. Si esta diferencia es positiva evidencia problemas de
obstrucción en las líneas de recolección, y sale del alcance del estudio de esta tesis.
Objetivo 4: Evaluar las condiciones de seguridad de las Estaciones de Flujo con
la propuesta de las modificaciones al sistema de venteo.
El HAZOP consiste en hacer una descripción a detalle del proceso, cuestionándose
cada una de las partes del mismo para identificar qué desviaciones pudieran existir en
el propósito para el cual cada una de las operaciones fue planeada y así poder
identificar cuáles son las posibles consecuencias.
Sus características recaen en lo siguiente:
- Revisar la intención (propósito) de cada una de las partes de un proceso.
- Analizar las posibles desviaciones en los propósitos.
- Identificar las causas de esas desviaciones.
- Analizar las consecuencias: Riesgo y Problemas operativos.
Las desviaciones en el proceso se analizan mediante la aplicación de palabras guía
o clave a cada condición de proceso, actividad, materiales, tiempo y lugar.
Siguiendo con las etapas señaladas en el Capítulo II, se tiene el siguiente HAZOP
para las operaciones actuales en la EF TJ-13:
Definición del área de estudio.
Esta etapa señala a la estación de flujo como subsistema de la red de recolección
de gas.
Definición de los nudos.
Dentro de la Estación de Flujo, encontramos el nudo de interés en nuestro estudio el
sistema de venteo.
Aplicación de las palabras guía.
Las palabras claves (desviaciones) usadas en HAZOP son:
- NO (NOT) Negación de la intención
- MÁS (MORE) Incremento cuantitativo
- MENOS (LESS) Disminución cuantitativa
- ADEMAS DE (AS WELL AS) Incremento cualitativo
- UNA PARTE DE (PART OF) Disminución cualitativa
- INVERSO (REVERSE) Opuesto de la Intención
- OTRO (OTHER THAN) Sustitución
Definición de las desviaciones a estudiar.
Se estudiarán las siguientes variables en combinación con las palabras guía como
sigue:
- Presión: Más y Menos.
- Flujo: Más y Menos.
- Nivel: no aplica.
- Temperatura: no se visualiza en este volumen de control.
Sesiones HAZOP.
A continuación se presentan las hojas de trabajo del HAZOP para la situación actual
del sistema de venteo, posteriormente para la propuesta 1 y finalmente para la
propuesta 2.
Para las propuestas se presenta solo la variable y desviación con importancia, las
restantes no aplican o no representan ningún impacto al sistema.
Es destacable que el HAZOP fue realizado bajo un solo escenario, es decir, no se
analizan los casos de fallas de las protecciones.
Área: Estación de Flujo
Nudo: Sistema de Control de Venteo
Desviación: Más Flujo
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
1. Falla abierta de la
válvula de control del
sistema de venteo.
- Disminución de
presión en la EF por
debajo de la presión
mínima del sistema de
recolección.
- Perdida de gas total
impacta la red de gas.
- Transmisor de presión
con señal al COA.
2. Apertura de la
válvula manual de
desvío del sistema de
venteo.
- Disminución de
presión en la EF por
debajo de la presión
mínima del sistema de
recolección.
- Perdida de gas total,
impacta la red de gas.
- Transmisor de presión
con señal al COA.
- Validar el cierre
de esta válvula en
las inspecciones
rutinarias
semanales.
Área: Estación de Flujo
Nudo: Sistema de Control de Venteo
Desviación: Flujo Reverso
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
1. No se identificaron
causas de flujo reverso
para condición normal
de operación.
Tabla N°3: Hojas de trabajo del estudio HAZOP a la condición actual de la EFTJ-13
Área: Estación de Flujo
Nudo: Sistema de Control de Venteo
Desviación: No o Menos Flujo
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
1. Falla cerrada de la
válvula de control del
sistema de venteo.
Incremento de presión
en la EF por encima
del setting del control
de venteo.
- Válvula de Seguridad en
el depurador con un
setting de 100 psi.
- Transmisor de presión
con señal al COA.
- Válvula de desvío del
sistema de venteo.
2. Bloqueo de las
válvulas manuales
asociadas a la válvula de
control del sistema de
venteo.
Incremento de presión
en la EF por encima
del setting del control
de venteo.
- Válvula de Seguridad en
el depurador con un
setting de 100 psi.
- Transmisor de presión
con señal al COA.
- Válvula de desvío del
sistema de venteo.
- Validar la
manejabilidad de
estas válvulas en
las inspecciones
rutinarias
semanales.
