8/13/2019 Conceptos de Instalaciones Superficiales de Produccion I_v2
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Instructor: Ing. David Villalobos
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PROGRAMACION DEL CURSO
Pre- test
Contenido
Objetivos
Introduccin
Desarrollo
Post- test
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1.Introduccin
1.1 El Sistema de Produccin
1.1.2 Proceso de Produccin
1.1.2.1.Mtodos de Produccin
1.2. Flujo Multifasico en Tuberas1.2.1 Flujo de Fluido en el Pozo y en la Lnea de Flujo
1.3.Propiedades Fsica de los Fluidos
1.3.1 Viscosidad
1.3.2 Viscosidad Absoluta o Dinmica
1.3.3 Viscosidad Cinemtica1.3.4 Densidad
1.4. Regimenes de Fluidos en Tuberas : Laminar y Turbulento
1.4.1 Numero de Reynolds
1.5. Ecuacin Fundamental de Flujo de Fluidos en una Tubera
1.5.1 Ecuacin de Bernoulli
Contenido
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2.Fases
2.1 Concepto2.2.Clase de Sistema2.3 Ecuacin de Estado
3. Manejo de Crudo en Estaciones Recolectoras
3.1 Estaciones Recolectoras Convencionales3.1.1 Descripcin de Equipos3.1.2 Operacin
3.1.3.Diagrama de Flujo3.2 Estaciones Recolectoras de Nuevas Tecnologas3.2.1 Descripcin de Equipos3.2.2 Operacin3.2.3 Diagrama3.2.4 Ventajas Desventajas del uso d esta nueva tecnologa
Contenido
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4. Separacin Bifsica y Trifsica
4.1.Separadores Bifsico,4.1.1 Operacin4.1.2 Componentes internos, partes,
4.1.3.Clasificacin. Dimensionamiento.4.2. Separadores Trifsicos
4.2.1 Operacin4.2.2.Componentes internos, parte,4.2.3.Clasificacin , Dimensionamiento.
4.3. Eliminadores de agua libre (FWKO),4.3.1 Principios de funcionamiento,4.3.2 Operacin, Aplicacin, criterios de seleccin.
4.4 Separadores API,4.4.1 Principios de operacin,4.4.2 Componentes, Tipos,
Contenido
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4.5 Separadores de placas4.5.1 Descripcin4.5.2 Funcionamiento
4.6 Tanques Desnatadores4.6.1 Descripcin
4.6.2 Funcionamiento4.7.Unidades de flotacin.4.7.1 Descripcin4.7.2 Funcionamiento
5. Calentamiento del Aceite en Instalaciones de Superficie
5.1 Calentamiento de crudo:5.1.1.Propsito, ventajas y desventajas,5.1.2.Aplicacin, clculo de capacidad de calentamiento requerida,5.1.3 Diagnostico de necesidades de calentamiento.5.1.4.Tipos de calentamiento,5.1.5. Eficiencia de calentamiento
Contenido
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6. Tratamiento del Crudo con Sistema de Separacin
6.1. Teora de las emulsiones:6.1.1 Definicin, origen6.1.2 Clasificacin, tipo, accin de productos demulsificantes.
6.2. Factores que influyen en la estabilidad de las emulsiones:
6.2.1 Viscosidad, temperatura, reposo, tamao de la partcula,6.2.3.Contenido de agua en crudo, PH, Edad de las emulsiones.
6.3. Mtodos de deshidratacin:6.3.1.Mtodos Qumicos (Inyeccin de qumica deshidratante),6.3.2 Mtodos Mecnicos (Calentamiento, Lavado, Reposo), Mtodo
elctrico.)6.4. Equipos de deshidratacin, Principios de operacin, Aplicaciones,
6.4.1. Equipos de calentamiento.
6.4.2. Tanques Deshidratadores estticos.6.4.3. Tanques de Lavado.6.4.4. Tratadores verticales y horizontales.
Contenido
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6.4.5. Deshidratadores Electrostticos
6.4.6. Equipos de Desalacin.6.5. Variables de control del proceso de deshidratacin.
6.5.1 Causas principales que inciden en la desviacin del proceso dedeshidratacin
6.5.2.Acciones preventivas y correctivas
6.5.3 Diagrama causa efecto de procesos representativos.
Contenido
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7. Almacenamiento
7.1. Clasificacin de Tanques de Almacenamiento7.1.1Tanques de techo fijo,7.1.2.Tanques de techo fijo con membrana flotante7.1.3 Tanques de Techo Flotante
7.2 Elementos que conforman un tanque de almacenamiento7.2.1.Sistema de drenaje, sistema de medicin7.2.2 Vlvulas de Venteo Presin Vacio, Diseo , Funcionamiento,7.2.3 Sistema de flotacin del techo,7.2.4.Boca de aforo, sistema de succin, sistemas perifricos, sistemas de
proteccin7.2.5 Facilidades de Drenajes de tanques ( drenaje manual, drenaje
automtico, equipos de control de drenajes )7.3 Perdidas por Evaporacin.
7.3.1 Perdidas por Evaporacin en tanques de techo fijo y techo flotante7.3.2 Perdidas por Movimiento
Contenido
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8. Medicin8.1. Medicin en tanques (Medicin Esttica)8.1.1. Medicin de nivel en tanques
8.1.1.1Medicin Directa8.1.1.2 Medicin Indirecta
8.1.2 Ejercicios
8.2 Determinacin de Agua Libre .8.2.1 Mtodos de aplicacin.8.2.2 Ejercicios
8.3. Determinacin de Temperatura.8.3.1. Concepto8.3.2. Norma de Aplicacin
8.3.3. Procedimiento8.3.4 Ejercicios
8.4 Toma de muestra de crudo en tanques8.4.1.Muestras de nivel8.4.2.Muestra corrida,8.4.3 Muestra Compuesta,
8.4.4.Toma muestras automticos,
Contenido
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8.5. Determinacin en Laboratorio de la Gravedad API y Contenido de A&Saplicacin de mtodos de anlisis ( Ejercicios )
8.6. Determinacin del volumen de crudo neto (Correccin de la gravedadAPI por temperatura y contenido de agua. ) Ejercicios
9. Transporte de Crudo
9.1 Transferencia de Crudo en la Misma Instalacin9.2 Transferencia de Crudo entre Instalaciones9.3 Control de las Especificaciones de la Calidad del Crudo para entrega a
Clientes9.4 Elaboracin de Mezclas9.5 Metodologa a aplicar9.6 Ejercicios de Aplicacin
10. Bombeo10.1 Introduccin a los sistemas de Bombeo de Crudo10.2 Clasificacin de las Bombas segn su aplicacin10.3 Tipos de Bombas10.4 Arreglo de los sistemas de Bombeo
10.4.1 Ejercicios
Contenido
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10.5 Proteccin del sistema de bombeo (Sistemas de seguridad deproteccin de oleoductos, bombas, tanques de almacenamiento,)
10.6 Control del Bombeo
11. Medidas de Seguridad en la Industria Petrolera
11.1 Procedimientos Operacionales.11.2 Procedimiento para sacar fuera de servicio tanques dealmacenamiento
11.3 Medidas de seguridad para personal de medicin de tanques
Contenido
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ObjetivosProporcionar al participante las herramientas necesarias que lepermitan:
El conocimiento del sistema de produccin desde el yacimiento hasta
la adecuacin de crudo para su disposicin final
Conocimiento de todos los equipos asociados a las instalaciones deSuperficies
Manejo Optimo y Adecuacin de los volmenes de crudo y agua a fin
de lograr la calidad requerida para su disposicin.
Asegurar en Calidad y Cantidad de los volmenes de crudos
extrados, mediante la cuantificacin adecuada, utilizando mtodos de
medicin esttica y dinmica.
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ESTACINDE FLUJO
LNEASDE
FLUJO
DESHIDRATACIN / ALMACENAMIENTO
100000Bls
100000Bbl.
Recolec ta rProducir Transportar AlmacenarTratar
CABEZAL DEL
POZO
POZOINYECTOR
TRATAMIENTO DE AGUAS
VAPOREMBARQUE
CL
IENTE
COMPRESINPLANTA DE
INYECCIN Y DISTRIBUCIN
DE GAS A ALTA PRESIN GAS AVENTAS
PROCESAMIENTO
YACIMIENTO
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La industria petrolera esta orientada a la explotacin,
produccin y comercializacin de los hidrocarburos y sus
derivados en el mercado nacional e internacional a
satisfaccin de sus clientes; en consecuencia una industria
tan compleja requiere de procesos que simplifiquen su
accin en mantener su competitividad dentro del mundo
globalizado.
INTRODUCCION
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Uno del proceso ms importante de la industria del petrleo
corresponde a las instalaciones superficiales, lo cual
poseen varios sub. procesos, como la separacin gas-
liquido, el bombeo ,el almacenamiento y deshidratacin del crudo as como la
medicin de los hidrocarburos, el manejo del hidrocarburo desde las
estaciones de flujo
en los campos de produccin hasta su punto final de
destino.
Se comenzara con un estudio completo sobre los fluidos de
produccin, donde se detallan cada uno de los ellos para
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determinar sus caractersticas con la que podemos
disponer y detallar sus ventajas.
Existen varias razones que justifican por que el crudo es
comercializado en base a su gravedad, el crudo de mayor
gravedad demanda mayores precios y la presencia de agua
es un elemento indeseable que debe ser eliminado, bajo
este punto de vista se estudiaran las emulsiones, los
factores que influyen en su estabilidad, la viscosidad,
temperatura y la aplicacin de mtodos qumicos o
Mecnicos.
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El agua presente en el crudo, es un elemento no deseado, es un contaminante y
por lo tanto debe ser eliminada,
estudiaremos los mtodos qumicos y mecnicos para su
tratamiento, antes de su disposicin final.
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El sistema de produccin, esta formado por el yacimiento, la completacion, el
pozo y las facilidades de superficies. El yacimiento es una o varias unidades
de flujo del subsuelo creadas o interconectadas por la naturaleza, mientras
que la completacion (Perforaciones o Caoneo), el pozo y las facilidades de
superficies, infraestructura construida por el hombre para la extraccin,almacenamiento, medicin, tratamiento y transporte de los hidrocarburos
extrados de los yacimiento
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*+,.!$, )! PRODUCCION
El proceso de produccin en un pozo de petrleo, comprende el recorrido de
los fluidos desde el radio externo de drenaje en el yacimiento hasta el
separador de produccin en la estacin de flujo.
Existe una presin de partida de los fluidos en dicho proceso que es la presin
esttica del yacimiento Pws, y una presin final o de entrega que es la presin
del separador en la estacin de flujo Psep.
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'!&,),$ )! PRODUCCION
Cuando existe una tasa de produccin donde la energa con la cual el
yacimiento oferta los fluidos, en el nodo, es igual a la energa demandada por
la instalacin ( Separador y conjunto de tubera, lneas), se dice entonces que
el pozo es capaz de producir por FLUJO NATURAL.
Cuando la demanda de energa de la instalacin , en el nodo, que siempre
mayor que la oferta del yacimiento para cualquier tasa de flujo, entonces se
requiere el uso de una fuente externa
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'!&,),$ )! PRODUCCION
de energa con fines de levantar los fluidos desde el fondo del pozo hasta el
separador, es lo que se denomina mtodo de LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL
Entre los mtodos de levantamiento artificial de mayor aplicacin en la
industria petrolera se encuentran : Levantamiento Artificial por Gas, (L.A.G),Bombeo Mecnico (B.M.C), por cabillas de succin, Bombeo Centrifugo
Sumergible (B.E.S), Bombeo de Cavidad Progresiva (B.C.P) y Bombeo
Hidrulico.(B.H.R).
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FLUJO MULTIFASICO EN TUBERIASEl estudio del flujo multifasico en tuberas permite estimar la presin requerida
en el fondo del pozo para transportar un determinado caudal de produccin
hasta la estacin de flujo en la superficie. El objetivo del presente desarrollo,
nos permitir determinar mediante correlaciones de flujo multifasico en
tuberas (FMT), la habilidad que tiene un pozo para extraer fluidos delyacimiento.
Flujo de fluidos en el pozo y en la lnea de flujo.
Durante el transporte de los fluidos desde el fondo del pozo hasta el
separador en la estacin de flujo, existen perdidas de energa tanto en el pozo
como en la lnea de flujo en la superficie.
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La fuentes de perdidas de energa provienen de los efectos gravitacionales,
friccin y cambios de energa cintica.
Propiedades Fsica de los Fluidos
La solucin de cualquier problema de flujo de fluidos requiere un
conocimiento previo de las propiedades fsicas del fluido en cuestin, Valores
exactos de las propiedades de los fluidos que afectan a su flujo,principalmente la viscosidad y el peso especifico, han sido establecidos por
muchas autoridades en la materia para todos los fluidos utilizados
normalmente .
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Viscosidad.La viscosidad expresa la facilidad que tiene un fluido para fluir cuando se le
aplica una fuerza externa.
Viscosidad Absoluta o Dinmica.
La unidad de viscosidad dinmica en el sistema Internacional (SI) es el PascalSeg (Pa s) .
Viscosidad Cinemtica.
Es el coeficiente entre la viscosidad dinmica y la densidad, en el SI es el
metro cuadrado por seg. (m2 seg ) . La unidad CGS correspondiente es elStoke (St) con dimensiones de cm2 seg. y el centiestoke (cSt) 10 2 stoke que
es el submltiplo mas utilizado
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Densidad.La densidad de una sustancia es su masa por unidad de volumen, la unidad de
densidad en el sistema internacional (SI) es el kilogramo por metro cbico y se
denota (Rho)
Volumen Especifico.
El volumen especifico es el inverso de la densidad, y sus unidades son m3 Kg
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Regmenes de Flujo de Fluidos en Tuberas: Laminar y Turbulento.Numero de Reynolds.
Las investigaciones de Osborne Reynolds han demostrado que el rgimen de
fluidos en tuberas, es decir, si es laminar o turbulento, depende del dimetro de
la tubera, la densidad , la viscosidad del fluido y de la viscosidad del flujo, el
valor numrico de una combinacin adimensional de estas cuatro variables,
conocido como el numero de Reynolds, puede considerarse como la relacin de
las fuerzas dinmicas de la masa del fluido respecto a los esfuerzos de
deformacin ocasionados por la viscosidad.
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El numero de Reynolds es :
Donde :
Dimetro interno de la tubera ( pulgadas)
Velocidad media del fluido ( pie/seg.)
Densidad del fluido ( lbs/pie3)
Viscosidad del fluido en centipoise.
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Para estudios tcnicos, el rgimen de flujo en tuberas se considera como
laminar si el numero de Reynolds es menor de 2.000 y turbulento si el numero
de Reynolds es mayor a 4.000. Entre estos dos valores esta la zona
denominada donde el regimen de flujo es impredecible, pudiendo
ser laminar, turbulento o de transicion, dependiendo de muchas condiciones .
Flujo Laminar Flujo en ZonaCritica
Flujo Turbulento
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Ecuacin Fundamental de Flujo de Fluidos en una Tubera
La ecuacin de Bernoulli es una ecuacin fundamental en la dinmica de
los fluidos y es una forma de la conservacin de la energa mecnica
aplicada a la circulacin de un liquido en estado estacionario o permanente
, fue deducida por Daniel Bernoulli en 1.738.
Varios son los problemas prcticos que pueden ser analizados y resueltos
como por ejemplo el calculo de la altura efectiva de una bomba, el calculo
de tuberas de oleoductos, tuberas de agua, el estudio de la circulacin
sangunea y algunas otras aplicaciones
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Fase Se define como cualquier porcin
homognea de materia, tanto en su
composicin como en su estructura,
fsicamente diferenciable y separadas por
superficies bien definidas de otras fases
Conforman un sistema de tres fases: slido,
lquido y gas.
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Clase01 $2341563
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Grfico donde se representa la Presin contra la Temperatura,mostrando las condiciones bajo las cuales varias fases de una
sustancia pura pueden estar presentes
Diagrama Presin - Temperatura
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Ecuaciones de Estado
Funciones Matemticas que relacionan las Propiedades Termodinmicas,
reproduciendo las Condiciones de Equilibrio de diversos Sistemas.
Las variables de una Ecuacin de Estadoslo dependen de las condicionesen que se encuentra el sistema en un momento determinado
Se evalan propiedades de sustancias puras y de mezclas, tales como:
Densidad de las fases lquida y vapor
Presin de vapor
Propiedades crticas Relaciones de equilibrio, entre otros
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Los Gases Ideales son relacionados con las ley de Boyle-Charles, la cual
relaciona P y V directamente con la T.
Si a esta ecuacin se le adiciona proporcionalmente la constante R
normalmente llamada la constante universal de los gases,el resultado prcticoes lo que se conoce el concepto de la Ecuacin de Estado para Gases
Ideales.
!"#$%
Ecuaciones de Estado para Gases Ideales
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Ecuaciones de Estado para Gases Reales
Existen un gran nmero de ecuaciones que describen un el comportamiento
de un gas real, las cuales son empricas y se relacionan a un set de data
usando una o mas constantes empricas.
