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EQUIPOS DE SUPERFICIE

Autor: Chileno Rojas Neyda Clarisa Chinchilla Herrada Dimas Herbas Ponce Ricardo Andres Pardo Waki Angela Gabriela Sandoval Nilz Via Fernandez Malena Fecha: 08/12/2019 Subsede: Cochabamba Carrera: Ingeniería en Gas y Petróleo Asignatura: Gas Natural Grupo: B Docente: Ing. Ana Claudia Saavedra Rocabado Periodo Académico: II/2019

201506747

Título: EQUIPOS DE SUPERFICIE Autor (es): Herbas Ponce Ricardo Andres

Copyright © (2019). Todos los derechos reservados Tabla de contenido Capítulo I: INTRODUCCIÓN ................................................................................. 4 1. OBJETIVOS .................................................................................................. 5 1.1.

Objetivo general ......................................................................................... 5

1.2.

Objetivo especifico ..................................................................................... 5

Capítulo II: MARCO TEORICO .............................................................................. 6 2. ARBOLITO DE NAVIDAD ............................................................................. 6 2.1.1.

Válvula Maestra ................................................................................... 8

2.1.2.

Conexión Tipo T (T-Block) ................................................................... 8

2.1.3.

Válvulas de Ala o Laterales (Flowing Wing ó Ala de Flujo) .................. 9

2.1.4.

Estrangulador ó Choke ........................................................................ 9

2.1.5.

Válvula de Suabeo / Swab Valve ....................................................... 10

2.1.6.

T-Cap y Manómetro ........................................................................... 11

2.2.

BATERIA DE PRODUCCIÓN .................................................................. 12

2.3.

COMPONENTES DE UNA BATERIA DE PRODUCCION ....................... 13

2.3.1.

Tubo múltiple Básico ......................................................................... 14

2.3.2.

Líneas de flujo. .................................................................................. 14

2.3.3.

Múltiples o recolectores de entrada ................................................... 15

2.3.4.

Componentes del múltiple ................................................................. 15

2.4.

ETAPAS DE LAS ESTACIONES DE FLUJO ........................................... 18

2.4.1.

Etapa de Recolección ........................................................................ 18

2.4.2.

Etapa de Separación ......................................................................... 18

2.4.3.

Separador bifasico ............................................................................. 19

Asignatura: Gas Natural Carrera: Ingeniería en Gas y Petróleo

Título: EQUIPOS DE SUPERFICIE Autor (es): Herbas Ponce Ricardo Andres

2.4.4. 2.5.

Separador trifasico ............................................................................. 19

ETAPAS DE SUPERFICIE ....................................................................... 19

2.5.1.

Etapa de Depuración ......................................................................... 19

2.5.2.

Etapa de medición de petróleo .......................................................... 20

2.5.3.

Etapa de Calentamiento .................................................................... 20

2.5.4.

Etapa de Deshidratación del petróleo ................................................ 20

2.5.5.

Etapa de Almacenamiento del Petróleo ............................................. 21

2.5.6.

Etapa de Bombeo .............................................................................. 21

CONCLUSIONES .................................................................................................. 22 BIBLIOGRAFIA ..................................................................................................... 23

Asignatura: Gas Natural Carrera: Ingeniería en Gas y Petróleo

Título: EQUIPOS DE SUPERFICIE Autor (es): Herbas Ponce Ricardo Andres

Capítulo I: INTRODUCCIÓN

Los fluidos de producción de la formación cuando salen del fondo del pozo son una mezcla de petróleo crudo, gas natural, agua y sedimentos básicos, debido a las propiedades físicas diferentes de los fluidos y su uso, es necesario manejarlo en superficie en forma diferente. Es asi, como se tendrá que construir en superficie lo que se conoce como facilidades de producción o baterías, en las cuales se recolecta el fluido, se hace una separación de fases, las cuales por aparte se someten a tratamiento y se realiza la fiscalización de los productos comerciales, intermedios, bombeándose finalmente las fases separadoras a los sitios de refinación o tratamiento posterior. Las facilidades de superficie de un campo productor de hidrocarburos, están constituidas por los equipos, tanques, tuberías, accesorios y demás instalaciones de medición, supervisión, control y seguridad, que permite que las operaciones de producción, recolección, transporte, separación, almacenamiento y bombeo de los hidrocarburos producidos, se realice de una manera óptima y segura.

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Título: EQUIPOS DE SUPERFICIE Autor (es): Herbas Ponce Ricardo Andres

1. OBJETIVOS 1.1.

Objetivo general

❖ Reconocer los distintos equipos utilizados en las instalaciones de superficie en un campo de producción de hidrocarburos.

1.2.

Objetivo especifico

❖ Familiarizarse con los sistemas e instrumentos presentes en el campo. ❖ Conocer las diferentes condiciones y ambientes de operación de los equipos. ❖ Evaluar las características de cada equipo para optimizar el trabajo a realizar, proporcionando mayor seguridad.

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Capítulo II: MARCO TEORICO 2. ARBOLITO DE NAVIDAD

En la industria petrolera se conoce como árbol de navidad a la serie de válvulas y carretes ensamblados y fijados en el tope del pozo. Un árbol de Navidad es instalado en el tope del carrete o spool del último revestidor en el housing del cabezal de alta presión en un pozo submarino. En la figura 1 se muestra el diagrama de un árbol de navidad y el cabezal de pozo para instalaciones en superficie. La parte del arbolito se localiza en forma superior (caja azul), y la parte correspondiente al cabezal del pozo está en la sección inferior (caja roja). Mucha gente se confunde entre cabezal de pozo y árbol de navidad, pensando algunas veces que se trata de la misma cosa.

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Sus funciones son las siguientes:  Permitir a los fluidos del yacimiento fluir desde el pozo hacia superficie de manera segura y en forma controlada.  Permitir el acceso seguro hacia el hoyo del pozo con el fin de desarrollar procedimientos de intervención del mismo.  Permitir procesos de inyección como agua o gas.  Proveer acceso a líneas hidraúlicas para la válvula de seguridad en fondo para control superficial (SCSSSV).

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 Proveer interfase eléctrica para equipos de instrumentación y eléctricos para el sistema de completación con Bomba Electrosumergible (BES ó ESP) En esta sección se describirá como el árbol de navidad (Dry Tree) el cual se refiere a todo árbol usado por encima del nivel del agua. Estos consisten de una serie de válvulas y los componentes se describen abajo: 2.1.1.

Válvula Maestra

Se localiza sobre el colgador de tubería (tubing hanger) y su función es permitir que el pozo fluya o sea cerrado. Comúnmente existen dos válvulas maestras. Una es llamada lower master valve y la otra upper master valve. Se usan a menudo las dos válvulas maestras para proveer redudancia: si una no funciona adecuadamente, la otra puede compensar sus funciones. En la figura 2 y 3 se muestran diagrmas de pozos con y dos válvulas maestras.

2.1.2.

Conexión Tipo T (T-Block)

Este permite diversificar la corriente de flujo desde la vertical hacia la línea de flujo horizontal.

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2.1.3. Válvulas de Ala o Laterales (Flowing Wing ó Ala de Flujo) Se localiza a los lados del árbol de navidad y se usa para controlar o aislar la producción desde el pozo hasta las instalaciones de superficie. Dependiendo de cada diseño de árbol de navidad, puede venir equipado con una o dos válvulas laterales. Algunas operadoras requieren de dosválvulas laterlaes de producción, una como principal flujo de producción y la otra como respaldo o backup En muchos casos, una válvula alada se usa para producción y la otra se usa como válvula de matar o de control del pozo.

2.1.4. Estrangulador ó Choke

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Es la restricción más pequeña en el árbol de navidad, siendo su función la de controlar la rata de producción del pozo. También se usa en algunos casos de control de arena. El choke restringe el área de flujo de la producción a través de un orificio insertado en un cuerpo de estrangulamiento. El diámetro más pequeño resultará en la más baja tasa de producción. Existen dos tipos de estranguladores: 1) choke positivo con engranaje intercambiable y 2) choke ajustable el cual permite ajustar el diametro de estrangulación más facil.

2.1.5. Válvula de Suabeo / Swab Valve En el árbol de navidad, una válvula de suabeo es la que se ubica en la parte más al tope proveyendo acceso en forma vertical

hacia el pozo para futuras

intervenciones y operaciones de servicios conducidos por guaya fina, guaya electrica, coiled tubing o una unidad de snubbing.

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2.1.6.

T-Cap y Manómetro

T-Cap es una brida o flange localizada en el tope de la válvula de suabeo, que permite la instalación de un lubricador o una BOP de coiled tubing / unidad snubbing, que se conecta al pozo con el fin de llevar a cabo programas de intervención del pozo. El manómetro se usa para monitorear la presión del pozo. Hoy en día, muchas operadoras usan a menudo manómetros electrónicos que permiten transmitir la data de presión / temperatura para un mejor monitoreo el pozo.

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2.2. BATERIA DE PRODUCCIÓN

Es el Conjunto de Líneas, válvulas, vasijas, equipos y accesorios mediante los cuales se realiza el manejo de los fluidos provenientes de los pozos, efectuando la recolección, separación de las dos o tres fases, encausarlos al sitio de almacenamiento, medirlos y entregarlos al comprador, todo lo anterior debe realizarse con seguridad, sin alterar el equilibrio del medio ambiente y operacionalmente eficiente. Las baterías de producción son llamadas también facilidades de producción y/o estaciones de producción. El objetivo fundamental de las Estaciones de Flujo en operaciones de producción petrolera consiste en separar a las presiones óptimas los fluidos del pozo en sus tres componentes básicos: petróleo, gas y agua, para el posterior tratamiento de los hidrocarburos, con el fin de optimizar el procesamiento y comercialización de ellos (petróleo y gas). El proceso de tratamiento en la estación se realiza mediante una serie de subprocesos; entre ellos tenemos separación, deshidratación almacenamiento y bombeo. Este sistema se inicia con la recolección del crudo a través del múltiple de producción, el cual está formado por uno o varios cabezales de producción y otro de prueba. El cabezal de prueba es utilizado para aislar individualmente la producción de un pozo con el objeto de evaluarlo. Una vez recolectado en el tubo múltiple, el crudo se envía a la etapa de separación donde se retiene un nivel de líquido específico porun tiempo determinado bajo condiciones controladas de presión y temperatura, esto con el objeto de separar los hidrocarburos más livianos de los más pesados. Al salir de esta etapa el crudo va a deshidratación, donde el sistema de calentadores eleva su temperatura de entrada bajo un proceso de transferencia de calor, esto con el fin de lograr una separación más efectiva entre el petróleo y el

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agua. Al avanzar por el sistema el crudo llega al patio de tanques donde pasa inicialmente a un tanque de separación de petróleo y agua, conocido como tanque de lavado, y de allí pasa a los tanques de almacenamiento.

2.3.

COMPONENTES DE UNA BATERIA DE PRODUCCION

Todas las Estaciones de Flujo para realizar sus funciones, necesitan la interrelación operativa de una serie de componentes básicos, como son:  Múltiples o recolectores de entrada.  Líneas de flujo.  Separadores de petróleo y gas.  Calentadores y/o calderas.  Tanques.  Bombas. Generalmente, las estaciones de flujo están diseñadas para cumplir un mismo fin o propósito, por tal razón, los equipos que la conforman son muy similares en cuanto a forma, tamaño y funcionamiento operacional. Sin embargo,las estructuras de éstas y la disposición de los equipos varían entre una filial y otra.

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2.3.1.

Tubo múltiple Básico

El flujo entrante arriba a una válvula de choque ajustable (block valve) con entrada abierta en el punto A y a través de válvula de retención (checkvalve) en el punto B. Para la rutina de producción, la válvula de choque en el cabezal (punto D) es cerrada y la producción se mezcla con la de otros pozos a través de una válvula del cabezal (punto C) abierta fluyendo por la línea de flujo hacia el separador principal. Para desviar este pozo hacia el separador de prueba, la válvula del punto C es cerrada y la válvula en el punto D es abierta. Para reparar cualquier parte del múltiple, la válvula de bloqueo en el punto A debe ser cerrada. La válvula B previene que no haya reflujo desde cualquier otro pozo de presión mayor que entre a la línea de flujo principal o común hacia este pozo. La unión en el punto E proporciona conexiones rápidas de líneas de desvío en caso de que la línea del pozo necesite remoción de parafina o expulsar arena y sedimentos. Tantos pozos como se desee pueden ser añadidos por unidades idénticas de conexión a las uniones de salida en los puntos F y G. 2.3.2.

Líneas de flujo.

Se denomina línea de flujo a la tubería que se conecta desde el cabezal de un pozo hasta el múltiple de producción de su correspondiente estación de flujo. Las líneas de flujo son aquellos sistemas de manejo que transportan el flujo en forma bifásica, desde los pozos hasta un punto de convergencia denominado múltiple. Cada múltiple está conformado por secciones tubulares, cuya capacidad y tamaño dependen del número de secciones tubulares. Son fabricados en diferentes diámetros, series y rangos de trabajo y se seleccionan según el potencial de producción y presiones de flujo del sistema. En el diseño de las líneas de flujo se calculan principalmente lo siguiente:

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

La caída de presión a lo largo de la línea de flujo, la cual se calcula usando modelos multifásicos.



Los espesores óptimos del tipo de material a usar considerando las presiones de trabajo.



Los sistemas de limpieza y de mantenimiento.



Los sistemas de protección.

2.3.3.

Múltiples o recolectores de entrada

Son arreglos mecánicos de tuberías y válvulas que consisten generalmente en varios tubos colocados en posición horizontal, paralelos uno con respecto al otro y conectados a cada una de las líneas de flujo. Su función es recolectar la producción de los pozos que llegan a las estaciones de flujo y distribuirla hacia los diferentes procesos del sistema. Sin embargo, los arreglos de válvulas, conexiones y tuberías deben ser de manera tal que, cuando sea requerido, el flujo de cada pozo individual pueda ser aislado para propósitos de prueba de pozos. Esto es que el flujo de cada pozo pueda ser llevado a un separador de prueba, para segregar y medir petróleo o productos de destilación, producción de gas y en algunos casos producción de agua.

2.3.4. Componentes del múltiple

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El múltiple está conformado por líneas, válvulas y accesorios. Funciones 

Recibir los fluidos provenientes de los pozos.



Desviar o enviar los fluidos hacia tanques o sitio de destino.



Inyectar químicos para tratamiento de fluidos.



Toma de muestras, instalación de corrosómetros, manómetros, u otros accesorios para determinar características determinadas.

Flautas Reciben el flujo de los pozos en forma individual, es decir, hay una flauta por cada pozo que fluye hacia la batería y su número es variable, dependiendo del número de líneas provenientes de cada pozo, es de aclarar que todas las flautas deben ser iguales en diámetro, longitud, numero de salientes en una batería y que mientras una válvula de una flauta se encuentra abierta las otras deben estar cerradas.

1. Colector para recirculación. 2. Colectores de fluido hacia los separadores. 3. Válvulas de corte. 4. Válvulas cheque.

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Colector Son tuberías que reciben la producción de uno o varios pozos y la dirigen a un sitio determinado en la batería (tales como separadores, calentadores, etc). Tienen mayor diámetro que el de las flautas y se unen a éstas a través de las válvulas, mínimo deben existir 2 colectores, uno de prueba y otro de general; de manera opcional pueden tener colectores de seguridad y de recirculación. El colector de seguridad no es tan utilizado, sirve para que en caso de presurización en las flautas, las líneas no se revienten. Las válvulas que comunican al colector de seguridad son automáticas y están programadas a un valor de presión, y cuando la presión aumenta ...