DISEÑO DE UN SISTEMA PORTÁTIL PARA PRUEBAS DE PRODUCCIÓN EN EL DISTRITO GAS ANACO (DGA)

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INTRODUCCIÓN

PDVSA es la casa matriz de la corporación, que se encarga del desarrollo de la industria Petrolera, y Petroquímica, y de planificar, controlar y supervisar todas las actividades operativas de sus divisiones, tanto en Venezuela como en el exterior. Está constantemente en la búsqueda de un óptimo desempeño ambiental, mediante una estrategia que abarca desde la atención de las áreas adyacentes a las operaciones hasta el desarrollo de nuevas tecnologías y productos para el mercadeo, cuenta con las mayores reservas de hidrocarburos en el Continente Americano lo cual la coloca en el 5to lugar Mundial en disponibilidad de reservas probadas.

El 1° de Enero de 1998, después de 22 años de creada Petróleos de Venezuela, S.A. sus filiales más importantes (Lagoven, Corpoven y Maraven) se fusionan para crear una organización más sólida, la cual asume el compromiso de mantenerse como una empresa rentable en el mercado petrolero mundial. Con el fin de cumplir con las metas planteadas y de mantenerse como una empresa sólida, en Agosto de 1999 se crea PDVSA GAS con la disposición de lograr el desarrollo en las diferentes actividades para el comercio del Gas Natural.

El Distrito Gas Anaco (DGA) se encuentra geográficamente ubicado en la parte central del estado Anzoátegui, abarcando parte de los estados Monagas y Guárico, con un área aproximada de 13.400 km² , está formado por las unidades de explotación:

 AMA, ubicada en la parte norte de la zona central del estado Anzoátegui, con un área de 3.160 km².

 AMO, ubicada en la parte sur de la zona central del estado Anzoátegui, con un área de 10.240 km² .

Figura 1.1 Ubicación geográfica del Distrito Gas Anaco.

La actividad principal del Distrito Gas Anaco (DGA) es el proceso de extracción de fluidos, del cual se obtienen dos productos: Petróleo y gas natural.

El proceso de extracción de fluidos (Figura 1.2) se inicia en el pozo que es el camino que deben recorrer los hidrocarburos desde el yacimiento, o reservorio, hasta la superficie donde se encuentra el cabezal de pozo. El cabezal está conectado a una tubería, llamada línea de flujo, a través de la cual fluye la mezcla bifásica (líquido y gas), hasta llegar al múltiple de producción ubicado en una estación de flujo y descarga. Una vez que la mezcla pasa por el múltiple entra al separador donde se lleva a cabo la separación gas-líquido.

La corriente líquida (petróleo + agua) separada del gas, es sometida a un tratamiento para separar las fases, el crudo pasa a los tanques de almacenamiento, donde se contabiliza la producción diaria que finalmente es bombeada a Patio Tanques Anaco (PTA), para su posterior comercialización y el agua es utilizada para inyección u otros usos.

Paralelamente, el gas que sale del separador fluye a través de la red de tuberías hasta la planta compresora o a la Planta de Extracción San Joaquín, dependiendo de la presión que éste posea (si la presión es de 8273,7 kPa (1200 psi) el gas es enviado directamente a la Planta Extracción San Joaquín, y si la presión está por debajo de 8273,7 kPa; el gas se envía a las plantas compresoras donde será comprimido para alcanzar la presión deseada).

Figura 1.2 Proceso de producción del Gas Natural. [Fuente: PDVSA Gas Anaco]

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Las estaciones de flujo, son instalaciones industriales que tienen como función recolectar la producción proveniente de los pozos petrolíferos de un yacimiento, separar el gas asociado y enviar el crudo al patio de almacenamiento u otra planta de tratamiento. De igual manera en las estaciones de flujo y descarga se realiza la prueba de producción a los pozos (prueba de pozos).

El principal objetivo de realizar una prueba de pozos es cuantificar la producción individual del mismo y el aporte general por estación. Para la realización de una prueba se requiere como mínimo un tiempo de duración de 4-8 horas (dependiendo de la producción que presenta el pozo), y debido a que las estaciones presentan uno o dos Separadores de Prueba, éstas se ven limitadas a realizarse de una a tres mensualmente por pozo, lo que ocasiona que no se detecten a tiempo los problemas que pueden originar mermas de producción en los pozos y no se tomen acciones que permitan presentar soluciones, e incrementar la velocidad de respuesta.

Actualmente algunas estaciones de flujo y descarga del Distrito Gas Anaco (DGA) presentan limitaciones para realizar la prueba de producción a los pozos. La dificultad para realizar esta prueba se presenta porque en algunos casos no existe la infraestructura necesaria o la existente no se encuentra en condiciones operacionales.

De acuerdo a lo expuesto anteriormente surge la necesidad de diseñar un sistema portátil para realizar pruebas de pozos, el cual consta de un separador bifásico, un sistema de tuberías para la entrada del flujo multifásico y para la salida del gas y líquido, válvula de control a la salida del gas para controlar la presión de separación y otra válvula de control a la salida del líquido para controlar el nivel dentro del separador. Esta prueba tiene dos modalidades para ser realizada, la primera en estaciones de flujo y descarga y la segunda en el cabezal del pozo (Prueba en Sitio). El equipo diseñado será capaz de operar a nivel de cabezal de pozo y de estaciones de flujo.

El diseño del sistema de prueba portátil para prueba de pozos está limitado al estudio hidráulico de los equipos que forman el sistema, entre ellos se incluye el recipiente separador, las tuberías de entrada y salida del sistema, las válvulas de control (la de salida de líquido y la salida de gas); todos estos equipos se diseñaron con la máxima producción de gas y líquido para cada nivel de presión del Distrito Gas Anaco.

1.2 JUSTIFICACIÓN

Por la dificultad ya mencionada para realizar las pruebas en las estaciones de flujo y descarga, se hace necesario la contratación de una empresa de servicios que poseen un sistema de prueba portátil y el personal de operación del sistema que se trasladan hasta la localización donde quiera realizarse la prueba; éstas se realizan una vez al mes para cada pozo, una por exigencias del Ministerio de Energía y Petróleo y otra para detectar a tiempo algún problema de producción de un pozo. Los gastos que originan la contratación de estas empresas de servicios son muy elevados y por tal situación surge la necesidad de diseñar un equipo propio. Con el fin de aminorar los gastos que se generan por esta causa.

1.3 OBJETIVOS

1.3.1 OBJETIVO GENERAL

Diseñar un sistema de prueba portátil que cuantifique la producción asociada a los pozos que funcionan en los distintos niveles de presión del Distrito Gas Anaco (DGA).

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Establecer condiciones actuales de todos los pozos productores del Distrito Gas Anaco (DGA).

2. Identificar los pozos con mayor producción para cada nivel de presión del Distrito Gas Anaco (DGA).

3. Caracterizar el fluido de trabajo mediante un análisis cromatográfico.

4. Realizar el diseño de los equipos necesarios para el sistema de prueba portátil, de manera que funcionen con las exigencias de volumen de gas y líquido para cada nivel de presión.

5. Calcular el sistema de Tuberías y válvulas para la instalación del sistema de prueba portátil.

6. Realizar la verificación del sistema de Tuberías y válvulas de interconexión del sistema de prueba portátil con ayuda de la herramienta PIPEPHASE 8.0.

7. Elaborar los diagramas de Tuberías e instrumentación del Sistema de Prueba portátil.

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MARCO TEÓRICO

2.1 GAS NATURAL

El gas natural es una mezcla de hidrocarburos gaseosos, producidos por la transformación lenta de la materia orgánica animal y vegetal, especialmente de especies marinas microscópicas, sepultadas durante millones de años a grandes profundidades. En su composición prevalece el metano en un 75%, aunque también incluye etano en porcentajes superiores al 10% y otros hidrocarburos de la cadena parafínica más pesados y en menor proporción como el propano, butano, pentano, hexano, heptanos y octanos. También puede contener otros componentes inorgánicos como nitrógeno (N2), sulfuro de hidrógeno (H2S), helio (He), dióxido de carbono (CO2), agua (H2O), etc [1].

2.1.1 Composición del gas natural

En la Tabla N° 2.1, se indican los componentes que pueden estar presentes en el gas natural, su fórmula química, el nombre con el que se conoce cada compuesto y la variación porcentual en el que se pueden encontrar.

2.1.2 Clasificación del gas natural

Según su contenido, el gas natural se puede clasificar de la siguiente manera:

 Gas dulce: Es aquel que contiene cantidades de sulfuro de hidrogeno (H2S), menores a 4 ppm. La GPSA, Asociación de Productores y Procesadores de Gas de los Estados Unidos de América, define un gas apto para ser transportado por tuberías aquel que contiene menos de 4 ppm de H2S; menos de 3,0 % de CO2 y no mas de 6 a 7 libras de agua por millón de pies cúbicos en condiciones normales (PCN).

Tabla N° 2.1: Componentes del Gas Natural.

COMPONENTE CONOCIDO FORMULA QUÍMICA % MOLAR

METANO C1 CH4 55-98

ETANO C2 C2

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