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Análisis de integridad mecánica y rehabilitación de un gasoducto

submarino de 8” de diámetro localizado en el Golfo de México

Alejandrino Ruiz AlvarezLider de integridad y riesgo en ductos, PENSPEN S.A. de C.V., México, a.ruiz@penspen.com

 Ricardo Javier Gomez AlonsoLider de integridad en ductos, PENSPEN S.A. de C.V., México, r.gomez3@penspen.com

Luis Zorrilla LiconaSuperintendente de operaciones marinas, DMGP Servicios de integridad S.A. de C.V., México,

luiszorrilla@dmgp.com.mx

León, Guanajuato, 20-22 de octubre de 2013.

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Contenido:

Tema Titulo

1 Introducción

2 Antecedentes

3 Análisis de integridad DMGP-PENSPEN

4 Resultados del análisis de integridad

5 Actividades de rehabilitación 

6 Reevaluación de integridad

7 Conclusiones

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Tema Titulo

1 Introducción

2 Antecedentes

3 Análisis de integridad DMGP-PENSPEN

4 Resultados del análisis de integridad

5 Actividades de rehabilitación 

6 Reevaluación de integridad

7 Conclusiones

Introducción:

El gasoducto de 8” Ø × 10.79842 km de Abkatún-A (Perforación) hacia Pol-A (Compresión) fue construido y puesto en operación desde al año 1992 bajo la responsabilidad del activo integral ABKATÚN-POL-CHUC DB TAB.

En noviembre de 2008 se elaboró el plan de evaluación inicial de integridad de este ducto. El análisis de riesgo, en este plan de evaluación inicial, se realizó por el método de confiabilidad (cuantitativo), empleando la herramienta institucional PIRAMID, considerando, entre otros, la inspección con EIII realizada en abril de 2008.

Una sección (comprendida del cadenamiento 05+383.00 al cadenamiento 05+384.60) presentaba el mayor índice de riesgo (15’543,000 Dls/km•año) con una confiabilidad del 00.00% con respecto de la probabilidad de falla, clasificándolas en prioridad de atención “Alta” basada en riesgo y prioridad de atención “Alta” basada en confiabilidad, siendo la principal amenaza “corrosión externa”.

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El plan de evaluación inicial recomendaba, de forma particular, realizar la siguiente acción de mitigación: Llevar a cabo un programa de inspección complementaría con el propósito de verificar lo reportado por el EIII, para continuar con el análisis de integridad del ducto y las acciones de mantenimiento y rehabilitación que se derivarán de esto.

Considerando lo anterior, se muestran las actividades de inspección, evaluación y rehabilitación que se han llevado a cabo en este gasoducto, cumpliendo con la normatividad y estándares vigentes para mantener el sistema de transporte de hidrocarburos por ducto, dentro de un esquema de seguridad, confiabilidad y protección ambiental, preservando la integridad del ducto e instalaciones marinas y capital humano.

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Introducción:

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Datos del ducto:

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Tema Titulo

1 Introducción

2 Antecedentes

3 Análisis de integridad DMGP-PENSPEN

4 Resultados del análisis de integridad

5 Actividades de rehabilitación 

6 Reevaluación de integridad

7 Conclusiones

En Abril de 2008 este ducto fue inspeccionado con Equipo instrumentado de inspección interna (EIII) mediante la técnica de fuga de flujo magnético por PII México.

Las indicaciones detectadas se describen a continuación:

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Análisis preliminar de indicaciones:

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Las indicaciones detectadas fueron analizadas de forma preliminar en julio de 2008 por el GAID-IPN, obteniéndose los siguientes resultados:

El estado del ducto se consideró con daño moderado.

La Presión Máxima Permisible de Operación (PMPO) calculada de forma provisional fue 55.0 kg/cm2.

No se determinó el Tiempo de Vida Remanente (TVR), por la indicación con una profundidad del 84%.

Los cálculos se realizaron considerando indicaciones tipo pérdida de metal por corrosión y el esfuerzo máximo generado en el ducto sólo por la presión interna.

Se propusieron realizar 6 inspecciones de campo complementarias con el fin de verificar el tipo, ubicación y dimensiones de las indicaciones detectadas por el EIII.

