PROGRAMA DE CAPACITACIÓN AÑO 2012 TRANSPORTE DE HIDROCARBUROS POR TUBERIAS

Transcripción

1 PROGRAMA DE CAPACITACIÓN AÑO 2012 TRANSPORTE DE HIDROCARBUROS POR TUBERIAS

2 OBEJETIVO GENERAL TRANSPORTE DE HIDROCARBUROS POR TUBERIAS Capacitar al asistente con los procesos asociados y las técnicas de análisis de los sistemas asociados a la producción, transporte y manejo del petróleo, haciendo énfasis en los fundamentos del comportamiento de los sistemas bifásicos de petróleo y agua, así como también proporcionar herramientas de trabajo para el dimensionamiento de los equipos involucrados en los procesos de transporte y manejo del petróleo (bombas, tuberías, válvulas, etc) tomando en cuenta los efectos de las variables dinámicas, de operación y geométricas de las tuberías sobre los gradientes de presión y temperatura. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Discusión de metodologías de cálculo de las propiedades físicas y termodinámicas de un hidrocarburo en fase liquida aceptadas por el efecto de la temperatura y la presión. Analizar los principios fundamentales para el transporte monofásico del petróleo. Evaluar el impacto de las diferentes variables que influyen en el flujo de un fluido monofásico en tuberías. Dimensionamiento de sistemas de transporte de un fluido monofásico. Estaciones de bombeo. Ubicación de estaciones de bombeo. Dimensionamiento de oleoductos bajo un esquema monofásico. Curva de operación de un oleoducto bajo condiciones estacionaria. Análisis de flujo multifásico liquido-liquido (petróleo-agua) en tuberías. Impacto y cálculo de las variables de flujo. Impacto del estancamiento del agua. Dimensionamiento de oleoductos bajo un esquema multifásico. Análisis y dimensionamiento de sistemas de recolección y distribución del petróleo. Arreglos de tuberías en serie y en paralelo. Diámetro y longitud equivalentes.

3 DIRIGIDO A profesionales de ingeniería (ingenieros) relacionados con el diseño, el transporte, la operación y el mantenimiento de oleoductos. DESCRIPCION DEL CURSO El curso está estructurado de manera abarcar la descripción de técnicas de análisis relacionadas con el transporte de petróleo y petróleo agua a través de oleoductos, con especial énfasis en los métodos que permitan calcular los requerimientos de energía necesario para transportar un fluido hidrocarburo por medio del arreglo tubería bomba. Abordaremos, el comportamiento y la caracterización de los fluidos (agua, petróleo. Productos de hidrocarburos), el desarrollo de metodologías para calcular las propiedades involucradas en el transporte de fluidos. Así mismo nos familiarizaremos con el manejo de las ecuaciones fundamentales del flujo de un liquido incompresible a lo largo de un tubería de perfil conocido. Abordaremos aspectos relacionados con el transporte de petróleo a través de tuberías, con especial interés en los métodos que permiten determinar los gradientes de presión y permitan generar las curvas de comportamiento de un oleoducto bajo condición de operación normal o bajo condición de operación de contingencia. Como se sabe, los constantes cambios de presión y de temperatura en el proceso de producción y de manejo del petróleo producen cambios en las propiedades en el petróleo, específicamente en la viscosidad y en la densidad, los cuales se manifiestan en mayores requerimientos de presión como consecuencia de la fricción entre el fluido y la pared de la tubería. Adicionalmente, los cambios de niveles del terreno afectan de una manera directa el consumo de la energía necesaria para transportar el fluido entre los extremos del oleoducto. El conocimiento del comportamiento hidráulico del oleoducto permitirá determinar el número, la ubicación y la capacidad de las estaciones reforzadoras necesarias para transportar un petróleo a través de una tubería a largas distancias permitiendo de esta manera desarrollar el diseño y la curva de comportamiento característico de un oleoducto. Se desarrollan diferentes metodologías que permiten determinar el dimensionamiento y calcular las diferentes variables de flujo involucradas en el transporte de un fluido monofásico a través de una tubería y en la interrelación tubería bomba. Se determina las condiciones operativas de un sistema tubería - bomba, analizando los arreglos de las bombas tuberías que permitan seleccionar y dimensionar el tipo y arreglo del sistema de bombeo. Así mismo, se desarrollan hojas de cálculos, las cuales permiten determinar la energía necesaria para transportar un fluido entre extremos de arreglos de tuberías, ubicación de estaciones de bombeo y hacer

4 sensibilidades en los cálculos (efectos viscosos, efectos dinámicos, efectos geométricos, etc). Bajo este esquema el participante adquiere la seguridad y la destreza necesaria para calcular cualquier sistema tubería bomba de manera segura y confiable. El curso incluye el análisis del transporte de petróleo en tuberías mediante la solución obtenida de programas desarrollado en hojas de cálculo y ejemplos prácticos que permitirán al asistente la aplicación inmediata de los conceptos aprendidos, así como el logro de una solución optima desde el punto de vista hidráulico para el transporte de petróleo, promoviendo la discusión técnica, lo cual enriquece aun más los participantes y por ende al instructor. METODOLOGIA Como metodología para la transmisión de conocimiento a los participantes se utiliza el desarrollo de los diferentes tópicos por parte de instructor, de manera simultánea se crean situaciones adecuadas para la participación directa de los participantes, permitiendo de esta manera la inter-relación y contribución de los mismos en el desarrollo de los diferentes tópicos del curso. Se desarrollan y discuten ejemplos de oleoductos para el transporte de petróleo, de esta manera se aprovecha el nivel de conocimiento del instructor. Se desarrollan hojas de cálculos por parte de los participantes, de esta manera se transfieren los conocimientos y experiencias del instructor.

5 CONTENIDO TRANSPORTE DE HIDROCARBUROS POR TUBERIAS CAPITULO1. Ecuación fundamental del flujo de un fluido en una tubería. Fundamentos de flujo monofásico estacionario en tuberías. Ecuación fundamental para el flujo de fluidos en tuberías. Factor de fricción. Análisis del impacto de las diferentes variables envueltas en el transporte de un fluido monofásico. Régimen de flujo. Región donde transportamos los líquidos. Impacto del régimen de flujo laminar o turbulento en el transporte de un fluido a través de una tubería. Análisis y desarrollo de modelos de cálculos relacionados con las pérdidas de presión. Ejercicios. CAPITULO 2. Hidráulica de oleoductos. Ecuación fundamental del flujo de líquido en tubería Pérdidas de carga en flujo de líquidos. Variables de flujo y métodos de cálculo. Hidráulica de tuberías. Pérdidas menores. Desarrollo del perfil hidráulico de presión para un oleoducto con un perfil irregular que transporta un petróleo mediano o liviano de manera estacionaria e isotérmica. Impacto del flujo, de las propiedades del petróleo, del dimensionamiento y del perfil del oleoducto en el consumo de la energía. Análisis del sistema oleoducto bajo requerimiento del cliente. Ubicación de estaciones de rebombeo. Análisis sistema Tanque-tubería-succión de la bomba. Calculo del NPSH disponible. Ubicación de estaciones reforzadora. Impacto de las variables que afectan el NPSH. Normas ASME B31.4. API PR-14E. Cálculo de la máxima presión de operación de una tubería. Espesor mínimo requerido Cálculo de la curva del comportamiento del oleoducto para diferentes tasas de flujo. Análisis y desarrollo de modelos de cálculos relacionados con las pérdidas de presión y MAOP. Ejercicios. CAPITULO 3. Bombas y su comportamiento Curvas de operación, Eficiencia, Calculo de NPSH y BHP requerido. Tipos de bombas. Arreglos de bombas. Arreglo bomba-tubería. Punto de operación, Curvas de operación. Tipos de bombas. Análisis del sistema bomba tubería. Dimensionamiento del sistema de bombeo. Cálculo y dibujo de una curva de un sistema de acuerdo a la bomba utilizada. Curvas características a velocidad constante. Leyes de semejanzas. Funcionamiento con velocidades y tamaños diferentes. Efecto de la viscosidad del fluido en las curvas características. Procedimiento con líquidos viscosos. Selección y arreglo de bombas adecuadas para estaciones de bombeo. Arreglos de bombas adaptadas a un caso específico. Arreglo en las tuberías de succión y

6 descarga de un sistema de bombeo. Análisis de la operación de un oleoducto. Análisis integrado fluido tubería bomba. Análisis y desarrollo de modelos de cálculos relacionados con las pérdidas de presión, curva del sistema, punto de operación. Ejercicios. CAPITULO 4. Análisis de flujo bifásico líquido - líquido en tuberías Fundamentos de flujo multifásico en tuberías horizontales. Mapas de patrones de flujo. Métodos de análisis. Modelos correlacionados y mecanicistas. Modelo de mezcla. Modelo de emulsiones. Variables de flujo y métodos de cálculo. Dimensionamiento de tuberías. Análisis y desarrollo de modelos de cálculos relacionados con las pérdidas de presión en una tubería liquido - líquido. Ejercicios. CAPITULO 5. Flujo de gas en tuberías. Flujo monofásico de gas. Ecuación fundamental para el flujo monofásico. Ecuación fundamental para el flujo monofásico de gas. Ecuación fundamental para el flujo monofásico de gas despreciando el efecto cinético. Ecuaciones que no consideran el efecto de la energía cinética. Ecuación fundamental para el flujo de gas en tubería. Variables de flujo y métodos de cálculo. Ecuaciones simplificadas para el factor de fricción. Ecuación de Weymouth. Ecuación de Panhandle para el factor de fricción. Ecuación del IGT para el factor de fricción. Ecuación de la A.G.A para el factor de fricción. Dimensionamiento de tuberías. Calculo de las variables de flujo. Perfil de presión. Análisis del impacto de diferentes efectos en el dimensionamiento de un gasoducto. Efecto de la fricción. Efecto del perfil de terreno. Efecto de la incorporación y desincorporación de flujo de gas. Ecuación fundamental para el flujo monofásico de gas considerando el efecto cinético. Método de Tian-Adewumi. Método de Ouyang-Aziz. Método de Ahow-González. Análisis y desarrollo de modelos de cálculos relacionados con las pérdidas de presión del flujo de gas en tuberías. Ejercicios. CAPITULO 6. Estación de compresión Compresión del gas natural. Compresión isotérmica, isentrópica y politrópica. Tipo de compresores. Proceso de compresión reciprócante. Proceso termodinámico en compresor reciprócante. Diagrama presión volumen. Relación de compresión. Inter-enfriamiento. Presión optima de compresión. Trabajo de compresión. Modelo isentrópico. Eficiencia isentrópica. Modelo politrópico. Eficiencia politrópica. Compresores centrífugos. Diagrama presión entalpía. Proceso combinado separación-compresión-enfriamiento. Temperatura de descarga. Potencia requerida. Localización de una estación de compresión. Propósito de una estación de

7 compresión. Dimensionamiento y arreglos de tuberías versus de estaciones de compresión. Análisis de la operación de un gasoducto. Análisis integrado fluido tubería compresor. Análisis y desarrollo de modelos de cálculos relacionados con las pérdidas de presión, curva del sistema, punto de operación. Ejercicios. CAPITULO 7. Transferencia de calor. Perfil de temperatura Mecanismos de la transferencia de calor. Coeficiente total de transferencia de calor. Perfil de temperatura. Perfil de temperatura para un oleoducto, un gasoducto monofásico y una tubería bajo flujo multifásico. Impacto de la condición operacional de la tubería: superficial, enterrada, aislada, sumergida en los requerimientos de energía para transportar un líquido o un gas. Coeficiente de transferencia de calor. Impacto de las variables que afecta el coeficiente total de transferencia de calor. Solución integrada para los perfiles de presión y temperatura. Análisis y desarrollo de modelos de cálculos relacionados con las pérdidas de presión y temperatura, perfiles de presión y temperatura. Ejercicios. CAPITULO 8. Análisis de sistemas de recolección y distribución de petróleo o gas Fundamentos de redes de tuberías. Tuberías en serie. Tuberías en paralelo. Sistema equivalente de tubería. Tuberías ramificadas. Redes de tuberías. Redes abiertas de tuberías. Redes abiertas de tuberías ramificadas. Redes cerradas de tuberías. Sistemas de recolección. Formulación y solución de las ecuaciones que representan una red de tuberías. Análisis y discusión de la solución de sistemas de redes. Análisis y desarrollo de modelos de cálculos relacionados con la solución de redes de fluidos. Ejercicios.

8 HOJA DE VIDA JULIO GONZALEZ Ing. Mecánico con maestría en Ingeniería de gas. Profesor en las Facultades de Ingeniería de las Universidades del Zulia (LUZ-Maracaibo), Central de Venezuela (UCV-Caracas) y Simón Bolívar (USB-Caracas) a nivel de pregrado y posgrados en las áreas de Termodinámica, Mecánica de fluidos, Propiedades y comportamiento de sistemas de hidrocarburos. Transferencia de Calor, Flujo de fluido en tuberías. Simulación de redes de Fluido. Profesional jubilado de PDVSA, 25 años de experiencia como investigador y coordinador de áreas de desarrollo en optimización de métodos de producción, transporte y manejo de corrientes de producción, métodos de transporte de crudos pesados, Diseño, análisis y diagnostico sistemas para transporte de flujo petróleo-agua-gas, vapor de agua, gas-liquido y liquidoliquido. Desarrollo de de software para el transporte de fluido monofásico y multifásico en sistemas de tuberías. Desarrollo de software para análisis, simulación y dimensionamiento de instalaciones de producción y proceso de corrientes de producción (petróleo-gas-agua). Ha sido instructor en las áreas de métodos de transporte de gas, crudos pesado, análisis y simulación de métodos de producción, instalaciones de producción, redes de recolección y distribución de corrientes de producción para el CIEDPDVSA Venezuela), PEMEX IMP (México), Petroecuador (Ecuador), Cupet (Cuba), Colombia y Perú.