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Revision: PSE-0401 PRODUCTION SERVICES Section:Operations

Date: 16 May 2001 Basic Training Manual Page : 1

Prepared by: Francis Aury Verified by: Adolfo Prieto Approved by: Christian Romano

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MANUAL DE ENTRENAMIENTO

IPM - PSE

INDICE

1. Zonas de seguridad

2. Fuego y Proceso

3. Separador

4. Medición de gas

5. Calentador

6. Tanques

7. Bombas

8. Válvulas y aislamiento

9. BS&W y densidad

10. Muestreo

11. Corrosión

12. Inyección de agua

13. Compresión

14. Permiso de Trabajo






Calentador indirecto






Esta página de entrenamiento se divide en los títulos principales siguientes: • Introducción • Objetivos • Principios de Funcionamiento • Equipo • Seguridad • Mantenimiento • Resumen

Introducción El calentador indirecto es un dispositivo de superficie que puede requerirse, segun las características del efluente. Esta página de entrenamiento describe el propósito del calentador indirecto, muestra dónde se localiza en relación a otro equipo de superficie, examina como el calentador indirecto trabaja, y describe sus componentes principales.

Un calentador indirecto se usa para levantar la temperatura del efluente por las razones siguientes:

Prevención de hidrátos

Muy a menudo, agua se encuentra presente en el efluente, con el crudo y el gas. Bajo ciertas condiciones de flujo, la temperatura del efluente puede caer de manera significativa. Aquella caída de temperatura puede causar la solidificación de las partículas de agua y de algunos hidrocárburos livianos contenidos en el gas. La acumulación de partículas sólidas puede impedir el funcionamiento correcto de las válvulas. Si no se eliminan o si no se impide su formación, pueden eventualmente tapar la línea de flujo por completo.

Los hidrátos de gas natural parecen como nieve sólida y aparecen a una temperatura mayor a la del punto de congelación del agua cuando algunos hidrocárburos se encuentran disueltos en agua bajo condiciones de temperatura baja y presión alta. Velocidades altas, pulsos de presión y turbulencias aceleran el fenómeno. H2S y CO2 también promueven la formación de hidrátos..

Reducción de viscosidad

Si el efluente tiene una viscosidad alta, su capacidad en fluir en una tubería esta afectada. La viscosidad siendo afectada por la temperatura, el uso de un calentador disminuirá su valor.

Romper una emulsión.

Bajo cierta condiciones se mezclan agua y petróleo, creando una emulsión que no se separa mientras no se calenta la temperatura del efluente.

Reducción de espuma

Para cierto tipos de crudo, reducir la presión de flujo hace que unas burbujas de gas se encajonan en una película delgada de aceite, en lugar de liberarse del aceite. Esto produce la dispersión de espuma en el aceite, creando lo que está conocido como "foaming".

Foaming afecta de manera importante la capacidad de los separadores e impide una medición precisa de los problemas, combinados con la pérdida potencial de aceite y gas debido a una separación incorrecta, realzan la






necesidad de utilizar un equipo y aplicar procedimientos especiales para tratar los problemas de foamingl.Calentar es el metodo principal para reducir o eliminar el efecto de foaming.

Objetivos Al completar este capítulo, usted debería ser capaz de:

• Explicar los principios de operación del calentador. • Explicar como funcciona el regulador de temperatura. • Dibujar un diagrama de los circuitos de efluente, gas propano, aire, agua... del calentador. • Escribir la lísta de las reglas de seguridad que se deben aplicar durante la operación de un calentador.

Upon completion of the practical exercises for the indirect heater, you should be able to:

• Identify all the components of the indirect heater by visual inspection. • Complete the steps required to prepare the indirect heater to flow fluids through both coils. • Write down the steps required to pressure test the coils, then pressure test both coils. • Follow recommended safety

procedures when operating an indirect heater.

• Divert the flow to bypass the indirect heater.

Principios de Operación El calentador indirecto descrito en el diagrama "Indirect Heater" consiste en un tanque de agua a presión atmosférica que contiene un serpentin a través del cual fluye el efleunte. El fluido en el serpentin se calienta indirectamente con el agua que se calienta por la llama de un quemador Diesel. El quemador Diesel está contenido en un tubo. El sistema provoca el transporte del calor por el agua hacia el serpentin que, a su turno, proporciona el calor al efluente. No hay contacto directo entre los tubos que llevan el fluido y la fuente de calor (llama). Este sistema es mas seguro que uno donde los tubos conteniendo el efluente estan en contacto directo con la llama. After the well fluid passes through the first coil section, a choke assembly between the coils allows the well to be controlled at the indirect heater instead of at the choke manifold. Un manifold de entrada con 3 válvulas de puerta controla el flujo y permite by-pasear el sistema. Para mantener una temperatura pre-fijada, una válvula automática (ACV) regula la llama Diesel. Una válvula shut down cierra la alimentación de Diesel si el piloto se apaga. El diseño interno del tanque es






tal que las corrientes de convección imp iden que unas partes se calientan demasiado, porque la ebullición del agua afectaría la eficiencia del calentador y le proporcionaría daños severos.