Análisis preliminar de indicaciones:

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Inspecciones de campo complementarias recomendadas:

Verificación de indicaciones:

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En febrero de 2009 la compañía DIAVAZ llevó a cabo la verificación en campo de 5 indicaciones. Esta inspección en campo reportó que las indicaciones detectadas por el EIII correspondían a indicaciones del tipo daño mecánico (tallones) y que la indicación identificada como indicación No. 1, correspondía a un daño combinado abolladura-tallón (ver figura siguiente):

Evaluación de indicaciones verificadas en campo:

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Las indicaciones verificadas fueron evaluadas por el GAID-IPN en el mes de Julio de 2009, considerando una presión máxima de trabajo de 60.0 kg/cm2 y determinándose una PMPO de 35.0 kg/cm2 para la indicación No. 1, por lo que se recomendó no operar el ducto a una presión mayor que la determinada, hasta reparar la indicación mediante la instalación de una “envolvente metálica tipo B” con inyección de resina epóxica (EMBRE) o mediante la sustitución del carrete.

Las indicaciones No. 1 y No. 2 fueron reparadas provisionalmente mediante grapas tipo “SETEIN” y “PLIDCO”, respectivamente.

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2 Antecedentes

3 Análisis de integridad DMGP-PENSPEN

4 Resultados del análisis de integridad

5 Actividades de rehabilitación 

6 Reevaluación de integridad

7 Conclusiones

Metrología y sanidad en indicaciones a reparar *:

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* Actividades dentro del Proyecto denominado Sistema 1 designado a DMGP Servicios de Integridad S.A. de C.V.

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Las indicaciones verificadas en campo se localizaron en la distancia, posición horaria y con la profundidad dentro de las tolerancias de detección y medición del EIII.

Ambas inspecciones de campo mostraron que las indicaciones reportadas por el EIII correspondían a indicaciones tipo daño mecánico (tallones), presentando un patrón particular a lo largo del gasoducto según los flujogramas del software de PII, por lo que sobre esta base se dedujo que el resto de las indicaciones detectadas son similares con relación al tipo de daño.

Análisis de integridad mecánica en tallones:

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Se llevó a cabo una evaluación de defectos, siguiendo las recomendaciones del Manual de Evaluación de Defectos en Tuberías (PDAM) de PENSPEN, con el fin de garantizar la operación de este ducto por arriba de los 55.00 kg/cm2.

El PDAM establece que un tallón se debe tratar con precaución debido a la posibilidad de: Abolladuras asociadas (porque se pueden formar grietas por el

“redondeo” de la abolladura) La presencia de una superficie de trabajo endurecida en la parte baja del

tallón. Esta ‘superficie endurecida’ se debe:

a. al calentamiento de la zonas durante el proceso de daño y

b. a la deformación plástica del material. La zona endurecida podría reducir la ductilidad local y agrietarse al

remover la fuerza que produce la abolladura, intentando la tubería recobrar su forma original.

Análisis de integridad mecánica en tallones:

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El PDAM establece que no existen métodos específicamente desarrollados para evaluar tallones; no obstante, plantea que un tallón puede evaluarse como una pérdida de metal parcial en la pared del tubo, considerando el criterio de falla referido como las ecuaciones NG-18 o ecuaciones log-secante.

A continuación se muestran los resultados obtenidos:

Análisis de integridad mecánica en tallones:

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Consideraciones en la evaluación del daño combinado:

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Esquema del daño combinado (abolladura-tallón) construido a partir de la inspección con EIII e inspección de campo de DIAVAZ:

Consideraciones en la evaluación del daño combinado:

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En la evaluación del daño combinado abolladura-tallón se consideró lo siguiente:

Un factor de corrección en las abolladuras medidas en los ductos en operación. El factor considerado fue el propuesto por el EPRG, el cual relaciona la profundidad de la abolladura, después de remover el objeto que la produjo, medida en operación a la medida a presión cero, para las abolladuras que fueron producidas en ductos en operación:

Profundidad de la abolladura a presión cero (Hr = 1.43•Ho): 1.43 x 4.3 mm = 6.15 mm (0.242 pulg)

En la profundidad medida del tallón se incrementó 0.02 pulg (0.5 mm) para considerar la posible presencia de grietas en la base del tallón.

No se consideró el factor de incertidumbre en la predicción del esfuerzo de falla del modelo.

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Es importante hacer notar que en el cálculo se esta considerando el factor de corrección por el efecto de redondez, que es el cambio en la profundidad de una abolladura pre-existente (es decir, después de la indentación y la remoción del elemento que la produjo) bajo una presión interna cambiante, y el “Springback” (rebote) que es la reducción en la profundidad de la abolladura debido a la descarga elástica que ocurre cuando se remueve el elemento que la produjo.