Correlacin de Van der Waals
donde a y b son constantes de correlacin y dependen del tipo de gas y
!"&'
%
2
es el volumen molar
!"#($%
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Cambios de Estados en la Tubera de Produccin
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Hidrocarburos lquidos ycondensados
Gas
Agua
Slidos
FLUIDOS DE PRODUCCIN
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CLASIFICACIN DE LOS CRUDOS Segn Rango de grados API
TIPO DE CRUDO GRAVEDADCrudos livianosCrudos medianosPesadosExpresados
30,0 - 40,122,0 - 29,910,0 - 21,99,9 - 0 menos y viscosidadmayor de 10.000 centipoises
bajo condiciones de yacimiento
Samaria Luna
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GAS
Los hidrocarburos gaseosos se producen asociados al crudo en dos formas:
Libre: Es aquel que se encuentra separado de la fase lquida, bajo lascondiciones presin y temperatura en los equipos de superficie.
Disuelto:Se encuentra en solucin en el crudo, pero por sus caractersticasy bajo las condiciones de presin y temperatura de los equipos de superficiepuede lograrse la separacin gas- lquido.
La liberacin de este gas se acelera con la reduccin de la presin del sistema.
Entre ms gas tengas en tuberas ms problemas con
la cada de presin por que el gas se expande
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AGUAEl Agua asociada con la produccin de crudo se puede hallar presente dediferentes maneras, segn su grado de Mezcla.
Agua Libre
Esta agua se incorpora al crudo a causa de la agitacin a la que estsometido durante el proceso para sacarlo del subsuelo. La mezcla es muyinestable y se mantendr mientras exista turbulencia.
Dado que las fases no estn en ntimo contacto, su separacin requieresolamente un poco de reposo, por lo que los tiempos de decantacin (osedimentacin) son relativamente cortos.
Agua Emulsionada
A diferencia del agua libre, es la que permanece mezclada con el crudo sinsepararse cuando se deja reposo.
Algunas se inyectan, algunas ya las trae el pozo
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SLIDOS
Son partculas orgnicas e inorgnicas generadas en el proceso de produccinque se encuentran en los fluidos producidos, y que segn su naturaleza ytamao se pueden clasificar en:
Disueltos
Se encuentran en estado inico en el agua y se pueden determinarpor anlisis qumico.
Suspendidos
Son slidos de tamao relativamente grande, cuyo peso especfico permite que
se mantengan flotando en el agua. Se determinan usualmente mediante un
proceso de filtrado.
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http://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.hlcsac.com/hlc32.JPG&imgrefurl=http://www.hlcsac.com/hidrocarburos.htm&usg=__5-JkiLMMw-PiLbv8NQ6tTlcEqME=&h=422&w=317&sz=22&hl=en&start=7&um=1&tbnid=VvA2GSov-Siy7M:&tbnh=126&tbnw=95&prev=/images%3Fq%3Dseparadores%2Bbifasicos%26hl%3Den%26um%3D1http://images.google.com.co/imgres?imgurl=http://www.hlcsac.com/hlc32.JPG&imgrefurl=http://www.hlcsac.com/hidrocarburos.htm&usg=__5-JkiLMMw-PiLbv8NQ6tTlcEqME=&h=422&w=317&sz=22&hl=en&start=7&um=1&tbnid=VvA2GSov-Siy7M:&tbnh=126&tbnw=95&prev=/images%3Fq%3Dseparadores%2Bbifasicos%26hl%3Den%26um%3D18/13/2019 Conceptos de Instalaciones Superficiales de Produccion I_v2
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MANEJO DE CRUDOS EN ESTACIONES
RECOLECTORAS
1. Estaciones recolectoras Convencionales
La estaciones recolectoras convencionales, estn diseadas para
manejar toda la produccin bruta provenientes de los pozos que
fluyen hacia ella, all, podemos encontrar mltiple de recibo de
produccin, separadores generales, separadores de pruebas,
Produccin Bruta: Todo lo que venga del pozo sin separarlo
Mallas: Filtros para colar la arena que aveces se van en el pozo y provoca
problemas en tuberas o separador
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tanques de almacenamiento temporal, bombas, inyeccin de
qumica para la deshidratacin, y toda la automatizacin
asociada a las operaciones de la estacin de flujo.
En la Estacin de Flujo convencional la corriente de petrleo que
llega provenientes de los pozos productores, se alinea al
separador general a travs del mltiple de produccin , donde
Hidrocarburos
Cabezal de recoleccin
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ocurre la separacin gas lquido. Un separador gas - lquido
tiene dos secciones bsicas, en la seccin superior el gas fluye
hacia arriba pasando a travs del tamiz, donde ocurre una
condensacin precipitando las gotas del lquido que caen
a travs del mismo hacia la fase liquida, en la seccin
inferior permite que las burbujas del gas en el liquido emerjan
pasando a la fase de gas,
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Inyeccin de QumicaDeshidratante
Mltiple deProduccin
Separador Ppal
Separador PruebaCalentador
Tanque de AlmacenamientoTemporal
Bombeo de Crudohacia el PDT
Gas hacia Plantas
Crudo haciaproceso
ESQUEMA ESTACION RECOLECTORA CONVENCIONAL
Separador Principal
Para hacer medicin; pruebas
de los pozos, lo ideal es que se
haga por 24 hrs
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Separador Vertical Bifsico
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1. Se cuenta con un recipiente o carcasa de acero cuyo tamao depende de la
capacidad requerida. El espesor de este casco de acero depende de la presin a la
cual se ha diseado,
2. Existe un espacio en el fondo del recipiente para la deposicin del lquido,
3. Espacio en la parte superior del recipiente para que el gas fluya despus
que ocurre la separacin de los lquidos,
4. Salida para el lquido cerca del fondo del separador. En esta salida se
instala una vlvula automtica (vlvula de control de nivel), la cual puede abrirse
cuando el nivel de lquido llega a un nivel predeterminado dentro del separador ycerrarse cuando dicho nivel ha bajado hasta otro punto predeterminado, permitir
un flujo continuo logrando que el nivel de lquido se encuentre en un nivel fijo
Descripcin de un Separador Bifsico
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Existe una conexin de drenaje en el fondo del recipiente con una vlvula
manual. Al abrirse la vlvula, se drenan las acumulaciones de agua, arena y
sedimentos del fondo del recipiente,
6. Visor de nivel en el exterior del separador para observar en donde se
encuentra elnivel de lquido dentro del recipiente,
7. Lnea de salida de gas en la parte superior del recipiente que va al sistema
colector de gas. En esta lnea se encuentran una vlvula de control de presin y
una vlvula de venteo, ambas se ajustan para mantener la presin deseada en
elseparador,
8. En la parte superior del separador se cuenta con un sistema que evita que la
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presin sea excesivamente superior a la presin de operacin. Esto puede
consistir en una vlvula de seguridad o alivio, tambin llamada de relevo, y un
disco rompible. Tal situacin puede aparecer como resultado del mal
funcionamiento de la vlvula de control (de nivel y/o presin).
9. Existen conexiones para la inyeccin de qumica antiespumante y
demulsificante, los cuales en ciertas ocasiones se hacen necesarios para
mejorar la separacin,
10. Tambin se cuentan con conexiones para manmetros y termmetros,
mediante los cuales el operador puede conocer las condiciones a las cuales se
esta realizando la separacin,
11. Un dispositivo adicional, el cual es usado para hacer mas efectiva la
separacin
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el extractor o eliminador de niebla, aunque existen muchas variantes, el ms
usado es el de malla.
que consiste en un tejido de materiales metlicos que proporciona una gran
superficie al flujo de gas hmedo. El objetivo de este dispositivo radica en
que se formen gotas de condensado en la superficie de la malla metlica
cuando pasa el gas hmedo a travs de ella y vuelvan a caer en el lquido
que se encuentra en el fondo del separador.
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2. Estaciones Recolectoras de Nuevas Tecnologas.
Para la optimizacin de las estaciones recolectoras existen
nuevas tecnologas que son perfectamente viables, esas nuevas
tecnologas a aplicar son:
Vlvulas Multipuertos, Los medidores de Flujos Multifasicos y la
Bombas Bifsicas.
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El actuador inteligente incorpora un PLC que permite programar
las operaciones de la vlvula multipuerto de acuerdo a las
necesidades, e incorporar todo tipo de control en cuanto a
mediciones .
En resumen permite automatizar totalmente una estacin de flujo
tanto en la parte de produccin de crudo como en las pruebas de
pozos.
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Vlvula Multipuerto
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Vlvula Multipuerto
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Vlvula Multipuerto
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Vlvula Multipuerto
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Vlvula Multipuerto
Colector de prueba o
medicin (lo ideal)
Colector de grupo general
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Mltiple con Vlvulas Multipuerto incorporadas
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Vlvula Multipuerto ( Seleccin Mltiple)
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Vlvula Multipuerto ( VSM )
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Mltiple de Produccin con Vlvulas Multipuerto
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Vlvula de Seleccin Mltiple
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Sistema Convencional
Sistema con VSM
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MULTIPLE DE PRODUCCION MOVIL
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2.2. Medidor de Flujo Multifasico.
A diferencia de los separadores convencionales, los medidores de flujo
multifasicos, miden continuamente el flujo de gas, petrleo y agua sin separar
fsicamente la corriente de flujo en fases de fluidos individuales. Los
medidores de flujo multifasicos reciben los fluidos trifsicos directamente
desde la lnea de flujo, realizan las mediciones e inmediatamente devuelvenlos fluidos a la lnea de flujo Estos medidores muestran los resultados de las
mediciones a los pocos minutos de ser puestos en operacin.
La cada de presin producida en los medidores de flujo multifasicos es
significativamente menor que la que se produce en los separadores
convencionales, lo que permite que las pruebas
Hace la funcin del separador de prueba. La
corriente de prueba entra al separador de prueba y
separa la mezcla y la manda a un tanque de
almacenamiento y se comienza a hacer la medicin
por medio de las alturas y para conocer el flujo queproduci el pozo por da
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2.2. Medidor de Flujo Multifasico.
De pozos se realicen en condiciones de produccin similares a las reales
Los medidores de flujo multifasicos ofrecen una amplia variedad
de caractersticas
El medidor es capaz de medir flujo de gas y liquido
Diseo no intrusivoMedicin bajo cualquier condicin de flujo
No lo afecta ambientes corrosivo
Ocasiona muy baja cada de presin a la entrada del fluido
Pueden manejar altos cortes de agua
Pueden manejar rangos de RGP hasta un 98%
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2.3. Bombas Bifsicas.
Como su nombre lo indica, las bombas bifsicas son aquellosequipos mecnicos que tienen la propiedad de poder impulsar
un fluido compuesto por fase gaseosa y por fase liquida.
El concepto bsico del funcionamiento
de una bomba bifsica es a travs
de la tecnologa de tornillo gemelos
(twins screw ) que no es mas que
el engranaje mecnico de dos
Maneja lquido y gas. No puede manejar mucho gas
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tornillos idnticos unidos entre si para impulsar el fluido .
Las bombas estn dispuestas con unas separaciones que
existen entre los tornillos para evitar cualquier contacto fsico
entre si y entre el cuerpo ( casing ) de la bomba. Estas
separaciones son altamente considerables dentro del diseo
y operacin de equipo, como por ejemplo las deflexiones de los
tornillos y las expansiones trmicas de los metales.
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La funcin fundamental de un separador, es la de separar los componentes
deseados del fluido (crudo, gas, agua, contaminantes) lo mas
completamente posible del conjunto de componentes que alimentan alseparador.
Separadores
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Segn el nmero de fases a separarSeparadores Bifsicos
Separadores Trifsicos.
Segn el Tipo de Fase a Separar.Separadores Gas Liquido
Separadores Liquido - Liquido
Separadores Liquido - Slido
Separadores Slidos - Slidos
Separadores Gas Liquido Solido.
Clasificacin de los Separadores
Segn los Procesos a SepararSeparadores Convencionales
Depuradores
Separadores Tipo Filtro
Separadores Tipo Pulmn
Tratadores Trmicos
Torre de Destilacin
Segn su Forma y Posicin
Separadores HorizontalesSeparadores Verticales.
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Son los separadores ms usados en la industria petrolera ycomprenden cuatro secciones fundamentales :
Seccin de separacin: donde el fluido entra y comienza la separacin
gas liquido.
Seccin de Fuerzas Gravitacionales: Donde estas fuerzas tienen unainfluencia fundamental en la separacin gas liquido.
Seccin de Extraccin de Neblina: donde se separan las minsculas
partculas de lquido que aun contiene el gas.
Seccin de Acumulacin de Liquido: donde los lquidos separados delgas se acumulan en la parte inferior del separador para luego sertransferido a los tanques de almacenamiento temporal.
Separadores Bifsicos
Segn el nmero de Fases a Separar
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SEPARADOR BIFASICO VERTICAL
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SEPARADOR BIFASICO HORIZONTAL
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Son similares a los separadores de dos fases, en este caso debe agregarse la
fase de separacin liquido liquido , as como los medios para remover el agua
libre , estos separadores reducen la carga en el equipo de tratamiento de
crudo, aumentan la capacidad de transporte en las tuberas y tambin ayudan a
mejorar la precisin de las mediciones de flujo.
Separadores Trifsicos
Segn el nmero de Fases a Separar
Oil Level ControlWater Level Control
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Es un recipiente que se utiliza para separar una mezcla de componentes en
una o dos corrientes, liquida y otra gaseosa. Generalmente las corrientes
liquidas contienen muy poco gas y la corriente gaseosa muy poco lquido.
Separador Convencional
Esta constituido por cuatros secciones:
Separacin
GravitacionalExtraccin de Neblina
Acumulacin de Lquidos
Segn los procesos a Separar
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Primera Seccin de Separacin
Comprende la entrada de los fluidos al separador, esta seccin permite
adsorber la cantidad de movimientos de los fluidos de alimentacin, en ella
tambin se controla el cambio abrupto de la corriente, lo que produce una
separacin inicial.
Separador Convencional
Segn los procesos a Separar
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Seccin de Fuerzas Gravitacionales
Separador Convencional
Segn los procesos a Separar
En esta seccin las fuerzasgravitacionales tienen unainfluencia fundamental, las gotas dellquido que contiene el gas sonseparadas al mximo.
Este proceso se realiza mediante elprincipio de asentamiento porgravedad. En este caso la velocidaddel gas se reduce apreciablemente
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Existen varios tipos de eliminadores de neblina entre los cualestenemos:
Tipos de aletas
Tipo de Mallas de Alambre
Tipo Centrfugo
Las mas utilizadas son las de tipo de malla de alambre, ya que estaconsiderada como poseedor de una eficacia de remocin de mas altaeficiencia. ( Ver seccin en el Separador )
Eliminadores de Neblina Tipo Malla
Segn los procesos a Separar
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Los depuradores son recipientes que no poseen capacidad para efectuar
una separacin gas-liquido cuando los volmenes de lquidos son apreciables
.
La funcin bsica de un depurador es remover pequeas cantidades de
lquido de una mezcla generalmente gaseosa.
Su diseo se fundamenta en la primera seccin de separacin,
donde predominan elementos de impacto para remover
partculas liquidas
Segn los procesos a Separar
Depuradores
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Este tipo de separador, puede recibir apreciable cantidad de liquido en
forma irregular ( flujo tipo oleaje) . Generalmente se instalan en sistemas de
recoleccin de gas o en sistemas de flujo bifsico.
Segn los procesos a Separar
Separador tipo Pulmn.
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Es un tipo de separador trifsico (crudo gas agua ) que adems posee
facilidades para filtrar y calentar los fluidos.
Normalmente trabaja a bajas presiones, y se utiliza en el tratamiento para
deshidratar crudos.
Segn los procesos a Separar
Separador tipo Tratador Trmico.
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100TRATADOR TERMICO
Segn los procesos a Separar
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Problemas operacionales ms comunes
Crudos espumosos
Como resultado de la incorporacin mecnica de gas dentro de una faseliquida, es la formacin de burbujas en las cuales la pelcula del liquido rodea un
volumen de gas que tiende a ascender
Ocasiona en el separador :
Dificultad para poder controlar el nivel del fluido.
Probabilidad que el fluido que salga del separador vaya mezclado con
espumaProblemas en la deshidratacin del fluido.
Separadores Gas - Lquido
Segn Tipo de Fase a Separar
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Problemas operacionales ms comunes
Presencia de Arena en el Crudo
Se debe tomar accin para detectarla y corregir a tiempo los
problemas que pueden causar, los mas comunes son:
Taponamiento de los dispositivos de control
Erosin y corte de vlvulas y lneas
Acumulacin en el fondo del separador, disminuyendo la
capacidad del mismo.Transferencia de esta arena a los PDT , causando graves daosa las instalaciones de superficie.
Separadores Gas - Lquido
Segn Tipo de Fase a Separar
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Parafinas
Puede obstruir el eliminador de neblina, ocasionando que haya filtraciones en
el separador y que el gas sea transferido con el fluido al PDT.
Escape de Liquido o Gas.El escape de liquido o gas puede ocurrir por:
Formacin de Espuma
Problemas con la instrumentacin de nivel
Malla eliminadora de neblina obstruida
Obstruccin de la vlvula a la salida del separador.
Separadores Gas - Lquido
Segn Tipo de Fase a Separar
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1. Cerrar la vlvula de salida del liquido
2. Verificar la presin de operacin del separador y as como la presin de
apertura de la vlvula de seguridad.
3. El control de bajo nivel debe desactivarse, antes de iniciar el arranque del
equipo.
4. El controlador de presin, se debe colocar al 75% de la presin normal de
trabajo.
