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II

DECLARACIN

Yo, Edgar Javier De la Cueva Morales, declaro bajo juramento que el trabajoaqu descrito es de mi autora; que no ha sido previamente presentado paraningn grado o calificacin profesional; y que he consultado las referenciasbibliogrficas que se incluyen en este documento.

A travs de la presente declaracin cedo mis derechos de propiedad intelectualcorrespondientes a este trabajo, a la Escuela Politcnica Nacional, segn lo

establecido en la Ley de propiedad intelectual, por su Reglamento y por lanormatividad institucional vigente.

____________________________________EDGAR JAVIER DE LA CUEVA MORALES.


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III

CERTIFICACIN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Edgar Javier De la CuevaMorales bajo mi supervisin.

______________________Ing. Miguel Ortega L; Msc.

DIRECTOR DEL PROYECTO


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IV

AGRADECIMIENTO

A Dios quien hace posible todo en esta vida y siempre est a nuestro lado.

Agradezco de manera especial a mis padres, que me brindaron todo su apoyoincondicional.

A la Escuela Politcnica Nacional, en especial a la Carrera de IngenieraMecnica, la mejor facultad del mundo.

A Alberta Energy Company (A.E.C) Ecuador, en especial al departamento deIngeniera, Produccin, Planeacin Estratgica, Mantenimiento.

De igual manera quiero agradecer al Seor Ingeniero Miguel Ortega L, por todosu apoyo sincero y acertada direccin para la realizacin de este proyecto.

A todos mis compaeros de la promocin Ishpapuros.

Y a todos, los que de una u otra manera estuvieron involucrados y meayudaron para la culminacin exitosa de este proyecto.

Edgar Javier


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V

DEDICATORIA

Con mucho cario y respeto a los seres que ms amo y respeto sobre estemundo, mis padres Edgar Ramiro y Sonia Soledad, por estar siempre a mi ladobrindndome su apoyo y comprensin.

A mis hermanos Efrn y Daniela por confiar en m y darme su respaldoincondicional.

A toda mi familia por creer en m.

Edgar Javier


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VI

CONTENIDO

PagDECLARACIN.. II

CERTIFICACIN IIIAGRADECIMIENTO.. IVDEDICATORIA VCONTENIDO VIRESUMEN XPRESENTACIN XI

CAPITULO I

GENERALIDADES DEL CAMPO FANNY 18B YTECNOLOGA DEL SISTEMA DE BOMBEO

1.1 UBICACIN E HISTORIA...................................................... 11.2 CARACTERSTICAS DEL CAMPO 4

1.2.1 Propiedades petrofsicas del yacimiento.. 41.2.2 Caractersticas de los fluidos. 41.2.2.1 Caractersticas del petrleo de campo.... 41.2.2.2 Caractersticas del agua de formacin del .

campo...61.2.3 Proceso de separacin

1.3 SISTEMAS DE BOMBEO..8

10

1.3.1 Tipos de bombas.. 101.3.1.1 Bombas de rotor mltiple.. 111.3.1.2 Bombas reciprocntes...131.3.1.3 Bombas centrfugas...131.3.1.4 Clasificacin segn el tipo de succin...141.3.1.5 Clasificacin segn del nmero de

impulsores empleados.151.3.1.6 Clasificacin segn la trayectoria del

Lquido en el impulsor.151.3.1.6.1 Bombas de flujo radial..1.3.1.6.2 Bombas de flujo axial

1.3.1.6.3 Bombas de flujo mixto..1.3.2 Seleccin de bombas..

15161616

1.4 SISTEMAS DE TUBERIA...... 171.4.1 Seleccin del dimetro.. 171.4.2 Determinacin de material y clculo de

espesor de tuberas.. 181.4.3 Prdidas por friccin.. 20

1.5 PROTECCION DE TUBERIAS.. 221.5.1 Sistema de proteccin externa. 221.5.1.1 Recubrimientos protectores y

revestimientos..........................221.5.1.2 Proteccin catdica.......................241.5.1.2.1 nodo galvnico..25


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VII

1.5.1.2.2 Corriente impresa261.5.1.3 Seleccin de materiales271.5.1.4 Inhibidores de corrosin............................. 271.5.2 Sistema de proteccin interna... 27

1.5.2.1 Proteccin interna con marraneo............................. 271.5.2.2 Proteccin interna con polietileno...291.6 COMPONENTES. 301.6.1 Tanques.. 301.6.1.1 Tanques de desnatado (Skim Water Tank) 301.6.1.2 Tanques de agua tratada (Treated Water Tank). 31

1.6.2 Lneas de succin y descarga de bombasbooster y bombas de inyeccin. 31

1.6.3 Bombas booster de agua tratada. 321.6.4 Bombas booster de agua tratada. 321.6.5 Bombas de inyeccin de agua.. 331.6.6 Bombas para tratamiento de agua 331.6.7 Bombas de reciclaje 331.6.8 Bombas de desnatado. 331.6.9 Elementos de medicin del fluido. 34

1.6.9.1 Medidores de turbina.................... 341.6.9.2 Medidores de ultrasnicos.................... 34

1.6.10 Sistema de inyeccin de qumicos paracontrol de calidad de agua. 36

CAPITULO II

ANALISIS COMPARATIVO DEL SISTEMA ACTUALCON LA PROYECCIN A DICIEMBRE DEL 2007

2.1 PRODUCCIN HISTRICA DE AGUA YPETRLEO................................................................. 37

2.2 PROYECCION DE PRODUCCIN DE AGUA YPETRLEO 39

2.3 FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL SISTEMA DEINYECCIN DE AGUA. 40

2.3.1 Facilidades de superficie.. 402.3.1.1 Separadores.402.3.1.2 Tanques.412.3.1.3 Bombas booster; de inyeccin y reinyeccin. 422.3.1.4 Elementos de medicin..432.3.1.5 Sistema de inyeccin de qumicos.

2.3.2 Fallas ms frecuentes en el sistema de inyeccinde agua..

43

432.3.2.1 Tanques452.3.2.2 Bombas452.3.2.3 Vlvulas47

2.3.3 Estados de los pozos 482.3.3.1 Tucn 1 (inactivo).

48


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VIII

2.3.3.2 Fanny 18B 40.492.3.3.3 Isabel 1

49

2.3.3.4 Isabel 2502.3.3.5 Isabel 351

2.3.4 Capacidad de Generacin. 522.3.4.1 Descripcin de los componentes del sistema dedistribucin.54

2.3.4.1.1 Switchgear 100..542.3.4.1.2 Switchgear 200..542.3.4.1.3 Switchgear 300..542.3.4.1.4 Switchgear 400..55

CAPITULO III

OPTIMIZACION DE LOS FACTORES QUE INTERVIENENEN EL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE INYECCIN

3.1 FACILIDADES EN SUPERFICIE 583.2 ESTADO DE LOS POZOS.. 583.3 GENERACION.. 623.4 SIMULACION MATEMATICA. 62

3.4.1 Pipe Sim, caractersiticas del programa. 623.4.2 Corridas del Pipe Sim. 623.4.2.1 Ingreso al programa.. 633.4.2.2 Hoja principal. 643.4.2.3 Ingreso de datos.. 643.4.2.4 Modelo listo.. 69

3.4.2.5 Cambio de variables.. 703.5 POSIBLES SOLUCIONES.. 72

CAPITULO IV

ANALISIS ECONOMICO

4.1 RESERVAS DE PETROLEO.. 824.2 PROYECCION DE PRODUCCION... 844.3 COSTOS DE IMPLANTACION PARA INCREMENTAR

LA CAPACIDAD DEL SISTEMA DE INYECCION 854.3.1 Costos de produccin.. 86

4.3.1.1 Costo operativo.864.3.1.2 Costos fijos 4.3.1.3 Costos de mantenimiento

4.4 BARRILES DE PETRLEO QUE NO SE PRODUCEN...4.4.1 Caso inicial..4.4.2 Segundo caso4.4.3 Tercer caso

4.5 VARIABLES ECONMICAS..4.5.1 Flujo de caja (N.C.F).

8686878989

9090


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IX

4.5.2 Valor presente neto (V.P.N V.AN)4.5.3 Tasa interna de retorno (T.I.R)

909192

CAPITULO V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 CONCLUSIONES.. 945.2 RECOMENDACIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS.

ANEXOS..

95

97

98


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X

RESUMEN

El presente proyecto permite analizar diversas posibilidades para lograr unptimo manejo del agua de formacin en el campo Fanny 18 B, principalmentela factibilidad de colocar una nueva bomba Bingham.

El sistema de inyeccin de agua de formacin del campo Fanny 18 B, constaesencialmente de sus respectivos tanques que es de donde sale el agua hacialas ocho bombas Booster para luego dirigirse hacia las cuatro bombasBingham, dos Booster por cada bomba Bingham, para finalmente dirigirse

hacia los pozos inyectores, que son el Fanny 18 B-40, Isabel 1, Isabel 2, eIsabel 3.

A dichos pozos se inyecta aproximadamente 115 mil barriles de agua por da,tomando en cuenta que tambin reciben aproximadamente 25 mil barriles deagua por da provenientes del campo Dorine, ingres al sistema el pozo Fanny74, al cul se inyecta aproximadamente 18 mil barriles de agua por da con lo

que se logr un aumento considerable en la capacidad del sistema por lo queno se recomienda la instalacin de una nueva bomba Bingham, aunque en elanlisis econmico se concluye que dicho proyecto es econmicamenterentable ya que presenta un 23% de rentabilidad.


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XI

PRESENTACIN

El objetivo de este proyecto es incrementar la capacidad del sistema de

inyeccin de agua de formacin del campo Fanny 18 B, mediante lo cul seincrementar la capacidad de produccin, por lo tanto se obtendrn mayoresingresos econmicos. Ya que al no poder manejar el volumen de agua deformacin que se obtiene, resulta ms econmico mantener cerrados ciertospozos productores.

En el primer captulo se proporcionan los conceptos relacionados con el

sistema de inyeccin de agua y una descripcin de los componentes delmismo.

En el segundo captulo del estudio se presenta un anlisis de la situacin actualdel sistema y de la proyeccin de produccin que se espera obtener. Se tomaen cuenta los factores que intervienen en el sistema de inyeccin de agua deformacin y en cuales se realizan la mayora de trabajos para reducir al mnimolas prdidas.

En el tercer captulo se brindan algunas alternativas para la optimizacin delsistema, en lo relacionado a los pozos, al sistema de generacin, y en cuanto alas facilidades de superficie se refiere se presenta un anlisis de ciertasalternativas mediante simulacin matemtica en el programa Pipe Sim,facilitado por la empresa.

En el cuarto captulo se presenta el anlisis econmico del proyecto, tomandoen cuenta tres ambientes: el inicial, independizando el campo Fanny 18 B deDorine, e instalando una nueva bomba en el sistema. La tercera alternativaresulta econmicamente rentable pero no se la recomienda debido a que elambiente vara considerablemente al entrar en funcionamiento en el sistema elpozo Fanny 74 que brinda gran ayuda para el incremento en la capacidad demanejo del volumen de agua de formacin.


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XII

Finalmente en el quinto captulo se presenta un conjunto de conclusiones yrecomendaciones.


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CAPTULO 1

GENERALIDADES DEL CAMPO FANNY 18 B YTECNOLOGA DEL SISTEMA DE BOMBEO

1.1 UBICACIN E HISTORIA

El campo Fanny 18 B se encuentra ubicado en el flanco Este de la CuencaOriente del Ecuador, localizado a 240 Km. al Este de la ciudad de Quito en elCantn Tarapoa de la provincia de Sucumbos Fig. 1.1, y 1.2, su edadcorresponde a la era Mesozoica Cenozoica, limitada al Este por el EscudoGuayans y al Oeste por la Cordillera de los Andes. Esta cuenca se ha rellenadocon depsitos cclicos provenientes en su mayor parte del Este.

Figura 1.1. Ubicacin del campo Fanny 18 B

Fuente: Alberta Energy Company ( AEC )

BLOQUE TARAPOA(Campo Fanny 18 B)

EscudoGuayansCordillera

de losAndes


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En la siguiente ampliacin del Bloque Tarapoa Fig.1.2, se puede observar los detalles ms relevantes relacFanny 18 B.

Figura 1.2 Campo Fanny 18B

Separacin de loscampos

Escala: 1:35000

Falla no sellante

Columna de lutita

Trayectoria alpozo desviado

Pozos propuestosa perforarse

Pozos inyectores

Pads(Bases)


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3

El Campo est localizado dentro de la concesin que se adjudic a CaymanCorporation con sus respectivos socios como City Investing Company y SouthernUnion Production Company en el ao 1970. Ms tarde, en 1975 CaymanCorporation se retira de operacin y en 1976 Southern Union Production,quedando como nica operadora City Investing Company.En 1972 se perfor Fanny 1, que es un pozo productivo en la arenisca M-1 de laformacin Cretcica Napo; luego se perfora Fanny 2 el cual produce de la arena Uinferior por lo que se lo cambia de nombre a Tarapoa 1. Posteriormente secontinu perforando Fanny 3, Fanny 4, Fanny 5 y Fanny 6 que resultaron serpozos productivos en la arena M-1.

En el siguiente grfico se presenta los diferentes tipos de arena de la CuencaOriente.

Figura 1.3 Columna estratigrfica de la Cuenca Oriente


CEPE empez a perforar en 1974 el pozo Fanny 18 B 1 y ms tarde los pozos18 B - 2 y 18 B 3 los cuales fueron productivos en la arena M 1 por lo que sele consider campo unificado.Actualmente en el campo Fanny 18 B existen 76 pozos en total, y en todo elBloque Tarapoa existen 163 pozos.


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4

1.2 CARACTERSTICAS DEL CAMPO

1.2.1 PROPIEDADES PETROFSICAS DEL YACIMIENTO

Las propiedades petrofsicas de inters en la arenisca M -1 del Campo Fanny 18B son porosidad ( ), permeabilidad del petrleo (ko ) y saturacin de agua (Sw ),propiedades inherentes en la determinacin del volumen de petrleo original ensitio (POES).De los estudios realizados a los ncleos en la arenisca M 1 se obtiene la tabla1.1.

TABLA 1.1Promedio de las propiedades petrofsicas del yacimiento.

Arena

Esp.Efectivo(pies)

Porosidad(%)

K(md)

Sw(%)

M1 31.74 24.5 1646 26


En la tabla A-1 del Anexo se presenta la tabla detallada pozo por pozo.

1.2.2 CARACTERSTICAS DE LOS FLUIDOS

1.2.2.1 Caractersticas del petrleo del campo

Las caractersticas de los fluidos que se analizarn en el Campo son: densidaddel petrleo, la viscosidad del petrleo, contenido de azufre.De los registros elctricos y el anlisis PVT (Presin Volumen Temperatura)se obtienen las caractersticas de los fluidos.

De acuerdo a la ecuacin 1.1 se puede obtener el API que posee el petrleo,emitida por el API (American Petroleum Institute), denota la relacincorrespondiente gravedad especfica y de fluidez de los crudos con respecto al

agua.


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5

5.1315.1410

= API (1.1)

Donde:

= Densidad en 3cmgr

Existen crudos livianos y crudos pesados de acuerdo al grado API que poseen,mientras ms elevado es el grado API el crudo es ms liviano y viceversa.

La viscosidad es una de las caractersticas ms importantes de los hidrocarburosen los aspectos operacionales de produccin, transporte, refinacin ypetroqumica, tabla 1.2. La viscosidad indica la resistencia que opone el crudo alflujo interno, se obtiene por varios mtodos y se le designa de acuerdo a unidadesde medicin. El centipoise (0,01 poise) se define como la fuerza requerida endinas para mover un plano de un centmetro cuadrado de rea, sobre otro de igualrea y separado un centmetro de distancia entre s y con el espacio relleno del

lquido investigado, para obtener un desplazamiento de un centmetro en unsegundo.

La viscosidad de los crudos en el yacimiento puede tener desde 0,2 hasta ms de1.000 centipoise. Es muy importante el efecto de la temperatura sobre laviscosidad de los crudos, en el yacimiento o en la superficie, especialmenteconcerniente a crudos pesados y extrapesados.

La viscosidad de un fluido disminuye con la reduccin de densidad que tiene lugaral aumentar la temperatura, figura 1.4.

En un fluido menos denso hay menos molculas por unidad de volumen quepuedan transferir impulso desde la capa en movimiento hasta la capaestacionaria. Esto, a su vez, afecta a la velocidad de las distintas capas. Elmomento se transfiere con ms dificultad entre las capas, y la viscosidad

disminuye.


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6

Figura 1.4 Temperatura vs. Densidad

Temperatura vs. Densidad

020406080

100120

0 20 40 60 80 100 120Temperatura

D e n s i d a d

TABLA 1.2

Principales caractersticas del petrleo del campo

Densidad 0(gr/cm3) 0.920API 22.3

Viscosidad 0(CTS) 211.8Azufre (%) 1.84


1.2.2.2 Caractersticas del agua de formacin del Campo

El agua de formacin es inyectada desde los medios de produccin principales

MPF (Main Production Facilities) al pozo Fanny 18 B-40 localizado a 1650 metrosal sur oeste del pozo productor Fanny 1, y hasta el manifold de inyeccin instaladoen el campo Isabel ubicado a 2096 metros al este del pozo productor Dorine 43 ya 3087 metros al sur este del pozo productor Fanny 54.

A continuacin en la tabla 1.3, se presentan las caractersticas del agua deformacin del Campo, en las que se puede notar un alto grado de salinidad,

propiedad que lo convierte en un fluido altamente corrosivo.


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7

TABLA 1.3

Reporte de anlisis fsico qumico de inyectores

PARMETROS UNIDADES VALORESAceite Residual ppm 76

H2S disuelto ppm 1.3Oxgeno disuelto ppb 23

CO2disuelto ppm 180SST(slidos totales) ppm 90

Fe ppm 2Salinidad ppm NaCl 13100

MPY(desgaste por ao) 1.2Pitting(medida de desgaste interna) 0.3

Resid. Fosfonato 12


Los datos presentados en el reporte de anlisis fsico qumico de inyectores,

permiten realizar los procedimientos ms adecuados para cumplir los valores

estndar de los diferentes parmetros ya mencionados.

TABLA 1.4

Caractersticas actuales del sistema de inyeccin de agua de formacin del campo Fanny 18 B

PARAMETROS FANNY 18BReinyeccion (Tiyuyacu-Orteguaza) bbls 554

Inyeccion (M1) bbls 98,671Aceite residual (ppm) 90.0

Salinidad (ClNa, mg/l) 14,530Temperatura (F) 177 FPRODUCCIN DE AGUA

TOTAL bbls 99,225



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8

Figura 1.5 Tasa de reemplazo volumtrico para el yacimiento M1

Water Injection Performance for M1 Reservoir

0

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

7000000

8000000

9000000

M a y / 2

0 0 2

J u n / 2

0 0 2

A g o / 2

0 0 2

O c t / 2

0 0 2

D i c / 2 0

0 2

F e b / 2

0 0 3

A b r / 2

0 0 3

J u n / 2

0 0 3

A g o / 2

0 0 3

O c t / 2

0 0 3

D i c / 2 0

0 3

F e b / 2

0 0 4

A b r / 2

0 0 4

J u n / 2

0 0 4

A g o / 2

0 0 4

O c t / 2

0 0 4

D i c / 2 0

0 4

F e b / 2

0 0 5

A b r / 2

0 0 5

J u n / 2

0 0 5

A g o / 2

0 0 5

O c t / 2

0 0 5

D i c / 2 0

0 5

F e b / 2

0 0 6

FECHA

B L S A G U A

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

T a s a

d e r e m p

l a z o

V o

l u m

t r i c o

Agua Inyec tada a M1 Agua Producida de M1 VRR


La produccin actual de agua en el Campo Fanny 18 B es de alrededor de 19MBAPD (miles de barriles de agua por da) inyectados en formaciones Orteguaza,Tiyuyacu, mientras que la inyeccin hacia la formacin M1 es de alrededor de 90MBAPD aproximadamente por medio de 4 pozos completados como inyectores enel yacimiento M1, Estos pozos son: Isabel 1, Isabel 2, Isabel 3, Fanny 18B-40.

El excedente de aproximadamente 25 MBAPD en Dorine tambin es enviadahacia la formacin M1. En la figura 1.5 se observa la tasa de reemplazovolumtrico en el yacimiento M1.

1.2.3 PROCESO DE SEPARACIN.

El petrleo una vez extrado del pozo, es conducido a travs de lneas de flujodesde el cabezal hacia el manifold, este fluido luego de un trayecto va a un trende separadores que son unos recipientes donde por medio del principio de la

densidad el fluido es separado en gas que se ubica en la parte superior, elpetrleo en la parte media y el agua se deposita al fondo.


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10

Toda el agua de produccin proveniente de los FWKO (Free Water Knock-Out), yde los tanques de lavado se dirige primero hacia el tanque de desnatado T-430,en este se acumula en la superficie del agua las partculas de crudo, formandouna nata, la cual es evacuada a travs de dos bombas de desplazamiento positivoP-50 A/B las que envan este producto hacia los FWKO. El agua de produccindel T-430, por nivel se dirige al tanque T-440. A este tanque se conectan lasbombas booster P-640 A/B/C/D/E/F/G/H, las mismas que envan el agua hacia lasbombas de inyeccin P-670 A/B/C/D y finalmente hacia los respectivos pozos deinyeccin de agua. El agua inyectada es medida a travs de un medidor deturbina en la estacin. Todo este proceso se observa en la figura 1.7.

Existen dos bombas de recirculacin (P-620 A/B) conectadas a todos los tanques,las cuales se utilizan para recircular ya sea crudo o agua hacia los FWKO.

Para poder iniciar el bombeo del petrleo ste debe tener un porcentaje de aguamenor al 0.5%.