Consideraciones en la evaluación del daño combinado:

Simulación numérica por elemento finito de la generación de un tallón (no de este ducto)

* Video de AFAA

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5 Actividades de rehabilitación 

6 Reevaluación de integridad

7 Conclusiones

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En las indicaciones verificadas en campo tanto por DIAVAZ como por DMGP, se obtuvo que: la presión segura de operación (PSO) de dichas indicaciones está por debajo de los 84.40 kg/cm2 (considerando el criterio NG-18).

La indicación relacionada con daño combinado fue evaluada considerando el modelo de fractura semi-empirico desarrollado por British Gas, determinándose una presión segura de operación (PSO) de 22.30 Kg/cm2.

La Presión Máxima Permisible de Operación (PMPO) de este gasoducto estará limitada por la PSO estimada en el daño combinado (22.30 kg/cm2). Por lo tanto, este gasoducto no se deberá operar a una presión por arriba de esta presión, hasta realizar la reparación definitiva del daño combinado.

Con el fin de garantizar que ninguna indicación limite la operación de este gasoducto por debajo de la presión de diseño (84.40 kg/cm2), se determinó reparar aquellas indicaciones cuya PSO se encuentra por debajo de este valor. Lo anterior, considerando la siguiente propuesta: Reparación de indicaciones mediante la sustitución de tramos de tubería.

Resultados del análisis de integridad:

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En mayo de 2012 se continuó con la verificación en campo de las indicaciones reportadas en los cadenamientos 05+150.10 al 05+151.10 y del 04+092.30 al 04+093.30. Los resultados de la inspección se muestran en la siguiente tabla.

Actividades adicionales:

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5 Actividades de rehabilitación 

6 Reevaluación de integridad

7 Conclusiones

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Como actividades de rehabilitación, y con el fin de minimizar los costos y maximizar los beneficios de la misma, se decidió llevar a cabo la reparación mediante la sustitución de carretes. Estos carretes serán remplazados con tramos, de aproximadamente 12.00 m de longitud, mediante conectores mecánicos, con excepción del tramo 1 que será de una longitud de 24.0 m

Con la sustitución de los carretes dañados se previene la posibilidad de que exista algún evento de fuga, y la consecuente interrupción de suministro de gas combustible, cumpliendo con la normatividad y estándares vigentes, para mantener el sistema de transporte de hidrocarburos por ducto, dentro de un esquema de seguridad, confiabilidad y protección ambiental.

La siguiente tabla muestra los carretes que serán reemplazados con tramos, mediante conectores mecánicos.

Actividades de rehabilitación:

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Actividades de rehabilitación:

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Actividades de rehabilitación:

A continuación se muestra el arreglo “Tipo” de la reparación mediante la sustitución de tramos con conectores mecánicos: smart tap, brida swivel y smart flange.

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Reevaluación de integridad:

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La NOM-027-SEHS-2010 establece que, la evaluación de integridad se puede realizar considerando como metodología la prueba hidrostática.

Análisis preliminar para justificar como método de evaluación de integridad de este ducto: la prueba hidrostática.

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4 Resultados del análisis de integridad

5 Actividades de rehabilitación 

6 Reevaluación de integridad

7 Conclusiones

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Conclusiones:

Se ha presentado y descrito las actividades relacionadas con la: inspección, evaluación e ingeniería establecidas en el plan de administración de integridad de este ducto, con la finalidad de restituir su integridad y, por consiguiente, disminuir su nivel de riesgo.

Con la reparación propuesta se eliminarían 19 indicaciones, de las cuales 18 corresponderían a pérdidas de metal externa (tallones) y la restante a la abolladura.

Después de llevar a cabo la reparación la PMPO de este ducto se restablecería a 70.40 kg/cm2, quedando en condiciones de operar por arriba de los 55.00 kg/cm2, manteniendo la operación del mismo dentro de un esquema de seguridad, confiabilidad y protección ambiental, preservando la integridad del ducto e instalaciones marinas y capital humano.

Con respecto del análisis preliminar para justificar como método de evaluación la prueba hidrostática no se ha considerado el aspecto económico que es muy importante para decidir si es viable o no la prueba de presión.

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4 Resultados del análisis de integridad

5 Actividades de rehabilitación 

6 Reevaluación de integridad

7 Conclusiones

Preguntas: