• Author / Uploaded
• Franco Paniagua Nicolas

• Categories
• Petróleo
• Gas natural licuado
• Gas natural
• Calor
• Refinería de petróleo

Citation preview

Apellidos: Paniagua Nicolás Nombres: Franco Andrés Fecha: 19/03/2019

Carrera: Ing. Petróleo y Gas Natural CU: 57-2505 PRODUCCION II (PGP-221)

PRACTICO #1 RESPONDA E INVESTIGUE LAS SIGUIENTES INTERROGANTES. 1. Describa todos los equipos de un sistema de producción de petróleo y gas LOS EQUIPOS BÁ SICOS DE AGRUPAN EN DOS GRUPOS: A) EQUIPOS SUB SUPERFICIALES: Abarca desde el fondo de pozo hasta la base inferior de á rbol de navidad. Está n constituidos por los siguientes componentes desde el fondo de pozo y base de los á rboles de navidad entre los cuales se tienen: -Tapón ciego o punta de tubería, cuya funció n es el de proteger a la sarta instalada en toda la longitud del pozo y evitar el ingreso directo de los fluidos al sistema de circulació n -Filtros, son accesorios tubulares rasurados para facilitar la circulació n de los fluidos del fondo de pozo hacia el interior de la columna evitando el ingreso de só lidos de arena gruesa parafinas y otros. Puede instalarse 1,2 o 3 piezas de filtros de acuerdo a la pureza de los fluidos y la altura de la arena productora -Niples, son dos los tipos de nicles que se instalan en el arreglo de fondo, el niple N y el niple sello. El niple sello es denominado también vá lvula de asiento para controlar las velocidades del flujo de fluidos de abajo hacia arriba, no dejan pasar fluidos de arriba hacia abajo, por tanto sirven también como vá lvulas de seguridad cuando se presenta interrupciones en el proceso productivo por algú n problema en la sarta de. Sus diá metros son iguales a las de las tuberías y sus longitudes varían entre 30 a 20 centímetros. -Camisa deslizable, Es una vá lvula de circulació n que lleva en su cuerpo una ventana lateral que funciona a través de un mecanismo de abertura horizontal que sirve de elemento de comunicació n entre el espacio anular y la sarta de

Apellidos: Paniagua Nicolás Nombres: Franco Andrés Fecha: 19/03/2019

Carrera: Ing. Petróleo y Gas Natural CU: 57-2505 PRODUCCION II (PGP-221)

producció n para dejar pasar fluidos, cuando se tapan los filtros se tapan las vá lvulas obstruyendo flujo

Se denomina arreglo de fondo a todos los componentes de la sarta que está n ubicadas debajo del packer que a la vez delimita el fondo de pozo. Entre otros componentes secundarios del arreglo de fondo se tienen los siguientes: -

Los niples

-

Los bastardos

-

Las juntas de seguridad

-

Empaquetaduras Tubería de producción, es el componente principal de la sarta de producció n y se define como un conducto tubular que conecta el arreglo de fondo a partir del packer con el á rbol de navidad hasta la superficie y está colgada en los colgadores del á rbol de navidad PACKER DE PRODUCCIÓN: Es una herramienta de fondo denominado obturador de pozo que se instala como parte del tubing para aislar el espacio anular entre la tubería y el casing con el objeto de evitar el flujo de fluidos del fondo de pozo a la base del á rbol de navidad por la entre columna. b) EQUIPOS SUPERFICIALES: Que comprende a todas las instalaciones que abarca desde boca de pozo, con el á rbol de navidad y los separadores gas – petró leo LOS EQUIPOS SUPERFICIALES ESTAN BASICAMENTE CONSTITUIDOS POR LOS SIGUIENTES COMPONENTES: -Á rbol de navidad o cabeza de pozo. - Líneas de flujo que son líneas de recolecció n y líneas de descarga. -Estrangulador de flujo o choque superficiales. -Manifold de control. -Baterías de separació n gas petró leo utilizadas en campos petrolíferos de gas y condensado.

