INGENIERIA CONCEPTUAL DE LA INSTALACION DEL SISTEMA DE COMPRESION PARA LOS HIDROCARBUROS PRODUCIDOS POR EL CAMPO VUELTA GRANDE

1.1. INTRODUCCINLos reservorios de gas-condensado han aumentado en popularidad en las ltimas dcadas en virtud al incremento del consumo del gas natural como energtico. Este aumento de popularidad ha merecido un desarrollo tecnolgico y cognoscitivo significativo en el campo de la ingeniera de produccin de este tipo de reservorios. Principalmente, los mtodos de ingeniera y operacin de reservorios para una mxima recuperacin de gas-condensado difieren considerablemente con aquellos mtodos convencionales aplicables a campos de petrleo crudo y gas seco. Uno de los factores ms importantes que implica un tratamiento diferente en los sistemas de produccin de reservorios de gas condensado es que el fluido de reservorio que se encuentra en una fase gaseosa al momento del descubrimiento del yacimiento, adquiere un comportamiento diferente en el momento de explotacin. Tanto en el fondo del pozo como en todo el sistema de produccin, incluyendo el arreglo de fondo de pozo, tubing de produccin, choke superficial, tubera de recoleccin y plantas de separacin o procesamiento. Este fenmeno, implica que el anlisis del sistema con el objeto de predecir el comportamiento global del reservorio, merece un tratamiento de flujo de fluidos multifasico.Generalmente, los reservorios de gas condensado son explotados bajo un mtodo de depletacion de presin o volumen de depletacion constante. Es decir, que a medida que el reservorio produce los fluidos a travs del sistema de produccin, la presin de la formacin disminuye. Esta disminucin de presin obliga al operador, tarde o temprano, a disminuir los caudales de produccin con el objeto de alcanzar la presin de llegada o de separacin requerida eventualmente. Los yacimientos de gas-condensado, que por caractersticas geolgicas y de la roca misma no permiten un retardo de esta declinacin mediante reinyeccin de gas o de recuperacin secundaria, plantean la necesidad de optimizar los sistemas de produccin implementando unidades de compresin en lnea o en la tubera de recoleccin con el fin de mantener la mxima produccin permisible en los pozos del yacimiento.Este trabajo de grado intenta demostrar una metodologa para el estudio de comportamiento de reservorios de gas- condensado, con el cual se logre la prediccin de perfiles de la declinacin de presin del reservorio y del sistema integrado de produccin en funcin a los cambios composicionales de los fluidos de produccin y la hidrulica de los sistemas de produccin y de transmisin, y a partir de esta plataforma de datos, disear, dimensionar, localizar y optimizar unidades de compresin en lnea (sistemas de recoleccin) con el propsito de optimizar la produccin del reservorio de gas-condensado del Campo Vuelta Grande en una etapa de declinacin natural. 1.2. ANTECEDENTES.Los campos de gas condensado pueden ser explotados en dos diferentes modos de produccin: el de caudal superficial constante o declinacin de presin, o el de presin de fondo de pozo fluyente constante. En cualquiera de los dos casos, existe la posibilidad de realizar la explotacin a presiones por debajo del punto de roco, con lo cual existir el fenmeno de condensacin retrograda. La gran mayora de los reservorios de gas condensado en nuestro pas, como es el caso de los mega-campos del sur de Bolivia, son de una caracterstica de formacin geolgica fisurado, y de una caracterstica de roca de reservorio de doble porosidad. Esto significa que a pesar de existir el fenmeno de condensacin retrograda, no existe un banking o acumulacin de condensado cerca a los pozos productores y por tanto es muy difcil lograr una re condensacin (re vaporizacin) ni una recuperacin mejorada mediante la inyeccin de agua, gas o polmeros especializados para este fin. La experiencia en la explotacin de estos reservorios nos ensea que la declinacin de la presin del yacimiento alcanza a tal punto durante la vida de produccin del mismo, que se vuelve insuficiente la energa a caudales constantes para llevar los fluidos desde el reservorio a travs del sistema de estrangulacin y recoleccin hasta las plantas de separacin y procesamiento a las presiones de diseo de las mismas. Es por esta razn, que con el objeto de continuar la explotacin del reservorio manteniendo caudales de produccin ptimos, se hace necesaria la implementacin de unidades de compresin en las lneas o sistemas de recoleccin. Los anlisis de optimizacin de produccin en los reservorios de gas condensado, requieren por tanto simulaciones de flujo de fluidos multifsico, que permitan el desarrollo de perfiles de presin y temperatura para la seleccin de las potencias optimas de compresin y de balances de materia y energa con los cuales se puedan dimensionar los equipos asociados a las estaciones de compresin en lnea. Dentro de este contexto, el presente proyecto pretende la optimizacin del Campo Vuelta Grade, el cual segn datos de declinacin histricos requerir de una reingeniera de produccin mediante dicha tcnica de optimizacin.

1.3. DELIMITACIN1.3.1 Lmite geogrficoSe encuentra localizado en la provincia Luis Calvo del Departamento de Chuquisaca,al Sur-Este del territorio nacional distante a 132 Km. de la cuidad de Camiri y constituye un yacimiento importante de la faja sub-andina.

1.3.2 Lmite temporal

El periodo estimado hasta presentacin final del presente perfil de proyecto de grado es desde agosto hasta Noviembre del 2013.

1.3.3 Lmite sustantivoEl alcance de este proyecto se limita a los siguientes temas de estudios Clculo de propiedades fsicas de los fluidos producidos Balances de materia y energa Seleccin y diseo preliminar de compresores y equipos asociados para el sistema de recoleccin. Establecer los costos aproximados de inversin y caudales operativos para determinar la factibilidad econmica del proyecto.

1.4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMALa explotacin del reservorio de gas condensado del campo Vuelta Grande en el modo de declinacin de presin de fondo determina la necesidad de la implementacin de unidades de compresin con el propsito de optimizar la produccin y mantener el potencial mximo de produccin y presiones de entrega en planta de procesamiento en una etapa secundaria inminente en los prximos aos de la vida productiva del reservorio.

1.5. FORMULACIN DEL PROBLEMACul sera el beneficio tcnico y econmico de la implementacin de compresores en lnea o sistemas de recoleccin de los gases producidos por el campo Vuelta Grande? 1.6. SISTEMATIZACIN DEL PROBLEMA Y ABORDAJE DE LA SOLUCIN.Se ha establecido el siguiente problema para el cual se plantea una solucin

Problema:El agotamiento natural de los reservorios conlleva a una disminucin de la presin del reservorio que vuelve insuficiente la energa a caudales constantes para llevar los fluidos desde el reservorio a travs del sistema de estrangulacin y recoleccin hasta las plantas de separacin y procesamiento a las presiones de diseo de las mismas. Solucin:Implementacin de unidades de compresin con el propsito de optimizar la produccin y mantener el potencial mximo de produccin y presiones de entrega en planta de procesamiento de la vida productiva del reservorio del campo Vuelta Grande.1.6.1 Descripcin causa-efecto y accin-fin Causas:1. Reduccin de la presin del reservorio 2. Perdidas de carga por friccin 3. Saturacin de la formacin con prdida de permeabilidad y acumulacin de lquido en columna. Efectos:1. Bajo ndice de recuperacin final y tiempo corto de vida de produccin del reservorio.2. Presin insuficiente del gas producido para alcanzar las presiones de diseo de la planta de procesamiento. 3. Perdida de movilidad de la fase gaseosa. Acciones:1. Instalar compresores en las lneas de recoleccin2. incrementar la presin del gas producido por los pozos. Fines:1. Mantener el caudal ptimo de produccin de los pozos y presiones de entrega en planta de procesamiento.2. Mantener las condiciones de diseo en las instalaciones de planta de procesamiento

1.6.2 Diagrama Causa-Efecto

F2Mantener las condiciones de diseo en las instalaciones de planta de proceso.F1Mantener el caudal ptimo de produccin y presiones de entrega en planta de proceso. E3Perdida de movilidad de la fase gaseosa. E2Presin insuficiente para alcanzar las presiones de diseo de la planta de proceso. E1Bajo ndice de recupera-cin final y tiempo corto de vida de produccin del reservorio.F1F3E3E2E1Figura 1.1: Diagrama Causa-Efecto

SOLUCIONPROBLEMA

Implementacin de unidades de compresin en lnea o sistemas de recoleccin Declinacin de la produccin del campo Vuelta Grande.

A3A1C3C2C1

Incrementar la presin del gas producido por los pozos.Instalar compresores en las lneas o sistemas recoleccin. Para optimizar la produccin. Saturacin de la formacin con prdida de permeabilidad y acumulacin de lquido en columna.Prdidas de carga por friccin.Reduccin de la presin del reservorio.

Fuente: Elaboracin propia

1.7. OBJETIVOS1.7.1 Objetivo GeneralDesarrollar la ingeniera conceptual para la instalacin del sistema de compresin para los hidrocarburos producidos por el campo vuelta grande. 1.7.2 Objetivos Especficos Realizar un anlisis comparativo de alternativas de mtodos de compresin, configuracin de los compresores y localizacin del sistema de compresin Efectuar balances de materia y energa para el sistema integrado de recoleccin Dimensionar los equipos, lneas y accesorios principales requeridos para el sistema de compresin para los hidrocarburos que llegan a la planta Calcular costos preliminares de inversin Determinar los indicadores econmicos Determinar el beneficio tcnico-econmico1.8 JUSTIFICACIN1.8.1 Justificacin cientficaSegn datos de declinacin histricos la planta de procesamiento de gas Vuelta Grande requerir de una reingeniera de produccin mediante dicha tcnica de optimizacin.Que consecuentemente, este trabajo de investigacin aprovechar este desarrollo tecnolgico para establecer las bases de diseo con las cuales se pueda efectuar los balances de materia y energa, adems del dimensionamiento de equipos de proceso que permitan determinar los costos preliminares de las alternativas de proceso. La ingeniera estar respaldada por una memoria descriptiva de los clculos, adems de la simulacin mediante la extensin PIPESYS del Aspen HYSYS 7.2. La simulacin de las unidades de procesos estar basada en las caractersticas generales del gas natural del campo de Vuelta Grande.

1.8.2 Justificacin econmicaEl presente proyecto busca demostrar que la Implementacin de unidades de compresin en los sistemas de recoleccin con el propsito de mantener la produccin y mejorar el negocio del gas natural.

1.8.3 Justificacin socialLa implementacin de compresores en el sistema de recoleccin de los hidrocarburos producidos por el campo Vuelta Grande mejorar los ingresos econmicos del Gas Natural para el departamento productor y para el estado boliviano debido a que se recibir mayor dinero por concepto de regalas e impuestos.1.8.4 Justificacin personalEl presente proyecto de grado facilitar a su autor la obtencin del ttulo de Licenciatura en Ingeniera en Gas y Petrleo, adems de ser un medio de desarrollo personal y profesional.

1.9 METODOLOGA1.9.1 Diseo de Investigacin y tipo de estudioSegn la problemtica y los objetivos planteados en dicho proyecto, el diseo de investigacin es de carcter no experimental, debido a que no se manipulan las variables que originan la problemtica.Este estudio a ser desarrollado es de carcter transversal-descriptivo. (Transversal porque la recoleccin de datos es realizada en un momento nico y descriptivo porque se describir ampliamente los principios y tecnologa de unidades de compresin ya conocidos y ampliamente aceptados.

1.9.2 Mtodo de InvestigacinSe emplear el mtodo deductivo-analtico porque se busca solucionar una problemtica especfica (declinacin de la produccin), adems de analizar los beneficios adicionales que acompaan a la implementacin de unidades de compresin en el campo de Vuelta Grande.1.9.3 Fuentes de InformacinLas fuentes de informacin que se usaron para la realizacin del presente proyecto son las siguientes: Primarias:Consultas, reuniones y entrevistas a ingenieros relacionados al rea de produccin y transporte de hidrocarburos.

Secundarias:1. Informacin obtenida de la empresa operadora YPFB-Chaco S.A.2. Informacin encontrada en bibliografa referente al tema en cuestin.3. Informacin obtenida de las simulaciones realizadas en los programas PIPESYS del Aspen HYSYS 7.2. 1.9.4 Estudio preliminarConocimiento conceptual del fenmeno del por qu se produce la condensacin retrograda propia de los reservorios de gas y condensado, control de punto de roco por hidrocarburos (Hydrocarbon Dew Point Control) y diseo de sistemas de compresin de gas natural en la materia de gas natural y simulacin petrolera, como tambin una revisin y investigacin personal sobre la implementacin de unidades de compresin para la optimizacin de yacimientos de gas y condensado.