- Validar el cierre
de la válvula de
desvío, y apertura
de las válvulas
aguas arriba y
aguas abajo de la
válvula de control
de venteo.
Área: Estación de Flujo
Nudo: Sistema de Control de Venteo
Desviación: Otro flujo
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
1. No se identificaron
causas de otro flujo para
condición normal de
operación de este nodo.
Tabla N°3: Continuación
Área: Estación de Flujo
Nudo: Sistema de Control de Venteo
Desviación: Más Presión
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
1. No se identificaron
causas de más presión
diferentes a las
identificadas y analizadas
en el parámetro flujo de
este nodo en condición
normal de operación.
Área: Estación de Flujo
Nudo: Sistema de Control de Venteo
Desviación: Menos Presión
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
1. No se identificaron
causas de menos presión
diferentes a las
identificadas y analizadas
en el parámetro flujo de
este nodo en condición
normal de operación.
Área: Estación de Flujo
Nudo: Sistema de Control de Venteo
Desviación: Alto Nivel
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
No Aplica.
Área: Estación de Flujo
Nudo: Sistema de Control de Venteo
Desviación: Bajo Nivel
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
No Aplica.
Tabla N°3: Continuación
Área: Estación de Flujo
Nudo: Sistema de Control de Venteo
Desviación: Más Temperatura
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
1. No se identificaron
causas de más
temperatura para
condición normal de
operación.
Área: Estación de Flujo
Nudo: Sistema de Control de Venteo
Desviación: Menos Temperatura
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
1. No se identificaron
causas de menos
temperatura para
condición normal de
operación.
Área: Estación de Flujo
Nudo: Estación de Flujo
Desviación: Más Flujo
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
1. Falla aguas abajo
de la EF (la EF no
puede entregar el gas)
- Aumento de la
presión en la EF.
- Válvula de Seguridad en
el depurador con un
setting de 100 psi.
- Transmisor de presión
con señal al COA.
- Cierre automatizado
desde el COA.
- Validar la
calibración de la
válvula de
seguridad.
- Automatizar los
pozos con mayor
producción de gas.
Tabla N°3: Continuación
Tabla N°4: Hojas de trabajo del estudio HAZOP a la propuesta 1.
Área: Estación de Flujo
Nudo: Estación de Flujo
Desviación: Más Flujo
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
2. Obstrucción del
sistema de recolección
- Aumento de la
presión en la EF.
- Válvula de Seguridad en
el depurador con un
setting de 100 psi.
- Transmisor de presión
con señal al COA.
- Cierre automatizado
desde el COA.
- Validar la
calibración de la
válvula de
seguridad.
- Automatizar los
pozos con mayor
producción de gas.
3. Falla cerrada de la
válvula de control del
gas a recolección.
- Aumento de la
presión en la EF.
- Válvula de Seguridad en
el depurador con un
setting de 100 psi.
- Transmisor de presión
con señal al COA.
- Cierre automatizado
desde el COA.
- Validar la
calibración de la
válvula de
seguridad.
- Automatizar los
pozos con mayor
producción de gas.
Área: Estación de Flujo
Nudo: Estación de Flujo
Desviación: Más Presión
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
1. No se identificaron
causas de más
presión diferentes a
las identificadas y
analizadas en el
parámetro flujo de
este nodo en
condición normal de
operación.
Tabla N°4: Continuación
Área: Estación de Flujo
Nudo: Sistema cerrado de tuberías
Desviación: Más Flujo
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
1. Falla de la válvula
de control de venteo.
- Aumento de la
presión en la EF.
- Válvula de Seguridad en
el depurador con un
setting de 100 psi.
- Transmisor de presión
con señal al COA.
- Cierre automatizado
desde el COA.
- Validar la
calibración de la
válvula de
seguridad.
- Automatizar los
pozos con mayor
producción de gas.
2. Falla de la válvula
de control de gas a
recolección.
- Aumento de la
presión en la EF.
- Válvula de Seguridad en
el depurador con un
setting de 100 psi.
- Transmisor de presión
con señal al COA.
- Cierre automatizado
desde el COA.
- Validar la
calibración de la
válvula de
seguridad.
- Automatizar los
pozos con mayor
producción de gas.
Área: Estación de Flujo
Nudo: Sistema cerrado de tuberías
Desviación: Flujo Reverso
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
1. Baja presión en el
sistema cerrado de
tuberías.
- Por diferencia de
presión el gas se va al
sistema cerrado de
tuberías y no al
sistema de
recolección.