Figura 1.7 Esquema del sistema de inyeccin de agua de formacin

Procesamiento de gas


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1.3 SISTEMA DE BOMBEO

1.3.1 TIPOS DE BOMBAS

Un equipo de bombeo es un transformador de energa mecnica, que puedeproceder de un motor elctrico, trmico, etc. La convierte en energa, que un fluidoadquiere en forma de presin, de posicin y de velocidad.

Las bombas son de gran importancia en el movimiento de fluidos, debido a sucapacidad de producir vaco en el lado de succin, con lo cual se puede empujar

el fluido por el lado de la descarga hacia donde se desee transportar. Existe unainfinidad de bombas las cuales tienen distintas funciones, todo depende del tipode fluido de la temperatura a la cual se va a transportar y la presin que soportar.

1.3.1.1 Bombas de rotor mltiple:

Muchos tipos de estas bombas tendrn funcionamiento inadecuado cuandobombean una mezcla de lquido y gas; la descarga neta de lquido se reducir

mucho si una parte del caudal, dentro de la bomba, es una mezcla de gas ylquido o de aire y lquido. Por ello siempre es necesario asegurar una presin ocarga adecuada de succin para que la bomba se llene por completo con lquido yfuncione sin cavitacin.

Dentro de esta clase de bombas se encuentran las siguientes:

Tornillo Lbulo Bloque de Vaivn

Las bombas de tornillo son un tipo especial de bombas rotatorias dedesplazamiento positivo, en el cual el flujo a travs de los elementos de bombeoes verdaderamente axial. El lquido se transporta entre las cuerdas de tornillo deuno o ms rotores y se desplaza axialmente a medida que giran.


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La bomba de tornillo puede manejar lquidos en una gama de viscosidad como lamelaza hasta la gasolina, as como los lquidos sintticos en una gama depresiones de 50 a 5.000 psi. (lb. /pulg2) y los flujos hasta de 5.000 galones porminuto.(gpm).Debido a la relativamente baja inercia de sus partes en rotacin, las bombas detornillo son capaces de operar a mayores velocidades que otras bombas rotatoriaso alternativas de desplazamiento comparable. Algunas bombas de lubricacin deaceite de turbina adjunta operan a 10.000 rpm y an mayores. Las bombas detornillo, como otras bombas rotatorias de desplazamiento positivo son deautocebado y tienen una caracterstica de flujo que es esencialmente

independiente de la presin.

La bomba de tornillo simple existe slo en nmero limitado de configuraciones. Larosca es excntrica con respecto al eje de rotacin y engrana con las roscasinternas del estator (alojamiento del rotor o cuerpo).

Alternativamente el estator est hecho para balancearse a lo largo de la lnea decentros de la bomba. Las bombas de tornillos mltiples se encuentran en una granvariedad de configuraciones y diseos. Todos emplean un rotor conducidoengranado con uno o ms rotores de sellado. Varios fabricantes cuentan con dosconfiguraciones bsicas disponibles, la construccin de extremo simple o doble,de las cuales la ltima es la ms conocida.

Como cualquier otra bomba, hay ciertas ventajas y desventajas en lascaractersticas del diseo de tornillo. Estos deben reconocerse al seleccionar la

mejor bomba para una aplicacin particular.

Entre algunas ventajas de este tipo tenemos:

1. Amplia gama de lquidos y viscosidad.2. Posibilidad de altas velocidades, permitiendo la libertad de seleccionar la

unidad motriz.3. Velocidades bajas internas.

4. Vibracin mecnica baja, flujo libre de pulsaciones y operaciones suaves.5. Diseo slido y compacto, fcil de instalar y mantener.


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6. Tolerancia a la contaminacin alta en comparacin con otras bombasrotatorias.

Entre algunas desventajas de este tipo tenemos:

1. Costo relativamente alto debido a las cerradas tolerancias.2. Caractersticas de comportamiento sensibles a los cambios de viscosidad.3. La capacidad para las altas presiones requiere de una gran longitud de los

elementos de bombeo.

1.3.1.2 Bombas Reciprocantes

Existen bsicamente dos tipos: de accin directa, movidas por vapor y las bombasde potencia. Existen muchas modificaciones de los diseos bsicos, construidaspara servicios especficos en diferentes campos.

La clasificacin de estas es:

Pistn

Diafragma

1.3.1.3 Bombas Centrfugas

Fundamentalmente son mquinas de gran velocidad en comparacin con las demovimiento alternativo, rotativas o de desplazamiento. Funciona a velocidadesaltas, acopladas directamente al motor de accionamiento, con lo que consigueque las prdidas por transmisin sean mnimas.

Una bomba centrfuga consta esencialmente de uno o ms rodetes provistos delabes, montados sobre un rbol giratorio y cerrado en el interior de una cmarade presin denominada cubierta.

Las bombas centrfugas se fabrican en dos tipos: el horizontal y el vertical. Elagua entra por el centro u ojo del rodete y es arrastrada por los labes y lanzadaen direccin radial.


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Esta aceleracin produce un apreciable aumento de energa cintica y de presin.A la salida, el movimiento del fluido tiene componentes radial y transversal. Paraque no haya una prdida notable de energa, y por tanto de rendimiento, esesencial transformar la mayor cantidad de energa cinemtica en presin.Normalmente, esto se consigue construyendo la carcaza en forma de espiral, conlo que la seccin del flujo en la periferia del rodete va en aumento gradualmente.

Para caudales grandes se usa el rodete de doble aspiracin, que es equivalente ados rodetes de simple aspiracin ensamblados dorso con dorso; esta disposicinpermite doblar la capacidad sin aumentar el dimetro del rodete.

La bomba centrfuga horizontal (figura 1.7) es la ms usada, cuesta menos, esfcil de instalar y es ms accesible para su inspeccin y mantenimiento, sinembargo, requiere mayor espacio que la bomba de tipo vertical.

Figura 1.7 Bomba centrfuga horizontal

1.3.1.4 Clasificacin segn el tipo de succin:

Los cuales pueden ser:

Simple succin Doble succin


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15

Las bombas de simple succin admiten agua solo por un lado del impulsor,mientras que las de doble succin lo hacen por ambos lados.

Las bombas de doble succin funcionan como si existieran dos impulsores, unoen contra posicin del otro y esto elimina el problema de empuje axial. Otraventaja es la seguridad con la que trabajan frente a la cavitacin, ya que el reade admisin del agua es superior a las de las bombas de simple succin.

1.3.1.5 Clasificacin segn del nmero de impulsores empleados:

Bombas de una fase Bombas de mltiples fases

Las bombas de una sola fase son las que la carga o altura manomtrica total esproporcionada por un nico impulsor. Ahora la bomba de mltiples fases alcanzasu altura manomtrica o carga con decenas de etapas, actuando en serie en unamisma carcaza y un nico eje, es por esto que las bombas de mltiples fases sonutilizadas en cargas manomtricas muy altas.

Este tipo de bomba se rige exactamente por el mismo principio de la centrfuga ylas proporciones del rodete son muy semejantes.

Consta de un cierto nmero de rodetes montados en serie, de modo que el aguaentra paralelamente al eje y sale en direccin radial.

La energa cintica del agua a la salida del rodete se convierte en energa depresin por medio de una corona difusora formada por alabes directoresdivergentes. Un conducto en forma de S conduce el agua en sentido centrpetohacia el ojo del rodete siguiente.

El proceso se repite en cada escalonamiento hasta llegar a la salida. Si se aplicaun nmero suficiente de escalonamientos, puede obtenerse una alta cota deprofundidad. De hecho, la cota mxima vendr probablemente dictada por el costode reforzamiento de la tubera ms que por cualquier limitacin de la bomba.


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1.3.1.6 Clasificacin segn la trayectoria del lquido en el impulsor:

1.3.1.6.1 Bombas de flujo Radial.

En este tipo de bomba el lquido penetra al impulsor en direccin paralela al eje dela bomba y sale en direccin perpendicular al eje del impulsor. Las cargasmanomtricas a manejar son las altas.

1.3.1.6.2 Bombas de flujo Axial.

Aqu el lquido penetra axialmente en el impulsor y su salida es en la misma

direccin, es utilizada para cargas manomtricas bajas.

1.3.1.6.3 Bombas de flujo Mixto.

El flujo penetra axialmente en el impulsor y sale en una direccin intermedia entreradial y axial, las cargas manomtricas manejadas son medias.

1.3.2 SELECCIN DE BOMBAS.

Al seleccionar bombas para una aplicacin dada, existen varias bombas entre lasque elegir. Se intenta seleccionar una bomba que opere con un rendimientorelativamente alto para las condiciones de funcionamiento dadas.

Los parmetros que se deben investigar incluyen la velocidad especfica (Ns), eltamao (D) del impulsor y la velocidad de operacin (n). Otras posibilidades son eluso de bombas multietapa, bombas en serie, bombas en paralelo, etc. Incluso,

bajo ciertas condiciones, limitar el flujo en el sistema puede producir ahorros deenerga.

El objetivo es seleccionar una bomba y su velocidad de modo que lascaractersticas de funcionamiento de la bomba en relacin al sistema en el cualopera sean tales que el punto de funcionamiento est cerca del (BEP) puntomximo de rendimiento. Esto tiende a optimizar el rendimiento de la bomba,minimizando el consumo de energa.


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El punto de operacin puede desplazarse cambiando la curva caractersticas de labomba, cambiando la curva caracterstica del sistema o cambiando ambas curvas.

La curva de la bomba puede modificarse cambiando la velocidad defuncionamiento de una bomba dada o seleccionando una bomba distinta concaractersticas de funcionamiento diferentes. En algunos casos puede ser unaayuda ajustar el impulsor, es decir, reducir algo su dimetro, alrededor de un 5%,mediante rectificado.

Este impulsor ms reducido se instala en la cubierta original. La curvacaracterstica del sistema puede cambiarse modificando el tamao de la tubera oestrangulando el flujo.

Una complicacin que se presenta a menudo es que los niveles de ambosextremos del sistema no se mantienen constantes, como ocurre si los niveles delos depsitos fluctan. En tal caso es difcil alcanzar un rendimiento alto paratodos los modos de funcionamiento.

En casos extremos a veces se utiliza un motor con velocidad variable. En la tablaA.2 del anexo se presenta los factores a tomar en cuenta para seleccionar unabomba.

1.4 SISTEMA DE TUBERA

1.4.1 SELECCIN DEL DIMETRO

Un primer paso en la determinacin del diseo del sistema de tubera es el clculodel dimetro, el flujo de fluidos a travs de una tubera se pueden presentardiferentes tipos de flujo: uniforme, permanente, variado, etc. y diferentesregmenes: laminar, turbulento, de transicin.

El rgimen de flujo est definido por el nmero de Reynolds (nmero adimensional) Segn el nmero de Reynolds, los flujos se definen:


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Re < 2000 Flujo laminarRe 2000 - 4000 Flujo de transicinRe > 4000 Flujo turbulento

Entonces para el clculo del dimetro se utiliza:

VD=Re (1.2 a)

VD

entoncescomo

=

=

Re

:, (1.2 b)

Donde:V = Velocidad (m/s)D = Dimetro tubera (m)

r = Densidad del lquido (kg/m3)

m = Viscosidad del fluido (kgf.s/m2)

n = Viscosidad cinemtica (m2 /s)

Dependiendo del dimetro ptimo que se obtenga, de acuerdo a la disponibilidaden el mercado, se debe seleccionar el ms apropiado.

Por ejemplo si se obtiene un dimetro de 8,51 plg (216,154 mm), se puede elegirentre 8 o 10 plg., (203,2 o 254 mm), debido a que no existe uno de 9 plg, el msapropiado es el dimetro de 8 plg ya que elegir el de 10 plg serasobredimensionarlo.

1.4.2 DETERMINACIN DE MATERIAL Y CLCULO DE ESPESOR DETUBERAS

Para la determinacin del material que se utilizar en la construccin de la lnea,se debe partir del clculo del espesor de pared mnimo, que se realizar con losdatos de los requerimientos del sistema.


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Una vez realizado el clculo una serie de parmetros deben ser analizados, talescomo; el costo del material, el costo de transporte, la soldabilidad del mismo, elpeso, etc.

La ecuacin utilizada para determinar el espesor de pared de operacin mnimorequerido para tuberas es la ecuacin de Barlow. La presin con la que se debenrealizar los clculos es la de diseo, la presin de diseo se puede asumir igual ala presin en el punto ms abajo del perfil.

A

opd

S diP

t 2

*min

= (1.3)

Donde:tmin = espesor de pared mnimo requerido, plg (mm)

Pd = mxima presin de diseo, psi (MPa)

diop = dimetro interno ptimo de la tubera, plg (m)

js d A f SMYS f S **= (1.4)

Donde:

SA = Esfuerzo permisible, psi (MPa)

Fd = Factor de diseo (0,72)

SMYS = Tensin a la fluencia mnima especificada, psi (MPa).

f js = Factor de junta soldada (1)

El espesor obtenido es el de operacin, a ste espesor se debe incrementar unvalor debido a la corrosin que es el que se estima que la tubera perder porestar expuesta a ste fenmeno.

C D F CAt t *)( min += (1.5)


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Donde:

tD = Espesor de diseo, plg (mm)

tmin = Espesor mnimo requerido, plg (mm)CA = Corrosin permisible, plg (mm) (0,005 plg/ao)

FC = Factor de correccin

Se estima que en tuberas que transportan crudos, la corrosin que experimentanpor ao est en el orden de 0,005 plg. El factor de correccin es establecido por eldiseador de acuerdo a las tolerancias de espesores.

1.4.3 PRDIDAS POR FRICCIN

Cuando un fluido circula por una tubera, sufre prdidas en su energa por diferentescausas; siendo las ms comunes:

1. Prdidas de presin esttica debidas a los cambios en la elevacin.

2. Prdidas de presin por aceleracin, debidos a los cambios en lageometra del tubo y presencia de accesorios.

3. Prdidas de presin por friccin debidas a la rata de flujo, a laspropiedades del fluido y a las caractersticas del tubo (rugosidad).

Normalmente las prdidas ms importantes son las debidas al rozamiento y sedenominan "prdidas mayores".

En algunos casos, las prdidas puntuales debidas a cambios de dimetro osecciones, cambios de direccin de flujo, vlvulas, etc., que se denominan" prdidasmenores", pueden ser de importancia.

Las prdidas por friccin tienen un efecto dominante y se pueden calcularmediante varias frmulas que requieren la determinacin del factor de friccin

como una funcin del nmero de Reynolds; existe una ecuacin llamada de


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Hazen-Williams, que relaciona para la friccin un coeficiente Cw, el cual ha sidoempricamente determinado.

Esta ecuacin es la que se utiliza generalmente y se presenta de la siguientemanera:

H87,485,1

85,152,4d C

Q f

w

= (1.6)

Donde:

Hf = Prdida por friccin, psi / pie

Q = Rata de flujo, gpm

Cw = Coeficiente de Hazen Williams

d = Dimetro interno del tubo, plg

El coeficiente Cw vara de acuerdo al tipo y a las condiciones internas del tubo, vertabla 1.7.

TABLA 1.7.Valores de Cw para la frmula de Hazen Williams

TUBOS NUEVOS O EN BUENAS CONDICIONESCw

Hierro Colado sin revestimiento 120

Hierro colado revestido de cemento 130

Hierro colado revestido de pintura 140

No metlicos 140

De acero 140

Fuente: Piping Handbook 1986


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1.5 PROTECCIN DE TUBERAS

1.5.1 SISTEMA DE PROTECCIN EXTERNA

Todo material metlico sin la debida proteccin y en un medio que propicie elintercambio de electrones es susceptible a corroerse.

Existen cuatro mtodos comnmente utilizados para controlar la corrosin entuberas, estos son recubrimientos protectores y revestimientos, proteccincatdica, seleccin de materiales e inhibidores de corrosin.

1.5.1.1 Recubrimientos protectores y revestimientos.

Estas son las principales herramientas contra la corrosin, a menudo sonaplicados en conjuncin con sistemas de proteccin catdica para optimizar elcosto de la proteccin de tuberas.

Evaluar el ambiente en el cual est la tubera o en el sitio donde se ha de colocar,es importante para el control de la corrosin, no importa cual mtodo ocombinacin de estos se emplee. Modificar el ambiente en las inmediaciones dela tubera, como por ejemplo reducir la humedad o mejorar el drenaje, puede seruna manera simple y efectiva de reducir la potencialidad de la corrosin.

La aplicacin de pintura y un programa de limpieza superficial y mantenimiento

son suficientes para alargar la vida til de la tubera. Sin embargo la aplicacin delrecubrimiento de pintura debe hacerse con especial cuidado, para que cumpla sumisin de aislante de agentes externos. A continuacin se describe el tratamientoque debe aplicar.

Eliminar la grasa y depsitos de aceite, depositada en la superficie del metal,mediante el empleo de trapos limpios saturados con un adelgazador o

gasolina blanca (libre de plomo).


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Para eliminar el barniz de fbrica, escamas de laminacin, herrumbre,salpicaduras de soldadura y humo, tierra, etc. deber frotarse la tubera conun cepillo de alambre hasta obtener una superficie completamente limpia,de color gris metlico brillante. En caso de existir depsitos fuertes de xidoy escorias de fundicin, se removern, con martillo y cincel y luego seutilizar cepillo de alambre.

Antes de aplicar el fondo o pintura base, la superficie deber limpiarsecuidadosamente con un pao humedecido en solvente para eliminarpartculas de hierro y alambre producidas al utilizar la limpieza con cepillo

metlico.

Como primera capa de recubrimiento se debe aplicar dos manos de unimprimador de agarre. Como pelcula intermedia se utiliza comnmente rojoxido de plomo, igualmente a dos capas. Por ltimo como capa de acabadose utiliza dos manos de un esmalte compatible con el sistema imprimante ypelcula intermedia.

En aquellos puntos donde la pintura tienda a deslizarse dejando puntospropicios para la corrosin, tales como: soldadura, ngulos, bordes yesquinas se efectuarn retoques de fondo a fin de aumentar el espesor de lapelcula.

Es recomendable que, como sistema de recubrimiento, se apliquen las

pelculas de imprimante, capa intermedia y capa de acabado de un mismofabricante de pintura. Igualmente conveniente es cumplir con lasrecomendaciones del fabricante del recubrimiento en cuanto a lapreparacin de la superficie, implementos de pintura, mezcla del producto ytcnica de aplicacin.

El cumplimiento de este proceso y un programa de inspeccin y mantenimiento de

la lnea garantizarn la prolongacin de la vida til de la tubera.


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Para garantizar la proteccin contra la corrosin de una tubera enterrada no essuficiente un recubrimiento de pintura. Es necesaria la aplicacin de revestimientosque aslen la tubera del medio en que se encuentra. Estos revestimientos puedenser: polietileno o polipropileno, resina poxica, brea epxica, cinta plsticaadhesiva, etc.El polietileno, polipropileno y resina poxica son de aplicacin industrial y lastuberas deben enviarse a plantas de revestimiento especializadas en aplicar estetipo de proteccin a los tubos. La brea y cintas adhesivas pueden aplicarse en sitio.

Ningn revestimiento garantiza una proteccin del 100%. Impurezas en el material

o proceso de aplicacin de la capa protectora, golpes o ralladuras al momento deltransporte o instalacin pueden desmejorar el aislamiento. Es por esta razn quepara garantizar la prolongacin de la vida til de una tubera revestida seacompaa de un sistema de proteccin catdica.

1.5.1.2 Proteccin Catdica.

Es una tecnologa que utiliza corriente elctrica directa para contrarrestar lanormal corrosin externa del metal del que esta constituido la tubera. Laproteccin catdica es utilizada en los casos donde toda la tubera o parte de ellase encuentra enterrada o sumergida bajo el agua.

En tuberas nuevas, la proteccin catdica ayuda a prevenir la corrosin desde elprincipio; en tuberas con un perodo de operacin considerable puede ayudar a

detener el proceso de corrosin existente y evitar un deterioro mayor.La corrosin es la interaccin de un metal con el medio que lo rodea, produciendoel consiguiente deterioro en sus propiedades tanto fsicas como qumicas. Lacaracterstica fundamental de este fenmeno, es que slo ocurre en presencia deun electrolito, ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadasandicas y catdicas ; una reaccin de oxidacin es una reaccin andica, en la cual loselectrones son liberados dirigindose a otras regiones catdicas.


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En la regin andica se producir la disolucin del metal (corrosin) y en la regincatdica la inmunidad del metal.

La proteccin catdica no elimina la corrosin, sta remueve la corrosin de laestructura a ser protegida y la concentra en un punto donde se descarga lacorriente.

Para su funcionamiento prctico requiere de un electrodo auxiliar (nodo), unafuente de corriente continua cuyo terminal positivo se conecta al electrodo auxiliary el terminal negativo a la estructura a proteger, fluyendo la corriente desde elelectrodo a travs del electrolito llegando a la estructura (figura 1.8).

Para la proteccin catdica se dan dos mtodos: nodo galvnico o nodo desacrificio y el mtodo de corriente impresa.

Figura 1.8 Funcionamiento del sistema de proteccin catdica

Ctodonodonodo

CtodoCtodo

nodo auxiliarde Magnesio o Zinc

Flujo de corriente que emana elnodo para proteger la tubera

Flujo de corriente antes de la P. C.

Unin entre la Tubera y elnodo

1.5.1.2.1 nodo galvnico.Se fundamenta en el principio de la corrosin galvnica, en la que un metal msactivo es andico con respecto a otro ms noble, corroyndose el metal andico.

En la proteccin catdica con nodos galvnicos, se utilizan metales fuertementeandicos conectados a la tubera a proteger, dando origen al sacrificio de dichosmetales por corrosin, descargando suficiente corriente, para la proteccin de latubera.


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Los nodos galvnicos ms utilizados son los de zinc, magnesio y aluminio.

Este sistema se usa para pequeos requerimientos de corriente, pequeas

estructuras y en medios de baja resistividad.

1.5.1.2.2 Corriente impresa

En este sistema se mantiene el mismo principio fundamental, pero tomando encuenta las limitaciones del material, costo y diferencia de potencial con los nodosde sacrificio, se ha ideado este sistema mediante el cual el flujo de corrienterequerido, se origina en una fuente de corriente generadora continua regulable o,

simplemente se hace uso de los rectificadores, que alimentados por corrientealterna ofrecen una corriente elctrica continua apta para la proteccin de laestructura.

La corriente externa disponible es impresa en el circuito constituido por laestructura a proteger y la cama andica. La dispersin de la corriente elctrica enel electrolito se efecta mediante la ayuda de nodos inertes cuyas caractersticasy aplicacin dependen del electrolito.

El terminal positivo de la fuente debe siempre estar conectado a la cama denodo, a fin de forzar la descarga de corriente de proteccin para la estructura.

Este tipo de sistema trae consigo el beneficio de que los materiales a usar en lacama de nodos se consumen a velocidades menores, pudiendo descargarmayores cantidades de corriente y mantener una vida ms amplia.

En virtud de que todo elemento metlico conectado o en contacto con el terminalpositivo de la fuente e inmerso en el electrolito es un punto de drenaje de corrienteforzada y por lo tanto de corrosin, es necesario el mayor cuidado en lasinstalaciones y la exigencia de la mejor calidad en los aislamientos de cables deinterconexin.

Los nodos ms utilizados en este mtodo son los de chatarra de hierro,

ferroslicos, grafito y titanio platinado.


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1.5.1.3 Seleccin de Materiales.

Se refiere a la seleccin y empleo de materiales resistentes a la corrosin, talescomo: acero inoxidable, plsticos y aleaciones especiales que alarguen la de vidatil de una estructura, por ejemplo de la tubera. Sin embargo, en la seleccin demateriales resistentes a la corrosin el criterio fundamental no es, en esencia, laproteccin de una estructura, sino la proteccin o conservacin del medio dondeesta existe.

1.5.1.4 Inhibidores de Corrosin

Son substancias que aplicadas a un medio particular, reducen el ataque delambiente sobre el material bien sea metal o acero de refuerzo en concreto. Losinhibidores de corrosin extienden la vida de las tuberas, previniendo fallas yevitando escapes involuntarios.

Adems, emplear personal entrenado en el control de la corrosin es crucial para

el xito de cualquier programa de mitigacin de corrosin.Las tuberas expuestas al aire libre, son propensas al depsito o acumulacin deagua, polvo, herrumbre, escapes de vapor, salitre, etc. La acumulacin de estassubstancias en tuberas areas forma pequeas pilas galvnicas queeventualmente corroen la superficie del metal.

1.5.2 SISTEMA DE PROTECCIN INTERNA.

Se tiene dos mtodos de proteccin interna, mediante marraneo y recubrimientocon polietileno o liner interno.

1.5.2.1 Proteccin interna con marraneo.

Este sistema es utilizado para limpiar cualquier depsito de cera o suciedad quese encuentre en la tubera, para la separacin del producto, para inspecciones.


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Al considerar cualquiera de las aplicaciones anteriores, debe recordarse que cadatubera es diferente, tienen dimetros diferentes, longitudes, volmenes,geometra, presiones de operacin y temperaturas, los materiales, el espesor dela pared, las situaciones, etc.

Para la seleccin del pig chancho se debe partir de satisfacer la necesidadparticular as como las caractersticas de la tubera individual y su funcionamiento.Frecuentemente este proceso se realiza en secciones cortas de la tubera. Sedebe tener un adecuado control de la presin ro abajo para poder frenar el pig,debe recordarse que la presin del diferencial del pig en movimiento puede ser

slo 10%.

La utilizacin de este mtodo permite saber el estado de la tubera, el rea de flujoen la tubera puede restringirse por la formacin de un sedimento suave en elfondo de la tubera o puede haber un depsito qumico en la pared de la caera,normalmente de calcio.Este depsito qumico puede variar de ser suave y por consiguiente fcilmente

alejado, a ser duro exigiendo un proceso de limpieza completamente diferente ymuy agresivo para quitarlo.

Algunos sedimentos suaves pueden retirarse simplemente aumentando laproporcin de flujo, cuando el depsito qumico es duro requiere un procesodiferente; se realiza el paso del pig durante varias veces cambiando su tamao yagresividad hasta que la tubera est limpia.

Para determinar la severidad del depsito se utiliza un pig de espuma que setorcer y pasar por obstrucciones que otros no podran pasar, para retirarmaterial tambin se tiene pigs con cepillos, el ingreso del pig se puede observaren la figura 1.9.


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Figura 1.9 Pigs utilizados.

1.5.2.2 Proteccin interna con polietileno.

Este es un innovador y eficaz sistema para detener la corrosin, la erosin y eldeterioro normal o anormal de tuberas que transportan fluidos industriales.

El revestimiento interno "microanular" que se forma al introducir dentro de latubera de acero un "Liner" o tubera continua. Se trata de un polietileno de altadensidad, de pared gruesa. Las caeras de acero que estn sometidas a este

tratamiento, indistintamente pueden ser nuevas de fabricacin reciente, comotratarse de lneas antiguas y que mediante este sistema pueden ser recuperadaspara un nuevo perodo de operacin.

El revestimiento queda afianzado por interferencia contra la pared interior de latubera y forma as un sello hermtico. Deja apenas un microanulo o sea elminsculo espacio que queda entre dos tubos concntricos despegados, dedimetro casi igual.

El sistema de revestimiento microanular se presta a muchas aplicaciones, dada lainmunidad del polietileno al ataque de un gran nmero de productos qumicos.Para la instalacin del revestimiento interno HDPE se requiere un mnimo depreparativos en el sitio de trabajo. La experiencia ha demostrado que este sistemaprotector minimiza los paros, incremente el flujo y facilita la monitorizacin delmicronulo para determinar si hay fugas en el revestimiento interior y tomar las

medidas correctivas del caso.


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Dicho proceso puede ser instalado en caeras de 2" a 48" de dimetro y en largode secciones individuales de hasta 1600 mts y en sistemas de hasta 5,000 psi depresin interna. El sistema ideado para ser instalado en el sitio de obra, forma unabarrera tubular de polietileno, sellada y sin uniones, entre el fluido que setransporta y la tubera de acero que acta como camisa de proteccin fsicomecnica.

El "Liner" se hace de polietileno comercial de alto peso molecular, el cual esextrusionado a la medida con el fin de lograr el dimetro que se requiera paracada aplicacin especfica. An en tuberas nuevas, en las que se sabe a ciencia

cierta que el acero puede resistir altas presiones, el "Liner" microanular lasprotege eficazmente de la corrosin y la erosin.

Cuando se instala en lneas existentes que se han deteriorado, el revestimientointerno las protege de la corrosin interna y suministra suficiente integridadestructural para sellar fugas de pequeas picaduras de corrosin. En la tabla A-3del anexo se presentan los productos que tolera el polietileno.

1.6 COMPONENTES.

Como se describi en la seccin 1.2.3 el campo Fanny 18-B utiliza un sistema dereinyeccin de agua de produccin el cual tiene los siguientes equipos:

1.6.1 TANQUES.

1.6.1.1 Tanque para desnatado (Skim Water Tank). Identificacin: T-430 Capacidad: 15000 BLLS Dimensiones: 18288 mm O.D x 9754mm Alto


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1.6.1.2 Tanque de Agua tratada (Treated water Tank) Identificacin: T-440 Capacidad: 15000 BLLS Dimensiones: 18288 mm O.D x 9754 mm Alto

1.6.2 LNEAS DE SUCCIN Y DESCARGA DE BOMBAS BOOSTER Y BOMBASDE INYECCIN.

El sistema se modifico a travs de la instalacin de una nueva lnea de succin(16) entre la descarga de las bombas booster y la succin de las bombas

principales de inyeccin. Adems de las otras lneas; stas presentan lascaractersticas siguientes:

Dimetro : 16 pulgadas nominales ANSI 300 Dimetro : 12 pulgadas nominales ANSI 1500 Espesor : 0.5 pulgadas Recubrimiento exterior : Pintura

Recubrimiento interior : Pintura (Internally coated) Temperatura del fluido : 160F. Servicio : Agua de Produccin Cdigo de Soldadura : API 1104 Proteccin : Catdica

Adicionalmente se instalo una nueva lnea de recirculacin de agua desde ladescarga de las bombas principales de inyeccin hacia los tanques dealmacenamiento de agua tratada. El objetivo de esta lnea es mantener un controlde nivel de agua en los tanques.

Las caractersticas de las lneas de carga y descarga en resumen se observan enla tabla 1.8.


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TABLA 1.8Caractersticas de las lneas de carga y descarga.

BOMBAS DE INYECCIONLineadesdeT-440

Lnea deSuccin /bomba

Boosters Bombas deInjeccin

6"25 HP - Dean-17500 BWPD 4"

6" 25 HP - Dean-17500 BWPD 4"

6"25 HP - Dean-17500 BWPD 4"

6"25 HP - Dean-17500 BWPD 4"

6" 30 HP -Goulds-22000 BWPD

6" 30 HP 22000BWPD

6" 30 HP 22000BWPD

6" 30 HP 22000BWPD

8"

8"

1500 HP- Bingham-30,000 BWPD



Lnea de DescargaLine towells.Descarga

8"

BOOSTER

Linea deDescarga Lnea deSuccin

16" 12"16"4"

4"

4"8"

10" 12"

PCV

PCV

4"

10"

12"

6"

6"

8"

8"

8"

8"1500 HP- Bingham-30,000 BWPD


1.6.3 BOMBAS BOOSTER DE AGUA TRATADA.

Cantidad: 4 Identificacin: P-640 A/B/C/D Fabricante: DEAN Modelo: 3x4x11-1/2 R434 Capacidad: 438 GPM Presin de descarga: 50 psi Motor HP: 25

1.6.4 BOMBAS BOOSTER DE AGUA TRATADA.

Cantidad: 4 Identificacion: P-640 E/F/G/H Fabricante: GOULDS Modelo: 3x4x13 Capacidad: 433 GPM Presin de descarga: 50 psi Motor HP: 30


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1.6.5 BOMBAS DE INYECCIN DE AGUA Cantidad: 4 Identificacin: P-670 A/B/C/D Fabricante : SULZER BINGHAM Tamao: 4X6X10C Tipo: MSD 13 stages Capacidad: 917 GPM (31440 BPD) Presin de descarga: 4416 ft (1912 psi) Motor HP: 1500

1.6.6 BOMBAS PARA TRATAMIENTO DE AGUA (WATER TREATMENT UNITBOOSTER PUMPS)

Identificacin: P-630 A/B Tipo: Centrfuga Modelo: Dean R454 4x6x15.5 Capacidad: 11,150 BPD (325 GPM @ 780 psi

Potencia: 250 HP

1.6.7 BOMBAS DE RECICLAJE (SLOP OIL RECYCLE PUMPS).

Identificacin: P-620 A/B Tipo: Desplazamiento positivo Capacidad: 5,142 BPD (150 GPM) @ 140 psi

Potencia: 30 HP

1.6.8 BOMBAS DE DESNATADO (SKIM PUMPS).

Identificacin: P-650 A/B Tipo: Desplazamiento positivo Capacidad: 685 BPD (20 GPM) @ 140 psi

Potencia: 5 HP


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1.6.9 ELEMENTOS DE MEDICIN DE FLUIDO.