Firetube

El firetube tiene la forma de un tubo en "U". La combustión ocurre de un lado de la “U”, mientras el otro lado actua como chimenea. El firetube esta fijado a una brida y colocado a dentro del tanque. Esta configuración permite sacarlo fácilmente para repararlo o remplazarlo si es necesario. Unos soportes impiden que esté en contacto con el fondo del tanque. Inmerso en el agua, su temperatura es aproximadamente la misma que la del agua, mientras la temperatura de combustión en el fire tube puede alcanzar 165o C (300o F).

Si el tubo toca el tanque, un punto caliente puede provocar que el metal se rompa. Para prevenir el desgaste, se inserta un dispositivo de protección llamado Liner. Está hecho de un metal muy resistante al calor e impide que la llama este en contacto directo con la pared del Fire Tube. Es mas fácil (y menos costoso) cambiar solamente el liner que el fire tube entero.

Quemador de diesel

El quemador de un calentador indirecto, localizado en el fire tube, esta diseñado para proporcionar una llama larga, estrecha de tal manera que no toque las paredes del Fire Tube. Si está colocada al centro del tubo. Consiste en una cámara de mezcla donde el aire comprimido atomiza el diesel en una llovizna antes de que se queme. La cantidad de aire necesario a una buena combustión se ajusta con un flapper colocado en el Flame Arrestor (indispensable). Cuando el volumen adecuado de aire y de diesel se mezclan en el fire tube, la llama






que resulta es azul. El diesel se manda al quemador por una bomba accionada por aire. Se ajusta el volumen de diesel mandado al calentador con un regulador que controla el suministro de aire a la bomba.

Piloto

El piloto es similar al quemador principal, pero de tamaño reducido. No necesita aire comprimido proque funciona con Propano. Para mantener una llama constante, un regulador de presión se coloca sobre la línea de alimentación.

Air ring






Localizado a dentro del firetube, permite pulgar el firetube con aire no contaminado. Si quedaban vapores de gas en el firetube al momento que se prende, podría generar una explosión.

Stack

El stack o chimenea es un conjunto de tubos que se colocan a la salída del Fire Tube. La chimenea dispersa el exceso de calor en la atmósfera. Su altura varía de 2 a 6 metros, según lo que se requiere para que no quede humo en el area de trabajo. También esta equipado con un dispositivo que impide chispas de salir a la atmósfera.

Sistema de arranque

Consis te en una bobina de alto voltaje con una bujía para arrancar el piloto. Un push button crea la chispa que encenderá el gas del piloto

Sistema de control de la temperatura

Un regulador de temperatura mide la temperatura del agua y señala a la válvula de Diesel si debe abrirse o cerrarse para mantener la temperatura del agua su punto fijo, escogido de antemano.

El sistema de control de temperatura consiste en una válvula termostática y un sensor de temperatura. La válvula termostática está diseñada para mantener la temperatura, el baño de agua a la temperatura deseada. Un sensor de temperatura sumergido en el agua activa la válvula. Cuando el quemador esta fuera de uso, el sensor esta frío y la válvula está abierta. Cuando el quemador está encendido, el baño de agua calienta el sensor. El fluido a dentro del sensor y la cámara de la válvula se expande, ejerciendo una fuerza sobre el eje de la válvula y el resorte, proporcional a la temperatura. A una cierta temperatura, la fuerza del fluido expandido es mayor que la fuerza del resorte y la válvula se cierra, cortando el suminisrto de Diesel. Eso apaga la llama del quemador de Diesel. Cuando la llama se extingue, el baño de agua y el sensor se enfrien. Esa pérdida de calor provoca un encojimiento del fluido en la cámara y la válvula abre, bajo la fuerza del resorte, abriendo paso al Diesel.

El regulador de temperatura esta hecho de tal manera que la válvula de Diesel responde con un retraso. La respuesta demorada permite al Diesel de quemar sin interrupción; la intensidad de la llama cambia en respuesta a los cambios de temperatura. Se puede programar el controlador para una respuesta rápida; es decir que el Diesel quema






a caudal elevado cuando la válvula esta completamente abierta y se apaga por completo cuando la válvula esta completamente cerrada. Este tipo de regulación incrementa la posibilidad de dañar el fire tube y recomendamos utilizar el primer método.

Los siguientes parágrafos describen como funciona la válvula de Diesel con respuesta demorada:

Si la temperatura empieza por bajar, el controlador de temperatura reacciona y abre la válvula de Diesel un poco más, aumentando la intensidad de la llama en el quemador de Diesel. Toma unos minutos para que el volumen de agua alcance la temperatura seleccionada. Cuando se alcanza esta temperatura, la válvula de Diesel se retorna de inmediato a su posicion original. Eso hace que la temperatura del agua suba un poco mas arriba del set point.

Si la temperatura empieza a incrementar, el controlador de temperatura reacciona al cerrar la válvula de suministro de Diesel un poco, disminuyendo la intensidad de la llama en el quemador de Diesel. Toma unos minutos para que el volumen de agua se enfrie en el tanque hasta la temperatura deseada. Cuando la temperatura se alcanza, la válvula no retorna de inmediato a su posición original y la temperatura del agua baja un poco debajo de su valor de set point.

El inconveniente del sistema con retraso es que el calor del agua no esta perfectamente constante. Eso puede afectar un poco las lecturas de datos del separador.

Sistema de cierre por defecto del piloto

Ese sistema de seguridad, conocido como caja de control CMA, consiste básicamente en un switche de 3 pasos que es operado por la expansión de Mercurio cuando esta expuesto a una fuente de calor. El propósito del sistema es de cerrar el suministro de diesel cuando el píloto se apaga.

Cuando se enciende el calentador, un contactor manual abre el orificio de entrada del Propano, permitiendo al Propano fluir a la vez a la ACV y al píloto. Eso permite la abertura de la ACV y encender el píloto. Cuando aquel esta encendido, el Mercurio en el sensor y en el capilar se expande, empujando un vástago (stem) a dentro de la caja de control. En esta posición, el stem permite que el orificio de suministro de Propano quede abierto, también cuando el contactor manual esta en posición cerrada. Si la llama del píloto se apaga, el Mercurio se enfria y se encoge, aliviando la presión sobre el stem que se retracta. Bajo la reacción del resorte, la entrada de própano se tapa y la salída a la atmósfera se abre. La válvula ACV no tiene más suministro de aire y su resorte interno hace que se cierre de






inmediato. No hay peligro que se suministre Diesel al quemador principal cuando el píloto no está encendido.

Flame arrestor

El flame arrestor está colocado en el interior de la puerta que permite el acceso al quemador. Si una llama tiende a salir del interior del tubo, el flame arrestor la detendrá. El flame arrestor esta hecho de una delgada lámina de aluminio enroscada en una espiral. El flame arrestor también permite la entrada de aire hacia el interior del fire tube, por ser necesario el aire para la combustión. Si el quemador no tuviera el flame arrestor, una fuga de gas o la presencia de un líquido inflamable al exterior del calentador podría encenderse y provocar un incendio mayor o una explosión.

Trampa de chispa (spark arrestor)

Colocado sobre la chimenea, el spark arrestor esta hecho de una malla de alambre. Las chispas del quemador de Diesel que viajan por la chimenea serán detenidas antes de escaparse a la atmósfera.

Choke box

The choke box is designed to receive either a fixed or an adjustable choke. It is located between the two coils in order to heat the fluid before it passes through the choke. When the fluid arrives at the choke, it is preheated. This helps to prevent the formation of hydrates in the fluid; or in the case of gas, it prevents freezing.






Equipo

La capacidad de calefacción se exprime en Btu/hr (British thermal unit per hour) y es una característica principal de los calentadores indirectos. El rango extenso de calentadores permite escoger aquel equipo que responde mejor a los requisítos de un proyecto

Guia para seleccionar un calentador

Los critérios principales son: • Rango de presión requerido • Capacidad de calefacción • Reglas de seguridad (no siempre se acepta un calentador indirecto) • Espacio disponible en la zona

También se debe considerar: • Disponibilidad de aire para pulgar el sistema y manejar la bomba. • Posibilidad de usar gas de separación para la calefacción si no tiene H2S o CO2 • Alimentación del píloto. • Hinibidor de corrosión para el tanque de agua.

Seguridad

Lo siguiente es una lista de tópicos de seguridad para el uso de un calentador indirecto: • Conocimineto perfecto de los circuítos de Diesel, aire y Própano. • Antes de encender o volver a encender un calentador, purgar el fire tube con aire comprimido no

contaminado. En el caso que hubiese gas o vapores de Diesel en el fire tube, esa práctica puede evitar una explosión accidental.

• No tocar el tanque de agua sin protección (guantes) cuando el calentador esta en operación. • Asegurarse que la chimenea está equipada con su trampa de chispas (spark arrestor). • Despues del trabajo, fluir agua dulce en el serpentin y llenarlo con inhibidor de corrosión. • Never flow the well through the coils if a choke is not installed. Sand particles or corrosive fluids can erode

the threads in the choke box. • Do not use the adjustable choke to stop the flow, you can break the stem tip. • No utilizar las válvulas del calentador para controlar el flujo (choquear). • No mover un calentador lleno de agua: la estructura no lo soportería. • Antes de encender el calentador, asegurarse de que las válvulas de entrada y salida esten abiertas. Si el

serpentin esta lleno de líquido y la válvulas estan cerradas, la expansión termal podría generar la presión suficiente para que explote.

Mantenimiento.

Para información sobre el mantenimiento, ver el manual del equipo.

Resumen

En este capítulo, hemos discutido: • El propósito del calentador indirecto y cinco razones para usarlo. • La descripción general del calentador indirecto. • La función de las partes del calentador indirecto. • Como trabajan la regulación de temperatura y el sistema de "flameout".

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