Apellidos: Paniagua Nicolás Nombres: Franco Andrés Fecha: 19/03/2019

Carrera: Ing. Petróleo y Gas Natural CU: 57-2505 PRODUCCION II (PGP-221)

-Plantas de gas para yacimientos gasíferos. 2. Que disposición final tiene los gases ácidos como el CO2 Y H2S, después de su tratamiento La disposició n final del gas á cido puede ser una unidad recuperadora de azufre o incineració n, dependiendo del contenido de H2S en el gas agrio y las exigencias ambientales. Cuando se usa incineració n no es importante el contenido de hidrocarburos pesados en el gas a tratar pero en la unidad recuperadora de azufre la presencia de hidrocarburos afecta el color del azufre recuperado torná ndolo gris u opaco en lugar de amarillo brillante, lo cual afecta su calidad. Ademá s si el gas á cido se va a pasar por una unidad recuperadora de azufre y luego por una unidad de limpieza de gas de cola, requiere má s presió n que si se va a incinerar. 3. Investigue cuáles son los parámetros de venta y/o transporte del petróleo El destino final del petró leo y sus derivados es el consumidor final. En el proceso intervienen distribuidores mayoristas y minoristas, y se emplean todos los medios posibles para el transporte y venta. Se agrupan bajo esos vocablos las operaciones finales, pero no las má s delicadas de la industria petrolífera, que consisten en transportar los productos salidos de la refinería, almacenarlos en depó sitos y puntos de venta y, por ú ltimo, expenderlos a los clientes gracias a una red de comercializació n que cubra el conjunto del territorio. Ciertos clientes importantes pueden ser servidos directamente de las refinerías. Así es como una central eléctrica recibirá su fuel-oil directamente por oleoductos o cisternas pero, por regla general, la distribució n exige un despliegue de medios mú ltiple en funció n de la infinita variedad de necesidades de los clientes, y no só lo por los productos en sí mismos, sino también por los servicios accesorios a la venta. En estas condiciones, las inversiones y los gastos operacionales de distribució n son mucho má s elevados que los de una refinería, que cubre:

Apellidos: Paniagua Nicolás Nombres: Franco Andrés Fecha: 19/03/2019

Carrera: Ing. Petróleo y Gas Natural CU: 57-2505 PRODUCCION II (PGP-221)

-

los oleoductos de productos

-

los barcos de cabotaje de alta mar

-

los transportes fluviales (canoas, lanchas, remolcadores)

-

los depó sitos de almacenamiento

-

las vagones-cisterna

-

los camiones-cisterna (grandes transportes o pequeñ os distribuidores

domésticos) -

las estaciones de servicio

-

el avituallamiento de las aeronaves mediante camiones especializados y

canalizaciones subterrá neas -

el suministro a los navíos en todos los puertos por barco-cisterna o por

conducciones en el muelle unidas a depó sitos -

el llenado de botellas de gas licuado

4. Realice un análisis completo de uno de los procesos de deshidratación del gas y de petróleo Deshidratació n basada en glicol Su unidad de deshidratació n basada en glicol de Frames mezcla glicol pobre en agua, con gas natural hú medo en la parte superior de un (Contactor de glicol) a fin de secar el gas mediante absorció n física. El proceso de secado ocurre en la superficie de la columna de relleno, hacia la parte inferior de la columna. El gas natural seco luego deja la parte superior de la columna del contactor listo para usar. El glicol hú medo, muchas veces denominado "glicol rico", se extrae por la parte inferior. Desde el contactor, el glicol rico se dirige al equipo de regeneració n para su purificació n. Allí, primero se precalienta con calor del condensador de reflujo en la parte superior de la columna fija del rehervidor, junto con calor proveniente del intercambiador de calor.

Apellidos: Paniagua Nicolás Nombres: Franco Andrés Fecha: 19/03/2019

Carrera: Ing. Petróleo y Gas Natural CU: 57-2505 PRODUCCION II (PGP-221)

El glicol calentado luego entra en el depó sito de expansió n para la separació n en tres etapas de gas, glicol y condensado. En este punto también se filtra para eliminar las partículas só lidas que pueden estar presentes debido a la corrosió n, formació n de incrustaciones o degradació n menor de glicol. Después, el glicol rico calentado se alimenta en el regenerador (también denominado regenerador), que consiste en una columna fija, un condensador en la parte superior y un rehervidor. Aquí se regenera térmicamente para eliminar el exceso de agua y volver a obtener un glicol de alta pureza. A fin de optimizar el consumo de energía, el glicol limpio caliente y pobre se usa para precalentar el glicol rico que entra en el intercambiador de calor antes de bombearse a la presió n normal de trabajo y enfriarse listo para usar en el contactor. 5. Cuáles son los métodos que se utilizan para la recuperación de LGN o condensados del gas natural, realice un análisis completo de uno de esos métodos Refrigeració n mecá nica Es una de las tecnologías má s sencillas y antiguas que existen para el procesamiento de gas. La refrigeració n mecá nica se produce mediante la disminució n de temperatura, y se basa en el intercambio de calor con un fluido refrigerante mediante un sistema de refrigeració n utilizando evaporadores de enfriamiento. Se realiza a presió n constante, donde ocurre la condensació n de los componentes má s pesados. Este proceso permite mantener la presió n del sistema, siendo esta una ventaja, pero representa un alto costo en equipos de refrigeració n. La selecció n del refrigerante se basa en los requisitos de temperatura, disponibilidad y economía. Por ejemplo, en un proceso de gas natural, el etano y propano pueden estar a disposició n; por lo tanto éstos se usará n como refrigerantes. En la prá ctica, el propano, etileno, metano y los freones, son los fluidos refrigerantes má s comú nmente utilizados por las planta de refrigeració n mecá nica del gas natural. En el proceso que usa un compresor para aumentar la presió n de un refrigerante a una presió n condensable. Esto se lleva a cabo mediante la circulació n de un

Apellidos: Paniagua Nicolás Nombres: Franco Andrés Fecha: 19/03/2019

Carrera: Ing. Petróleo y Gas Natural CU: 57-2505 PRODUCCION II (PGP-221)

refrigerante en un circuito cerrado, donde se evapora y se vuelve a condensar en un ciclo continuo. El ciclo de refrigeració n puede ser clasificado en cuatro fases diferentes mediante el uso del diagrama presió n–entalpía (P–H). Estas fases son: expansió n, evaporació n, compresió n y condensació n Fase expansión •

En la etapa de expansió n la presió n y la temperatura se reduce al pasar a través de la vá lvula de control en la cual cae la presió n al valor del PB el cual lo determina la temperatura deseada del refrigerante Tb en P B.

•

En el PB la entalpia del líquido saturada es hlb y la entalpia correspondiente para vapor saturado es hVB. Como la expansió n entre A y B ocurre a través de una vá lvula de expansió n y no hay intercambio de energía, el proceso se considera isoentá lpico, por lo que la entalpia a la entrada y salida en la misma hLA.

•

Como el PB está dentro de la envolvente, vapor y líquido saturado coexisten. Para determinar la cantidad de vapor formado en el proceso de expansió n. Hacemos X la fracció n de líquido a la presió n PB con una entalpia hLB. La fracció n de vapor formada con una entalpia hVB es (1-X).

Etapa de evaporación 

El vapor formado en el proceso de expansió n (A-B) no suministra ninguna refrigeració n al proceso. El calor es absorbido del proceso de evaporació n de la parte de la parte liquida de refrigerante. La entalpia del vapor en el punto C es hVB físicamente la evaporació n ocurre en un intercambiador de calor denominado evaporador o chiller. El líquido frio X suministro la refrigeració n y su efecto refrigerante.

Apellidos: Paniagua Nicolás Nombres: Franco Andrés Fecha: 19/03/2019



Carrera: Ing. Petróleo y Gas Natural CU: 57-2505 PRODUCCION II (PGP-221)

La capacidad de refrigeració n referido a la cantidad total de calor absorbido en el chiller por el proceso, generalmente se expresa como toneladas de refrigeració n o BTU/unidad de tiempo

Etapa de compresión Los valores de refrigerante salen del chiller a la presió n de saturació n Pc y las correspondientes temperaturas Tc con una entalpia hvb. La entropía en este punto C es SC. Los valores se comprimen isotró picamente a la presió n PA a través de la línea CD. Etapa de condensación 

El refrigerante sobrecalentado que sale del compresor Pa y Pd. Se enfría a la temperatura de punto de roció Ta a condició n muy cercana de presió n constante y se condensa a temperatura constante



Durante el proceso de sobrecalentamiento y condensació n, todo el calor y trabajo acondicionados al refrigerante durante los procesos de evaporació n y compresió n, deben ser removidos de forma tal que se complete el ciclo llegando al punto de inicio A, en el diagrama O-H que se muestra en la



La presió n de condensació n del refrigerante es una funció n del medio de enfriamiento disponible: aire, agua de enfriamiento u otro refrigerante.

6. Cuáles son las técnicas de desalación de petróleo que existen y realice un análisis completo de uno de ellos Dentro de los elementos indeseables del crudo para su comercializació n son las sales Se eliminan para evitar corrosió n e incrustaciones en los circuitos por donde circula el petró leo. El proceso se realiza por lavado del petró leo con agua dulce, ya sea inyectá ndola en los oleoductos o pasando el petró leo a través de un colchó n lavador; Normalmente se usan estos dos sistemas en serie; El petró leo pasa a través de un colchó n de agua dulce de un tercio de la altura del tanque; É ste se renueva

Apellidos: Paniagua Nicolás Nombres: Franco Andrés Fecha: 19/03/2019

Carrera: Ing. Petróleo y Gas Natural CU: 57-2505 PRODUCCION II (PGP-221)

constantemente para evitar la saturació n con sales, los colchones saturados no desalan El fundamento está en el intercambio ió nico que se produce en el colchó n, pasando las sales de las gotitas de agua del petró leo al agua del colchó n y disminuyendo su concentració n Las sales minerales está n presentes en el crudo en diversas formas: como cristales solubilizados en el agua emulsionada, productos de corrosió n o incrustació n insolubles en agua y compuestos organometá licos como las porfirinas. Después de la deshidratació n o del rompimiento de la emulsió n, el petró leo crudo todavía contiene un pequeñ o porcentaje de agua remanente. Los tratamientos típicos anteriormente mencionados (adició n de desemulsionante, calentamiento, sedimentació n y tratamiento electrostá tico) pueden reducir el porcentaje de agua del crudo a rangos de 0,2-1 % volumen.

El desalado en campo reduce la corrosió n corriente aguas abajo (bombeo, ductos, tanques de almacenamiento). Adicionalmente la salmuera producida puede ser adecuadamente tratada para que no cause los dañ os mencionados en los equipos y sea inyectada al yacimiento, resolviendo un problema ambiental. En ausencia de cristales de sal só lidos, el contenido de sal en el crudo deshidratado está directamente relacionado con el porcentaje de agua y con la concentració n de salinidad de la fase acuosa (en ppm de NaCl). El desalado se realiza después del proceso de rompimiento de la emulsió n en deshidratadores electrostá ticos y consiste de los siguientes pasos:

a) Adició n de agua de dilució n al crudo. b) Mezclado del agua de dilució n con el crudo. c) Deshidratació n (tratamiento de la emulsió n) para separar el crudo y la salmuera diluida.

Apellidos: Paniagua Nicolás Nombres: Franco Andrés Fecha: 19/03/2019

Carrera: Ing. Petróleo y Gas Natural CU: 57-2505 PRODUCCION II (PGP-221)

7. Como se realiza una licuefacción del gas natural es decir como obtengo el GNL, indique el proceso El Gas Natural se licua para reducir su volumen y, por tanto, poder trabajar mejor con él. Se produce una disminució n de volumen de hasta 600 veces, con lo que se consigue un mejor manejo y una mayor capacidad de almacenaje y transporte. El principal componente del Gas Natural es el metano, el cual tiene un punto de ebullició n a presió n atmosférica cercano a los -160 ºC. Esta licuefacció n se consigue enfriando el Gas Natural a -160 ºC y a presió n atmosférica. Normalmente, las plantas que realizan este proceso se encuentran situadas cerca de la costa. Existen diversos procesos de licuefacció n. Los principales son: en cascada, donde se tiene una cascada de refrigerantes en los cuales se alcanzan diferentes niveles de temperatura. El proceso de mezcla de todos los refrigerantes es otro de los procesos, en este caso el rendimiento energético es mayor debido a la mejora de equipos y en los que se pueden mezclar todos los refrigerantes en una solo etapa. Después está n los procesos de refrigerantes mezclados, que son una combinació n de los dos anteriores y, por ú ltimo, los procesos de Peak-Shaving, que se tratan de procesos de expansió n. El almacenado de Gas Natural Licuado (GNL) se realiza en tanques diseñ ados especialmente para ello, cerca de los nú cleos de consumo. Con esto se intenta evitar

Apellidos: Paniagua Nicolás Nombres: Franco Andrés Fecha: 19/03/2019

Carrera: Ing. Petróleo y Gas Natural CU: 57-2505 PRODUCCION II (PGP-221)

que en un determinado momento de gran consumo, se produzca una bajada de presió n en la red de distribució n produciendo un bloqueo en las vá lvulas. Se trata de un depó sito de doble integridad, un tanque metá lico interior y un tanque de hormigó n exterior. El tanque exterior suele estar recubierto en su interior por un revestimiento de chapa de acero al carbono. El espacio comprendido entre las paredes cilíndricas de los tanques exterior e interior está relleno de aislante y forma parte del espacio anular. La tapa del depó sito interior la constituye un techo suspendido mediante tirantes. Esto permite la comunicació n entre los vapores en equilibrio termodiná mico con el GNL, presentes sobre la superficie del líquido y el gas contenido en el espacio anular bajo la cú pula. Todas las conexiones de entrada y de salida del líquido y gas en el tanque, así como las conexiones auxiliares para nitró geno y tomas de instrumentació n, se hacen a través de la cú pula, ya que es una medida primordial de seguridad evitar conexiones con el fondo del depó sito que pudiesen dar lugar a fugas de GNL. En la siguiente figura, se muestra un corte transversal de dicho tanque:

Apellidos: Paniagua Nicolás Nombres: Franco Andrés Fecha: 19/03/2019

Carrera: Ing. Petróleo y Gas Natural CU: 57-2505 PRODUCCION II (PGP-221)

8. Indique todos los tipos de impurezas que se pueden encontrar en el petróleo y al menos un método de tratamiento Las impurezas del petró leo son: Contenido de azufre La cantidad de azufre contenida en un crudo es importante porque es responsable del efecto corrosivo de los crudos y sus productos, en equipos de refinería y sistemas. Así, la presencia del azufre en las naftas $producto intermedio para la producció n de gasolinas que alimentan las plantas de reformació n, es perjudicial porque inactiva a los catalizadores. Contenido de agua y sedimento: Es un indicador del grado de suciedad por la presencia de agua y otros materiales. Contenido de sal no se limita solamente a la presencia de NaCl, sino de todas las sales, pero que se interpreta en términos de NaCl. Y uno de los tratamientos para impurezas es el: Este tipo de tratamiento comparado con los demá s no elimina el contaminante si no que minimiza el efecto por transformació n de sales, se inyecta una solució n de cloruros de calcio y magnesio en cloruro de sodio, el cloruro de sodio tiene una hidrolisis menor el cual minimiza la corrosió n de la unidad. 9. Investigue las clases de petróleo que podemos obtener y/o se explotan en Bolivia El petró leo producido en Bolivia tiene una densidad entre los 50º y 60º API (una medida internacional de densidad), que en la escala de petró leos es considerado como liviano. En algunos campos má s antiguos actualmente en declive, como el Camiri, La Peñ a, Surubí y Paloma, (descubiertos en la década de los 60), se obtiene petró leo con 38º API, que resulta ser el má s pesado del país.

Apellidos: Paniagua Nicolás Nombres: Franco Andrés Fecha: 19/03/2019

Carrera: Ing. Petróleo y Gas Natural CU: 57-2505 PRODUCCION II (PGP-221)

10. Cuáles son los métodos de remoción de azufre y explique uno de los procesos de desulfurización La mayoría de los gases agrios se tratan con solventes regenerables para separar los gases á cidos de los hidrocarburos. El gas entra al separador de entrada en el cual se separa cualquier líquido condensado y fluye a la absorbedora por el fondo. Por la parte superior de la torre entra el solvente pobre (generalmente aminas) disueltas en agua y en la medida que fluye hacia a abajo de plato a plato, se pone en intimo contacto con el gas que fluye hacia arriba burbujeando en el líquido. Cuando el gas alcanza la cima de la torre. El gas es ahora dulce y cumple con las especificaciones de H2S y CO2, pero como está saturado con agua, generalmente va a un proceso de deshidratació n. Normalmente se opera a niveles de presió n de 950 psig (66,8 kg/cm2). El solvente rico en hidrocarburos sale por el fondo de la contactadora y pasa por una vá lvula de control en la cual cae la presió n a un nivel de 70 psig (4.9 kg/cm2). A dicha presió n entra a un tambor “flash” en el cual la mayoría de hidrocarburo gaseoso disuelto y algo de gas acido se separan. Uno de los métodos de desulfurizació n es: Endulzamiento del gas Natural A continuació n la solució n rica intercambia calor con la solució n regenerada o pobre que sale caliente de la torre despojadora. Luego de precalentarse entra a la despojadora o regeneradora donde el proceso ocurre alrededor de 14 psig (0,98 kg/cm2) a la temperatura respectiva de ebullició n de la solució n. El calor al fondo de la torre se suministra con un rehervidor. Los vapores que salen por el tope de la torre pasan por un condensador y un separador o tambor de reflujo, en el cual se separa el gas á cido y el líquido condensado. Este líquido es bombeado nuevamente por la parte superior de la torre

Apellidos: Paniagua Nicolás Nombres: Franco Andrés Fecha: 19/03/2019

Carrera: Ing. Petróleo y Gas Natural CU: 57-2505 PRODUCCION II (PGP-221)

como reflujo. La corriente de gas á cido es una corriente de deshecho que debe ser incinerada o tratada para convertir el H2S generalmente en azufre. La solució n regenerada sale por el fondo de la torre o el rehervidor, pasa por el intercambiador solvente pobre / solvente rico y va al tanque de reposició n de solvente. Del tanque se bombea a través de un enfriador en el cual se controla la temperatura apropiada para el tratamiento en la contactara, que generalmente es 10 °F má s caliente que el gas de carga para evitar condensació n de hidrocarburos que causan problemas de espuma en el proceso. Siguiendo el sistema de endulzamiento del gas natural, a continuació n viene el proceso de recuperació n de azufre, que se muestra en la Fig. 2-3 que se presenta a continuació n. El gas á cido (H2S á cido sulfhídrico + CO2 bió xido de carbono), proveniente del proceso de endulzamiento, pasa por un reactor térmico (cá mara de combustió n) y posteriormente pasa a dos reactores catalíticos, donde finalmente se logra la conversió n del H2S (á cido sulfhídrico) en azufre elemental. El azufre elemental se almacena, transporta y entrega en estado líquido. De la misma forma la acidez del gas se puede eliminar con procesos de adsorció n secos con lechos adsorbedores de diferente naturaleza. Algunos de los usados para remover el H2S son el Sulfatreat, Iron sponge y tamices moleculares.