- Válvula de
retención.
Tabla N°5: Hojas de trabajo del estudio HAZOP a la propuesta 2.
Área: Estación de Flujo
Nudo: Sistema cerrado de tuberías
Desviación: Otro flujo
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
1. Baja presión en el
sistema cerrado de
tuberías.
- Por diferencia de
presión el condensado
que pudiera estar en
el sistema de
recolección se va al
sistema cerrado de
tuberías.
- Válvula de
retención.
Área: Estación de Flujo
Nudo: Sistema cerrado de tuberías
Desviación: Más Presión
Causas Consecuencias Protecciones Recomendaciones
1. Alta presión en el
sistema de recolección
- Incremento de
presión en el sistema
cerrado de tuberías.
- Válvula de seguridad a
la atmósfera.
2. No se identificaron
causas de más
presión diferentes a
las identificadas y
analizadas en el
parámetro flujo de
este nodo en
condición normal de
operación.
Se considera que una alta presión en la EF no controlable, puede ocasionar una
fuga de gas, lo que representa un riesgo de incendio, explosión para el personal, así
como el impacto ambiental.
Tabla N°5: Continuación
CONCLUSIONES
De la evaluación del sistema de venteo en las estaciones de flujo en Pdvsa
Occidente se concluye lo siguiente:
El funcionamiento actual de las mismas presenta ciertas desviaciones, como por
ejemplo, la medición del flujo recibido en la estación debe realizarse con placas
orificios de acuerdo al diámetro que corresponda a cada pozo, en la actualidad se
observó la bandeja portaplacas vacía, solo existe una placa de orificio colocada en
el separador de prueba que mide la producción de todos los pozos que llegan a este
separador, lo cual repercute en el funcionamiento del sistema de control de
producción..
Los separadores de la estación de flujo no mantienen el nivel líquido al momento del
drenaje y las válvulas de control no están operativas, por lo que el drenado de crudo
se realiza de forma manual cada 24 horas, esto influye en la eficiencia del proceso
de separación y pone en riesgo la continuidad de la operación de la estación de
flujo.
El análisis comparativo en el que se presentaron dos alternativas para mejoras en el
sistema de venteo arrojo que la primera opción: eliminación del sistema de venteo,
resultó ser la más adecuada para la Estación de flujo.
El análisis de las estadísticas del gas de formación indica que al poner en marcha la
propuesta número uno, eliminación del sistema de venteo, se obtendrán los
resultados esperados, es decir, se recuperará la cantidad de gas requerido
La evaluación de las condiciones de seguridad para la segunda propuesta, arrojó
que se puede ocasionar una fuga de gas, lo que representa un riesgo de incendio y
alto impacto ambiental.
RECOMENDACIONES
Para lograr la optimización y el continuo mantenimiento de cada una de las
instalaciones y líneas con sus respectivos equipos y mejorar aun más la confiabilidad,
eficacia y eficiencia en la entrega de gas a las facilidades de producción y terceros, se
recomienda:
Realizar continuamente mantenimientos a las instalaciones y sus equipos con el fin
de conservar su buen estado y mantener cada uno de los parámetros manejados en
las instalaciones.
Dotar a las instalaciones de los materiales requeridos para que puedan funcionar de
manera apropiada, se requiere que las placas orificios estén completas para de esta
manera medir la producción de todos los pozos que llegan al separador de prueba.
Prestar el adecuado mantenimiento a las válvulas de control, con el objetivo de
garantizar que estén siempre operativas, esto permitirá que pueda funcionar el
drenaje de crudo hacia los tanques de manera automatizada y no de forma manual
como se viene realizando.
Aumentar la frecuencia de mantenimiento de las válvulas de control o de bloque del
venteo ya que presentan filtraciones y estas originan perdidas de las moléculas de
gas, impactando en las entregas de gas al sistema de compresión.
Considerar las propuestas para realizar modificaciones al sistema de venteo a fin de
incrementar la cantidad de gas en el sistema, entre las que destaca la opción de
eliminar el sistema de venteo para el máximo aprovechamiento del gas.
Evaluar el correcto funcionamiento de los transmisores, ya que al simular el sistema
se observó despresurización en el área. Si esta diferencia es positiva evidencia
problemas de obstrucción en las líneas de recolección, y sale del alcance del estudio
de esta tesis, por lo que se recomienda evaluar el estado de las líneas.
Desde el punto de vista de seguridad, se recomienda la calibración de la válvula de
seguridad a la fecha, ya que de esto depende el control de la alta presión en la EF.
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