1.6.9.1 Medidores de turbina

Los medidores para gas y para lquido funcionan bajo el mismo principio, constande una longitud de tubera en el centro en la cual hay un rotor de paletas mltiple,montado sobre cojinetes, para que pueda girar con facilidad, y soportado aguasarriba y aguas abajo por un dispositivo de centrado tipo cruceta que,habitualmente, incorpora un enderezador de la vena fluida.

La energa cintica del fluido hace girar el rotor con una velocidad angular que, enel margen lineal del medidor, es proporcional a la velocidad media axial del fluidoy, por tanto, al caudal volumtrico.

Los medidores de turbina para gas o lquido difieren fundamentalmente en eldiseo del rotor.Una salida mediante impulsos elctricos se produce cuando se detecta el paso de

cada paleta alrededor de uno o ms censores situados en el campo del medidor.El punto ms dbil en un medidor de turbina para lquidos son los cojinetes, yaque tienen que soportar el peso del rotor.Para predecir la caracterstica de comportamiento de un medidor de turbina esnecesario que sea calibrado, de modo que la relacin entre el nmero de impulsosemitidos y el volumen de fluido que ha pasado pueda determinarseexperimentalmente. Esto da como resultado una curva de calibracin.

1.6.9.2 Medidores Ultrasnicos.

Dos tipos de medidores ultrasnicos son utilizados, el primero (tiempo de trnsitoo de propagacin) utiliza la transmisin por impulsos, mientras que el segundo(efecto Doppler) usa la transmisin continua de ondas.

Los medidores ultrasnicos modulados por impulsos son los ms precisos y se

utilizan, preferentemente, con lquidos limpios, aunque algunos tipos permiten


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medidas de lquidos con cierto contenido de partculas y gas. El mtododiferencial de medida por tiempo de trnsito, se basa en un sencillo hecho fsico,se tiene dos canoas atravesando un ro sobre una misma lnea diagonal, una en elsentido del flujo y la otra en contra del flujo, la canoa que se desplaza en elsentido del flujo necesitar menos tiempo en alcanzar su objetivo.Las ondas ultrasonoras se comportan exactamente de la misma formaLas ecuaciones bsicas son las mismas para ambos mtodos de diferencia defrecuencia y tiempo de propagacin.

El efecto Doppler puede entenderse fcilmente si se considera el cambio que se

produce en la frecuencia cuando un tren se mueve hacia un observador con subocina sonando. Cuando el tren se acerca, la bocina es percibida por elobservador con una graduacin de tono ms alta, ya que la velocidad del tren dalugar a que las ondas sonoras sean ms prximas que si el tren estuviera parado.De igual manera, si el tren se aleja aumenta el espaciamiento, dando comoresultado una graduacin de tono o frecuencia ms baja. Este aparente cambio enla frecuencia se denomina efecto Doppler y es directamente proporcional a la

velocidad relativa entre el objeto mvil, el tren, y el observador.Los medidores ultrasnicos de tipo Doppler utilizan el concepto de que si se dejapasar el ultrasonido en un fluido en movimiento con partculas, el sonido serreflejado de nuevo desde las partculas. La variacin de frecuencia del sonidoreflejado ser proporcional a la velocidad de las partculas.Al igual que en el caso de los medidores magnticos, los medidores de caudal porultrasonidos no presentan obstrucciones al flujo, no dan lugar a prdidas de carga,

por lo que son adecuados para su instalacin en grandes tuberas de suministrode agua, donde es esencial que la prdida de carga sea pequea. Lostransductores son incorporados en el cuerpo del medidor, sin necesidad de juntasen contacto con el fluido. No se necesita tubera en derivacin ni vlvulas deaislamiento, ya que todos los elementos activos pueden reemplazarse sincontacto alguno con el lquido.

Respecto a la precisin, los medidores de tipo magntico pueden llegar hasta un 0,25% del caudal real, mientras que los de tipo de ultrasonidos hasta un 0,5 %.


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36

Su fcil instalacin reduce los costos de mantenimiento, y adems la medicin, sinapenas prdida de carga, reduce los costos energticos.

1.6.10 SISTEMA DE INYECCIN DE QUMICOS PARA CONTROL DECALIDAD DEL AGUA.

Identificacin: P-500 A Tanques de qumicos T-710 A/B Dimensiones del skid: 4,000 x 2,500 mm Identificacin: P-500 A/B/C

Bomba: Texteam Modelo: 4333-2 Capacidad: 9.2 GPD a 92 GPD Tanques de qumicos T-110A/B/C/D

Bsicamente este sistema incluye diferentes tipos de productos para elmejoramiento de la calidad de agua; el biocida se agrega para que elimine

bacterias sulfato reductoras que se forman debido al ambiente salobre del aguade formacin con contenidos altos de azufre, adems se inyecta clarificante, quees un reductor qumico que reduce la cantidad de petrleo (ppm) que se queda enel agua. Adems se inyectan inhibidores de corrosin para proteger las tuberas.

La dosis y la periodicidad del uso de los agentes qumicos se incluyen de acuerdoa las especificaciones del proveedor y tomando en cuenta las muestras y los

anlisis fsico qumicos que se realizan diariamente.


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CAPTULO 2

ANLISIS COMPARATIVO DEL SISTEMA ACTUAL CONLA PROYECCIN A DICIEMBRE DEL 2007.

2.1 PRODUCCIN HISTRICA DE AGUA Y PETRLEO.

Hasta el momento se tienen perforados 76 pozos y se iniciaron nuevasperforaciones a finales del 2005, tienen una produccin mensual, de la arena M1,de 284000 barriles,

El histrico de la presin del Campo Fanny se muestra en la Figura 2.1. Lapresin del yacimiento haba experimentado una importante declinacin desde suvalor inicial estimado de 3,250 psi hasta llegar a valores cercanos a las 1,700 psia mediados del ao 2002.

El Proyecto Piloto de Inyeccin de Agua para Mantenimiento de Presin alyacimiento M1 fue aprobado por la Direccin Nacional De Hidrocarburos (DNH) enMayo del 2002 y desde entonces este parmetro ha experimentado un importanteincremento hasta llegar a cerca de las 2,000 psi en promedio, aproximadamente.

A medida que el corte de agua del campo aumenta con el tiempo, el aguaproducida aumentar en relacin con la produccin de petrleo. En el futuro, sevan a necesitar pozos de inyeccin de agua adicionales para manejar toda elagua producida.

Se experiment un incremento en la produccin luego de la implementacin delproyecto de inyeccin de agua, como se muestra en la figura 2.2.


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1 4

0 0

1 5 0 0

1 6 0 0

1 7

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01-Mar-0216-Mar-0231-Mar-0215-Apr-0230-Apr-02

15-May-0230-May-0214-Jun-0229-Jun-0214-Jul-0229-Jul-02

13-Aug-0228-Aug-0212-Sep-0227-Sep-0212-Oct-0227-Oct-0211-Nov-0226-Nov-0211-Dec-0226-Dec-0210-Jan-0325-Jan-0309-Feb-0324-Feb-0311-Mar-0326-Mar-0310-Apr-0325-Apr-03

10-May-0325-May-0309-Jun-03

24-Jun-0309-Jul-0324-Jul-03

08-Aug-0323-Aug-0307-Sep-0322-Sep-0307-Oct-0322-Oct-0306-Nov-0321-Nov-0306-Dec-0321-Dec-0305-Jan-0420-Jan-0404-Feb-0419-Feb-0405-Mar-0420-Mar-0404-Apr-0419-Apr-04

04-May-0419-May-0403-Jun-0418-Jun-0403-Jul-0418-Jul-04

02-Aug-0417-Aug-0401-Sep-0416-Sep-0401-Oct-0416-Oct-0431-Oct-0415-Nov-0430-Nov-0415-Dec-0430-Dec-04

Static pressure @ datum of 7690' TVDPws [psi]

0 1 2 3

VRR (ratio)

F ann

y : +7

p s i / m on t h

F i g

ur a2 .2

H i s

t or i a

d e pr o

d u c ci nm

en

s u al .


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2.2 PROYECCIN DE PRODUCCIN DE AGUA Y PETRLEO.

Se requerirn por lo menos 15 pozos adicionales de desarrollo para recuperar lasreservas probadas y probables. A medida que los cortes de agua del campoaumentan, se necesitarn pozos adicionales de inyeccin de agua para manejarel agua producida.

El desarrollo de las reservas relativamente pequeas en las zonas secundarias esun reto econmico. Se evaluarn futuras ubicaciones de pozos de desarrollo enla arena M1 que permitan desarrollar la arena U Inferior si existen acumulaciones

que permitan su explotacin econmica.Las predicciones de produccin de petrleo y agua para el caso de reservasprobadas del Campo Fanny se muestran en la tabla 2.1 y en la Figura 2.3.

Tabla 2.1 Prediccin de Produccin, Campo Fanny, Arenas M1 y U Inferior

BOPD BWPD BFPD BSW2005 16,453 123,847 140,300 88.27 2006 14,571 129,112 143,683 89.86 2007 14,678 133,416 148,094 90.09 2008 10,404 125,416 135,820 92.34 2009 8,193 120,914 129,107 93.65 2010 6,240 115,468 121,708 94.87 2011 4,748 102,273 107,021 95.56 2012 3,724 93,219 96,943 96.16 2013 2,668 74,173 76,841 96.53 2014 2,035 61,459 63,494 96.79 2015 1,634 50,727 52,361 96.88

Reservas Totales Probadas

Campo Fanny, Yacimientos M1 y U InferiorPrediccin de Produccin


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Figura 2.3 Prediccin de Produccin de petrleo y agua Campo Fanny,Yacimientos M1 y U Inferior

Campo Fanny, Yacimientos M1 y U Inf.Prediccin de Produccin

-

40,000

80,000

120,000

160,000

200,000

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

Aos

T a s a

d e

P r o

d u

c c i n

( b p

d )

-

20

40

60

80

100

C o r t e

d e A g u a

( % )

Tasa de Petrleo Tasa de Agua Tasa de Fluido Corte de Agua

2.3 FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL SISTEMA DEINYECCIN DE AGUA DE FORMACIN.

2.3.1 FACILIDADES DE SUPERFICIE.

2.3.1.1 Separadores.

La produccin de los pozos se dirige al separador (figura 2.4), que es donde elpetrleo es separado del gas y el agua, la produccin de un pozo se dirge alseparador de prueba ya que es necesario realizar los anlisis del fluido que seproduce.


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41

Figura 2.4 Separador.

2.3.1.2 Tanques.

En los tanques (figura2.5), es donde se inicia el proceso de inyeccin, primeropasa por un tanque de desnatado, ya que el agua siempre sale acompaada deuna cantidad de petrleo, luego pasa al tanque desde donde se enva el aguahacia las bombas Booster.

Figura 2.5 Tanque.


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2.3.1.3 Bombas Booster, de inyeccin y reinyeccin.

Las bombas Booster (figura 2.6), son las que reciben el agua desde los tanques yse encargan de elevar la presin para entregar a las bombas de inyeccinBingham (figura 2.7), las cuales elevan an ms la presin y descargan el aguahacia los pozos inyectores.

Figura 2.6 Bomba Booster.

Figura 2.7 Bomba Bingham.


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2.3.1.4 Elementos de medicin de fluido.

Tanto a la salida de las bombas de inyeccin como a la llegada a los pozosinyectores se tiene medidores (figura 2.8), para llevar un control de cuanta aguase est inyectando en los pozos, adems de la presin con la que se encuentra.

Figura 2.8 Elementos de medicin.

2.3.1.5 Sistema de Inyeccin de Qumicos.

Este sistema ayuda a mantener controlado los agentes corrosivos que posee elagua de formacin.

2.3.2 FALLAS MS FRECUENTES EN EL SISTEMA DE INYECCIN DEAGUA.

El sistema posee un programa de mantenimiento, para reducir al mnimo lasposibles fallas que puedan causar que el sistema se detenga, se controlaperidicamente los equipos, en el caso de las bombas la debida lubricacin serealiza luego de las 2,500 horas de funcionamiento y en caso de encontrar alguna


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eventualidad se procede a realizar el cambio del, o los elementos defectuosos enel equipo.

Una gran cantidad de trabajos, que se realizan para mantener al sistemafuncionando ptimamente, no necesitan la parada total del sistema, de sernecesario, independientemente se puede cambiar el sello mecnico de unabomba sin que esto afecte el proceso en general.

En la figura 2.9 se presenta la cantidad de trabajos realizados en diferentesequipos del sistema de inyeccin de agua, desde el ao 2003 hasta la presente

fecha, con lo cual se puede observar que la mayora de trabajos se refieren acalibracin de elementos de proteccin y medicin, reemplazo de elementos en sumayora sellos y cambio de vlvulas, alineacin de motores y bombas paracorregir la vibracin, estos como los trabajos que se realizan en un nmero mayorde ocasiones.

Figura 2.9 Fallas ms frecuentes en el sistema de inyeccin de agua.

0

510152025

C a n t i d a d

1Fallas

Frecuencia de fallas.

Falla T B V

Nomenclatura: T.- Tanques. B.- Bombas. V.- Vlvulas.


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Las fallas ms relevantes que se han presentado desde el ao 2003 hasta lafecha, luego de realizada la debida inspeccin, se describen a continuacin:

2.3.2.1 Tanques:

Todo el sistema se detuvo por falla en la calibracin del switch de alto niveldel tanque T-440, por lo que se calibr el switch, adems del de bajo nivel.

Al realizar la inspeccin se detect fuga en vlvula de presin y vaco deltanque de agua T-440, por lo que se procedi a cambiarla.

Al detectar la falla de la vlvula de presin y vaco del tanque T-440, serealiz una revisin de la vlvula en el tanque T-430.

Para evitar fallas debidas a la corrosin es necesario realizar el aislamientodel T-440 para una adecuada limpieza interior.

Para desminuir el desgaste del tanque debido a la corrosin se incluye unsistema de proteccin catdica que es revisado regularmente, ya que esnecesario evaluar el cambio del nodo de sacrificio.

2.3.2.2 Bombas:

El motor puede sufrir severos daos si se encuentra sin un adecuado

balance, o presenta vibraciones por lo que se convierte en necesariocontrolar estos factores, como en el motor elctrico de la bomba P-670B, donde fue necesario realizar el desmontaje del mismo para enviar elrotor a realizar el balanceo dinmico.

Los motores elctricos de las bombas P-670 A/B/C/D, P-640 E/F/G/H,presentan alta vibracin por lo que es necesario chequear la alineacin.


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Los motores poseen alarmas de alta temperatura (Rtd) que apagan elmotor cuando llegan al valor programado, por lo que se hace necesariorevisar dicha programacin y cuando es necesario se procede a cambiar elaceite refrigerante de los rodamientos, esto se realiza con mayorregularidad en las bombas P-670 A/B/C/D.

Se reemplaza los cojinetes del motor elctrico de la bomba P-670 B concojinetes modificados.

Se realiz el cambio de rodamientos del motor elctrico de la bomba P

670 D.

Es necesario realizar peridicamente la limpieza del sistema deenfriamiento de las bombas P-670 A/B/C/D, para evitar problemas porrecalentamiento y que por esta causa las alarmas de temperatura apaguenel equipo.

El problema ms frecuente que se presenta en las bombas P-670 A/B/C/D,P-640 A/B/F es el cambio de sello mecnico, luego de una adecuadainspeccin se verifica si existe fuga y dependiendo de la magnitud de lamisma se procede al cambio del sello mecnico.

A continuacin en la tabla 2.2 se presenta la cantidad de horas que faltanpara realizar el mantenimiento de lubricacin de cada una de las bombas.


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Tabla 2.2 Cronograma para lubricacin en las bombas.

Lubricacin

Nmerode

EtiquetaDescripcin HorasTotales

HorasActuales

Horas delultimo

servicio

Horas delsiguienteservicio

Horasque

faltan

P-670A Bomba Bingham 369 18,461 18,092 20,592 2,131

P-670B Bomba Bingham 1,483 17,707 16,224 18,724 1,017

P-670C Bomba Bingham 1,654 19,831 18,177 20,677 846

P-670D Bomba Bingham 952 11,543 10,591 13,091 1,548


2.3.2.3 Vlvulas:

Al no estar operando correctamente las PCV (vlvulas de control depresin) las bombas se apagan a cada instante por baja presin de

descarga por lo que se hace necesario realizar un chequeo peridico dedichas vlvulas para evitar este problema.

Luego de los chequeos de rutina se observa que la vlvula PCV-674presenta liqueo entonces se procede a cambiarla.

Se observa que la vlvula PCV-673 necesita reparacin.

Se cambia vlvula de bola de la lnea de inyeccin de agua al Fanny 74(pozo reinyector), ya que dicha vlvula no esta haciendo sello.

Las vlvulas de descarga de las bombas Bingham no estn controlandonormalmente por lo que es necesario realizar una revisin.


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La vlvula check de la bomba P-640 D, presenta retorno, por lo cual serequiere el cambio de la vlvula.

En la figura 2.10 se puede observar una vlvula del sistema de inyeccin de agua.

Figura 2.10 Vlvula.

2.3.3 ESTADO DE LOS POZOS.

Los pozos que intervienen en el sistema de inyeccin de agua de formacin sonaquellos que inyectan el agua a la arena M1 y se detallan a continuacin; tambin seposee pozos reinyectores y estos envan el agua hacia las arenas Tiyuyacu yOrteguaza

2.3.3.1 Tucn-1 (inactivo).

En base a los resultados obtenidos en las pruebas de produccin de agua en elyacimiento M-1 con bombeo hidrulico (400 bapd) y de inyeccin (8,800 bapd con2,800 psi de presin de inyeccin en superficie), y considerando su limitadacomunicacin con el yacimiento principal M1, as como los altos costos de suimplementacin, alrededor de 3 millones de dlares, se decidi suspendertemporalmente el proyecto de inyeccin de agua en este pozo, en Octubre del 2002.


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2.3.3.2 Fanny 18B-40.

El pozo Fanny 18B-40 se perfora como un pozo de avanzada para definir lacontinuidad del yacimiento M1 al oeste del Campo Fanny, localizado a 1650 metros alsur oeste del pozo productor Fanny 1, este pozo alcanzo una profundidad total de9876ft (MD) o (7910ft TVD) con una desviacin mxima de 41.43@ 8885ft MD(7118ft TVD), el intervalo de perforaciones esta comprendido entre los 9678ft a 9735ft(TVD).

Las pruebas iniciales de produccin de agua en Oct-02 mostraron un volumen

discreto de produccin de agua con bombeo hidrulico (1,056 bapd con 2,800 psi depresin de inyeccin). Entre Febrero y Marzo del 2003 se realizan diferentes pruebasde inyectividad, incluida una prueba de cada de presin (fall-off test),

El 11 de Marzo del 2003 se re-inicia la prueba de inyectividad con una tasa deinyeccin que va de los 3,500 a cerca de 23,500 bapd, con una presin mxima deinyeccin en superficie de 2,500 psi. Actualmente este pozo se encuentra con una

tasa de inyeccin de 32,750 bapd y una presin de cabeza de 1,700 psi

2.3.3.3 Isabel 1.

Este pozo exploratorio se perfora con la finalidad de definir la continuidad delyacimiento M1 en el lado hundido de la falla no sellante Fanny-Dorine al oeste delBloque Tarapoa y analizar su comercialidad, este pozo alcanz una profundidad total

de 9,253 ft (MD) o (9248 ft TVD) con una desviacin mxima de 7.6@ 7082ft MD(7078 ft TVD), el intervalo de perforaciones esta comprendido entre los 7910 a 7950 ft(TVD).

Se encuentra localizado a 2096 metros al este del pozo productor Dorine 43 y a3,087metros al sur este del pozo productor Fanny 54.


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Los registros elctricos muestran un desarrollo excelente de la arena M1 (95 ft), sinembargo solo se tiene apenas 5 ft de arena neta saturada de hidrocarburo, por lo quese decide convertirlo en pozo inyector de agua, a fin de continuar con el frente deinyeccin iniciado en los pozos del Campo Anne al norte de esta estructura.

En Julio del 2003 se inicia la inyeccin de agua a un promedio de 5,000 bapd (WHP =320 psi). En Agosto-03 se realiza una prueba de inyectividad y se llega a una tasamxima de 18,634 bapd con 2,150 psi de WHP. Actualmente se observa una tasa deinyeccin promedio de 25,000 bapd con una presin de inyeccin en superficie de1,650 psi.

2.3.3.4 Isabel 2.

El pozo Isabel 2 fue perforado como un pozo de avanzada a fin de probar laestructura M1 hacia el oeste del campo Dorine y hacia el sur de la plataforma Anne,este pozo alcanzo una profundidad total de 8962 ft (MD) o (8055 ft TVD) con unadesviacin mxima de 31.15 @ 7312 ft MD (6591 ft TVD), el intervalo de

perforaciones esta comprendido entre los 8750 a 8800 ft (TVD), y se encuentralocalizado a 1610 metros al noreste del pozo productor Dorine 4 y a 1146 metros alsureste de pozo productor Dorine 12.

El yacimiento M1 mostr una zona muy delgada de petrleo (no rentable) en la partealta de la estructura como (20ft), por lo que se decidi convertirlo en pozo inyector deagua, a fin de extender la lnea de inyeccin de agua hacia el sur de la estructura

Anne par re-presurizar el yacimiento M1 e incrementar la capacidad de inyeccincomo parte del proceso de recuperacin mejorada indica en campos Dorine y Fanny.

Este pozo inicia la inyeccin de agua en M1 en Mayo del 2003 a un promedio de12,000 bapd (WHP = 650 psi). Actualmente las tasas promedio de inyeccin son de30,000 BAPD a partir de Septiembre-03


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2.3.3.5 Isabel 3.

Este pozo se perfora como pozo inyector de agua a fin de incrementar el volumen deinyeccin, alcanzando una profundidad total de 8449 ft (MD) o (819.85 ft TVD) conuna desviacin mxima de 19.82@ 3208 ft MD (3126 .33 ft TVD), el intervalo deperforaciones esta comprendido entre los 8212 a 8294 ft (TVD), se encuentralocalizado a 1030 metros al este del pozo productor Dorine 8 y a 1169 metros al estedel pozo Dorine 2.

El pozo comienza la inyeccin en Julio del 2003 con un promedio de 15,000 bapd

(WHP = 770 psi). A partir de Septiembre-03 se incrementa la presin de inyeccin a1,250 psi y se obtiene una tasa estabilizada de inyeccin de alrededor de 18,000bapd. A la fecha se contina inyectando con una tasa promedio de 34,000 bapd conuna presin de inyeccin en superficie de 1,675 psi.

En la figura 2.11 se observa los pozos Isabel 1, Isabel 2, e Isabel 3, ubicado en elcampo Fanny 18-B.

Figura 2.11 Pad Isabel.


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2.3.4 CAPACIDAD DE GENERACIN.

La planta de Fanny Generacin fue construida en el ao 1999. El sistema degeneracin de AEC se encuentra ubicado en la estacin Fanny a 11 Km. deTarapoa, en esta planta se realizan todas las operaciones para producir la energarequerida y suplir la demanda en las operaciones de AEC Ecuador dentro delBloque Tarapoa.

Modificaciones posteriores han venido incrementando la capacidad de generacinmediante la incorporacin de nuevas unidades.

Para la distribucin de la energa producida en la planta hasta los centros decarga de los pad, se usa lnea area de 34.5 KV, a travs de la cual se suministraenerga elctrica a las estaciones de produccin y dems facilidades de lacompaa.

La planta cuenta actualmente con los siguientes equipos principales, presentados

en la tabla 2.3:

Siete turbogeneradores Allison.

Dos turbina generadores Solar.

Un turbogenerador Avon.

Una subestacin de distribucin.

Sistema de control, monitoreo y proteccin.


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Tabla 2.3 Datos tcnicos, turbogeneradores de la planta.

TURBOGENERADOR

MARCA

CAPACIDAD

(MW)

VOLTAJE

(KV)

RPM FACTOR

POTENCIA

COMBUSTIBLE

7 Allison 3.1 13.8 1800 0.8 Gas, Diesel

2 Solar 4.4 4.16 1800 0.8 LPG, Gas, Diesel

1 Avon 13.5 13.8 1800 0.8 Gas, Diesel

El principal combustible de los turbogeneradores es el gas, el cual ingresa a la

planta desde las facilidades de Dorine battery y MPF.

El gas pasa a travs de una planta de gas, de all se lo filtra y enva a las lneasprincipales de distribucin de gas.

Para la produccin de LPG, se dispone de una planta de fraccionamiento de gas,la cual produce y almacena el combustible en tanques (salchichas) y con la ayuda

de bombas transporta el LPG hasta las lneas de distribucin.

El diesel se lo almacena en tanques de 2,000 barriles de capacidad, al igual queel LPG, se disponen de bombas para el transporte y distribucin del mismo.

Finalmente, se tiene la subestacin de distribucin, la cual eleva el voltaje de losturbogeneradores hasta 34.5 kV y enva esa energa a las estaciones y facilidadesa travs de sus dos alimentadores principales.

Cada alimentador tiene una capacidad mxima de transmisin de potencia de 28MVA. La capacidad mxima de la subestacin es de 56 MVA.

La potencia nominal total instalada de la planta es de 44 MW, la potencia realmxima de operacin es de 37 MW, siempre que todas las unidades estnfuncionando.


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Se incrementaron cuatro unidades de generacin de 1.6 MW, y dos nuevasunidades Wartsilas de 7.7 MW aumentando la potencia nominal a 65.8 MW.

2.3.4.1 Descripcin de los componentes del sistema de distribucin.

2.3.4.1.1 Switchgear 100

El SWG-100 es un panel de distribucin, control y proteccin de 14 secciones, 15kV Metalclad, de 3000 amperios y 1000 MVA de capacidad. Tiene dos barras;101 y 102 actualmente unidas fsicamente, pero que se las puede separar con lainclusin de un breaker de 3000 amperios en la seccin Tie Breaker.

Cada seccin est provista de equipos de seccionamiento, control y proteccin delequipo asociado.

2.3.4.1.2 Switchgear 200

Este gabinete de distribucin es un Low Voltage Switchgear Modan 600, 7secciones (en cada seccin se puede instalar dos breakers y un panel de control)marca Moeller, 480 voltios, doble barra cada una de 4000 amperios de capacidad,65 KA de capacidad de ruptura. Al momento estn instalados 10 breakers.

2.3.4.1.3 Switchgear 300.

El SWG-300 tiene bsicamente dos componentes que son: el panel de control

localizado en el cuarto de control y el juego de barras a nivel de 35 kV localizadasen la subestacin.

El panel de control dispone de tres interruptores y cuatro medidores. Losinterruptores controlan remotamente la apertura y cierre de los tres breakerslocalizados en la subestacin el CB-301, CB-302 y CB-3BT.

Cada interruptor dispone de 3 luces indicadoras del estatus del breaker: cerrado(rojo), abierto (verde) y falla (amarillo).


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Cada interruptor tiene asociado un medidor electrnico de medicin deparmetros elctricos, excepto el interruptor del CB-3BT que tiene dos medidores(mide los parmetros elctricos a cada lado de la barra).

El segundo componente del SWG-300 es la subestacin, tiene los siguientescomponentes principales:

13 Desconectadores trifsicos bajo carga, 38 kV, 900 amperios, 40 kAcapacidad de interrupcin.

Breakers Metal Enclosed, outdoor, con medio de extincin del arcoelctrico en vaco, 1,250 amperios, 200 kV, 40 KA de capacidad deinterrupcin.

La capacidad mxima del juego de barras, 301 y 302, es de 900 amperios.

2.3.4.1.4 Switchgear 400.

Es un panel de distribucin, control y proteccin de tres secciones (CB-401, CB-402 y CB-403), tipo interior, Metal Clad, 5 Kv, 2000 Amperios, 250 MVA, trifsico.Las secciones se definen a continuacin:

CB-401 conecta el panel con la turbina Solar G-401, el breaker es de 1200amperios.

CB-402 conecta el panel con la turbina Solar G-402, el breaker es de 1200amperios.

CB-403 conecta el panel con el transformador T-006, el breaker es de 2000amperios.


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La Planta de Generacin tiene bsicamente tres niveles de voltaje de distribucinque son 4.16 kV, 13.8 kV y 35 kV.

Los turbogeneradores Allison suministran potencia a 13.8 kV y estn conectadosal SWG-100.

Los turbogeneradores Solar generan a 4.16 kV y estn conectados al SWG-400.El turbogenerador Avon suministra potencia a 13.8 kV y est conectado al SWG-500.

Los transformadores T-001 y T-005 elevan el voltaje de la barra 101(SWG-100) a35 kV y se conectan a la barra 301(SWG-300) en la subestacin.

El transformador T-006 eleva el voltaje de la barra 401(SWG-400) a 35 kV y seconecta a la barra 301(SWG-300) en la subestacin.

El transformador T-002 eleva el voltaje de la barra 102(SWG-100) a 35 kV y se

conecta a la barra 302(SWG-300) de la subestacin.

El transformador T-008 eleva el voltaje del turbogenerador Avon (SWG-500) a 35kV y se conecta a la barra 302(SWG-300) de la subestacin.

Los transformadores T-003 y T-004 estn conectados en el lado de alta tensin alSWG-100. En el lado de baja tensin, 480 voltios, suministran energa elctrica al

SWG-200.El SWG-200 es el principal panel de distribucin de 480 voltios, de este panel sealimentan los MCC-3, MCC-4, MCC-5 y los dos MCC de MPF.

El MCC-3 suministra energa elctrica a todos los equipos de la planta de gas,servicios auxiliares de la planta, servicios auxiliares de las turbinas Allison y a losequipos de la planta de fraccionamiento.

El MCC-4 suministra energa elctrica a los chillers (enfriador de agua).


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El MCC-5 suministra energa elctrica a los equipos y servicios auxiliares de lasturbinas Solar y Avon.

En la figura 2.12 se puede observar un centro de control de motores (MCC), y enla figura 2.13 se presenta un panel de control.

Figura 2.12. Centro de control de motores (MCC).

Figura 2.13. Panel de control.


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CAPTULO 3

OPTIMIZACIN DE LOS FACTORES QUE INTERVIENEN

EN EL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DEINYECCIN.

3.1 FACILIDADES DE SUPERFICIE.

Como se indic en el captulo anterior en la seccin 2.3.1, intervienen algunoselementos en el sistema pero los ms relevantes son las bombas booster, deinyeccin y reinyeccin.

Se pueden presentar algunas posibilidades para optimizar el sistema deinyeccin, tales como incrementar la capacidad de inyeccin instalando un nuevoequipo adicional, ampliar las dimensiones de la tubera, ya que esto ayudara areducir las prdidas por friccin, cerrar el loop de inyeccin, ya que esto permitira

manejar un mayor volumen de fluido.Todas estas posibilidades se presentan en las corridas de Pipe Sim.

3.2 ESTADO DE LOS POZOS.

En este sentido para mejorar el sistema lo ms adecuado es realizar trabajos de

reacondicionamiento en los pozos; aadir pozos inyectores.

Existen diferentes trabajos de reacondicionamiento que se le puede realizar a unpozo:

El proceso de tratamiento con enzimas permite limpiar el contenido de crudo en el

pozo, limpiar las perforaciones e incrementar la capacidad de inyeccin de aguaen el pozo.


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Para el trabajo realizado en el pozo Isabel 1 se utiliz un rotojet, (figura 3.1)acoplado a la unidad del coiled tubing, (figura 3.2) con el fin de realizar unalimpieza del pozo. Este fue bajado a una profundidad de 7550 pies y se bombeo117 barriles de agua mas 8 barriles de enzimas a una presin promedio de 3862psi y una rata promedio de 1.21 BPM

Despus se realiza una limpieza con 22 bbls de agua potable mas 16 bbls deenzimas reciprocando con rotojet en el intervalo 7550 - 9150 ft con una presinpromedio de 4000 psi sobre rotojet a una rata promedio de 1.26 BPM y unavelocidad promedio de 42.5 ft/min.

Despus se inicia la fase de recirculacin con 240 bbls, con una rata promedio

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