5. Abrir muy lentamente la vlvula de entrada al separador para que lacorriente del fluido vaya entrando al separador
6. Verificar constantemente el valor de la presin del separador as como el
nivel del lquido.
Procedimiento de Arranque de un Separador Gas- Lquido.
Lista de Verificaciones de las Variables del Proceso
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7. Cuando el nivel del lquido haya sobrepasado el nivel de control del
separador, es necesario activar el control de bajo nivel.
8. Verificar que la presin del separador haya alcanzado su punto de operacinpara proceder a activar en un 100% el controlador de presin.
9. Ajustar los dems controles de nivel y presin hasta que la operacin del
separador se haya normalizado.
10.Finalizar de abrir la vlvula de entrada de la corriente al separador.
11.Mantener seguimiento de las variables del proceso durante el tiempo que
sea necesario, hasta su total estabilizacin.
Procedimiento de Arranque de un Separador Gas- Lquido.
Lista de Verificaciones de las Variables del Proceso
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La forma y posicin de los separadores permite clasificarlos en:
Separadores Verticales.
Separadores Horizontales
Cada una de las clases, verticales, horizontales y esfricos, poseen cuatrosecciones descritas anteriormente, generalmente la seleccin de un separadoren la clase en la cual se obtienen los resultados deseados al menor costo.
Segn su Forma y Posicin
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Ventajas de los Separadores Verticales
Control de nivel es menos critico que en un separador horizontal
Manejo de partculas slidas es menos complejo que en un separador
horizontal. El separador vertical ocupa menos espacio que un separador horizontal.
Segn su Forma y Posicin
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SEPARADORES DE AGUA LIBRE
GAS
CRUDO
AGUA
ENTRADA
ELIMINADORES DEL AGUA
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SEPARADORES DE AGUA LIBRE
Cortes de agua en la entrada desde 20 hasta 98%.
Capacidades desde 10,000 BPD hasta 250,000 BPD.
CONTROLES Y SISTEMAS DE SEGURIDAD:
Controles para el nivel de operacin.
Dispositivos de alivio de presin para seguridad
Medicin de fluidos
Sistemas de control electrnico mediante PLC
SELECCIN:
SISTEMAS DE LAVADO.
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PROCEDIMIENTO PARA DETERMINACION DEL % DE AGUA LIBRE ENEL LABORATORIO :
1. Toma de muestra en lnea
2. Realizar Prueba de Botella
Verter muestra de crudo en botella de prueba hasta 100mlts a temperatura ambiente, sin inyeccin de qumicadeshidratante:
SEPARADORES DE AGUA LIBRE
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2.Reposar crudo en botella de prueba, ocurre una decantacin instantnea(verincremento de la cada del agua en funcin del tiempo).
3. Se mide el volumen de agua decantada
5. Se divide el volumen de agua drenada entre 100 mlts tomados inicialmente demuestra en botella de prueba.
4. Se toma el tiempo de decantacin
h
CRUDO
Tiempo
% Ajua Libre
h/hw
he
ho
hw
CRUDO
EMULSION
AGUA LIBRE
PROCEDIMIENTO PARA DETERMINACION DEL % DE AGUA LIBRE EN EL
LABORATORIO :
SEPARADORES DE AGUA LIBRE
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DETERMINACION DEL TIEMPO DE REPOSO EN SEPARADOR:
A
Produccin Bruta Corriente Crudo Emulsionado
Agua drenada
Tiempo de residencia = Volumen A del recipiente
Flujo de produccin
Se ajusta el sistema de control de nivel de salida de agua en del separador, afn de asegurar los tiempos de residencia en funcin de los flujos.
Volumen A del recipiente = Tiempo de residencia * Flujo de produccin
SEPARADORES DE AGUA LIBRE
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CRITERIOS DE SELECCIN
1. Alto contenido de Agua Libre:
Liberacin de capacidad de almacenamiento o no instalacin de tancajeadicional.
Ahorro de energa, al tener que calentar la produccin, bien sea pormtodos de calentamiento directos o indirectos.
Remocin de sedimentos.
SEPARADORES DE AGUA LIBRE
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SEPARADORES API
Unidades mecnicas destinadas para la separacin del Crudo separado por la accinde qumica clarificante, mediante la aplicacin de un tiempo suficiente de reposo, elcual permite la decantacin del crudo (hacia la superficie) y la sedimentacin de losslidos suspendidos en el fondo del mismo.
Aguacruda Crudo
recuperado
Salidade Agua
ELIMINADORES DE AGUA
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Caudal de agua de alimentacin.
Concentracin y tamao de las gotas de crudo.
Temperatura del agua.
Gravedad especfica de agua y del crudo.
Viscosidad del agua y del crudo.
Concentracin y densidad de los slidos en el agua
Slidos flotables.
Slidos sedimntales.
Los criterios para seleccin de los separadores API son lossiguientes:
SEPARADORES API
ELIMINADORES DE AGUA
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SEPARADOR API
ELIMINADORES DE AGUA
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A: CANAL DE ENTRADA
B: TANQUE DE ARENA
C: PAQUETE DE PLACAS
E: CANAL DE SALIDAD: CAPA DE CRUDO
Los separadores de placas paralelas permiten una mayor coalescencia delas gotas de crudo e Incrementan la remocin de slidos pesados.Presentan menor tamao que los separadores API y por ende menor costode fabricacin.
F: DRENAJE LODOS
SEPARADORES DE PLACAS PARALELAS
SEPARADORES DE PLACAS
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SEPARADORES DE PLACAS
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TANQUES DESNATADORESTanques de separacin mecnica destinados para lograr la separacinde la nata de crudo no separado en el separador API.
Entrada
De
agua
Salida
De
agua
Crudo
recuperado
LAMINA INFERIOR DE SEPARACION
LAMINA SUPERIORDESEPARACION
RANURA DE ENTRADADE AGUA AL TANQUE
ELIMINADORES DE AGUA
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SISTEMAS DE FLOTACION
Unidades mecnicas destinadas para inducir mediante la inyeccinde aire o gas, la flotacin de las partculas de crudo de pocotamao, a fin de logras llevarlas a la superficie y aglomerarlaspara su recoleccin.
ELIMINADORES DE AGUA
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CALENTAMIENTO DEL CRUDO
El calentamiento de un fluido de proceso en un horno esta acompaado por la
combinacin de la radiacin y la convenccin.
El proceso es en contracorriente con el de los gases de combustin, es decir, el
fluido en el proceso pasa primero a travs de la seccin de conveccion y luego a
travs de la seccin de radiacin del calentador, mientras que los gases de
combustin van en direccin opuesta. Este arreglo permite obtener una
eficiencia (la temperatura del gas en la chimenea es mas baja) que la que se
obtendra si el flujo fuese en paralelo.
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Componentes de un Calentador
Chimenea: funcin es desplazar los vapores o gases de combustinhacia la atmsfera y el tiro necesario
Regulador de Tiro o Damper: Absorbe aire de afuera hacia adentro a
travs de los registros de cada quemador, regulando el flujo de gases deescape y controlando el tiro del calentador
Lnea de entrada y salida de crudo: Es la tubera unida al serpentn, pordonde entra y sale el fluido que se procura calentar.
Ventana de Seguridad: Es una abertura que se encuentra lateralmente enlos calentadores que se abre o se rompe cuando hay una alta presinsobre os mismos.
Material Aislante:
CALENTAMIENTO DEL CRUDO
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Componentes de un Calentador
Lnea de Entrada de Gas: Tubera por donde se suministra el gascombustible al los pilotos y a los quemadores.
Serpentines: Son tubos de una aleacin de acero especial para soportaraltas temperaturas, los mas comunes usados son de tipo horizontal conllama externa a los tubos.
Cmara de Combustin: Es el termino utilizado para describir la estructurametlica que circunda los serpentines radiantes y dentro de la cual selocalizan los quemadores.
Instrumentacin: Dispositivos que controlan y protegen las variablesexistentes en un calentador tales como presin, flujo y temperatura.
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Componentes de un Calentador
Piloto: Boquilla colocada al lado de cada quemador , cuya finalidad esmantener una llama permanente capaz de dar ignicin al quemador .
Quemador: Componente de un calentador situado en la parte inferior o en laparte delantera que tiene como finalidad producir y mantener la cantidad decalor necesario para elevar la temperatura del fluido de proceso.
Tapas o Ventanas de Ventilacin: estn colocadas en la parte lateral decalentador y como su nombre lo indica, sirven para airear el calentador.
Mirillas: Estn situadas en las paredes laterales en direccin a cada quemadory permiten observar la condicin de la llama de cada quemador.
CALENTAMIENTO DEL CRUDO
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Componentes de un Calentador Estructura Metlica: Es la que soporta el serpentn y los quemadores, sus
paredes, techo y piso son construido con planchas de acero revestido conrefractario interno para el aprovechamiento del calor generado.
Cabezal: Es la unin que conecta dos tubos en el serpentn, es removible deltipo tapn donde se fijan los tubos.
Cmara de Conveccin: Es la seccin del calentador compuesta por un bancode tubos, el cual recibe el calor generado de los gases calientes.
Cmara de Radiacin: Es la seccin del horno en la cual el calor es transferidoa los tubos del horno principalmente por la radiacin que emite la llama .
Conexin entre el banco de Conveccin y Seccin de Radiacin ( Crossover ):Es la tubera que transfiere el fluido del proceso desde la salida de la seccinde conveccin a la entrada de la seccin de radiacin.
CALENTAMIENTO DEL CRUDO
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Incrustaciones en Tuberas de los Calentadores
La calcita , la causa de la incrustacin , es la forma mas comn de carbonato de
calcio, y es un ingrediente natural del yeso, de la piedra caliza y del mrmol,
cuando el agua de proceso es calentada, y en presencia de presiones altas mas
una deficiente inyeccin de qumica anticrustante, se presenta las condiciones
optimas para que el carbonato de calcio precipite y cause efecto en las cuales la
tubera comienza a reducir su dimetro , lo cual genera altas temperaturas en la
superficie de la tubera poniendo en peligro la integridad de la instalacion.
La escala (incrustacin), malgasta tanto recursos econmicos como energa; solo
una capa de 3 mm de incrustacin reduce la eficiencia en la transferencia decalor hasta en un 25%. Es tambin muy costosa de remover; solo los costos de
remover la incrustacin en la industria, tanto en tuberas como en Calentadores
y/o Calderas, supera el billn de Bs.F anualmente.
CALENTAMIENTO DEL CRUDO
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Precipitacin de Carbonato de Calcio
CALENTAMIENTO DEL CRUDO
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA GRAVEDAD DEL CRUDO
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INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA GRAVEDAD DEL CRUDO
Tomado de Smithsonian Physical Tables, Marks EngineersHandbook y Nelsonn Petroleum Refinery Engineering.
Ge = 0,95Ge = 1,0
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA VISCOSIDAD DEL CRUDO:
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138Tomado de Smithsonian Physical Tables, Marks Engineers
Handbook y Nelsonn Petroleum Refinery Engineering.
TIPOS DE CALENTAMIENTO
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CALENTADORES DE FUEGO DIRECTO
TIPOS DE CALENTAMIENTO
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CALENTADORES DE FUEGO INDIRECTO
Lnea deRecibo deProduccin
InyeccinProductoQumico
Deshidratante
Crudo enEspecificacin
Inyeccin AguaCaliente para
Colchn
Almacenamiento ycumplimiento
de reposoTanque de
Lavado
Drenajede Agua
Hacia Planta deTratamiento
Reposicin Agua paraSistema de Lavado.
T1T2
T2
Tar
TehTsh
M CrudoDeshidratado
TIPOS DE CALENTAMIENTO
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