INGENIERA CONCEPTUAL DE UN SISTEMA DE COMPRESIN PARA LA OPTIMIZACIN DE LA PRODUCCIN DE GAS- CONDENSADO(APLICABLE AL CAMPO ITA)

CAPITULO I:

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 significativo en el campo de la ingeniera de produccin de este tipo de reservorios. 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. Es decir, que a medida que el reservorio produce los fluidos a travs de los sistemas 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. Frente a esta declinacin de caudal de produccin y la necesidad de mantener el plateau de produccin y continuar con el desarrollo del campo Itau.Este trabajo de grado intenta demostrar una metodologa 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.Basada en un modelo integrado de produccin que incluye los modelos de reservorio de San Alberto, Ita y Macueta, cuyo principal objetivo consiste en la ubicacin de los compresores a partir de un anlisis de alternativas de configuracin y escenarios que permiten lograr el mayor volumen de gas recuperado y la menor potencia de compresin requerida.

1.2 Antecedentes1.2.1 Antecedentes GeneralesLa experiencia en este tipo de aplicacin en Sudamrica (campo Ramos de Argentina[footnoteRef:1]) y en el resto del mundo en la Compresin de Gas Natural que tuvieron lugar en Tartagal del 12 al 14 de noviembre 2004, se expuso el trabajo Proyecto de Compresin. Yacimiento Ramos - Pluspetrol Energy S.A.. En l se muestra la modalidad de desarrollo de un proyecto de compresin orientado a la aceleracin de la produccin y explotacin de reservas en un yacimiento de gas y condensado maduro. Se presentan las principales variables analizadas, la problemtica de su desarrollo, la modalidad de trabajo adoptada y algunos resultados que ilustran las soluciones encontradas. [1: Pluspetrol S.A., Documento tcnico: Modalidad de desarrollo de un proyecto de compresin- Yacimiento Ramos, abril 2004.]

Para que se diera la aplicacin de la modalidad de desarrollo de un proyecto de compresin en nuestro pas tuvieron que pasar muchos aos, pero podemos decir que nuestro pas ya cuenta con unidades de compresin en el Campo Vuelta Grande. Los compresores se instalaron para prolongar la vida productiva de los pozos del campo e incrementar los volmenes de produccin de gas natural, GLP, gasolina y condensado.El proyecto consistio en instalar un nuevo sistema con capacidad para comprimir 26 MMpcd desde una presin de 50 PSI (libras por pulgada cuadrada) a 250 PSI y as mejorar la produccin de 18 pozos que actualmente estn siendo producidos a una presin de llegada a planta de 250 PSI.El objetivo del proyecto es generar una diferencial de presin mayor a la actual entre el pozo y la planta para permitir el flujo y recuperacin de la mayor cantidad de hidrocarburos del reservorio del campo Vuelta Grande, prolongando as la vida til de los pozos hasta una presin mnima de 50 PSI como presin de abandono, esto permitir cumplir con los compromisos de entrega de gas y obtener volmenes incrementales en la produccin de GLP del campo.El proyecto se inici en el segundo semestre del ao 2009 con el desarrollo de la ingeniera bsica, paralelamente se llev a cabo los procesos de compra equipos y materiales principales, y la licitacin del servicio de ingeniera de detalle, construccin y montaje.

1.2.2 Antecedentes EspecficosEl campo Ita del consorcio Petrobras y Total Bolivia y operado por Petrobras, fue descubierto en 1999, mediante el pozo exploratorio Ita X-1, y fue cuantificado mediante la perforacin de un segundo pozo ITU X-2, dando un total de 1.5 TCF de reservas probadas y probables. En la actualidad este campo tiene en produccin solamente el ITU X-2, que eventualmente es procesado alrededor de 50 a 60 MMPCD en uno de los trenes de la planta de gas de San Alberto. Se estima que el pozo ITU X-4 que est siendo perforado y la intervencin y rehabilitacin del pozo ITU X-1, incremente esta produccin del campo para lo cual se requerir de la puesta en marcha del tercer tren.En este contexto, el campo Ita, operado por el consorcio Petrobras y Total Bolivia, este ao empez a adicionar 1,5 MMmcd de gas al mercado, pero en dos aos ms agregar otros 5 MMmcd.El desarrollo del campo Ita est dividido en dos fases, en la primera se invertirn 20 millones de dlares para iniciar la produccin y aprovechar la capacidad ociosa en la planta de San Alberto. En esta fase, las partes de San Alberto, Petrobras Bolivia, YPFB Andina y Total Bolivia y las partes de Ita, Petrobras Bolivia y Total Bolivia firmaron un acuerdo de facilidades para reducir los costos vinculados al procesamiento y transporte de hidrocarburos correspondientes a los campos de San Alberto e Ita, haciendo uso de las instalaciones ya existentes con el propsito de poner a disposicin de YPFB un volumen inicial de 1,5 MMmcd que pueda utilizar en sus compromisos de entrega. Para la segunda fase son 330 millones de dlares para producir 5 millones de metros cbicos de gas por da (MMmcd) y 4.400 barriles de condensado por da (BPD)". En virtud de que las demandas de exportacin de gas natural requieren de la explotacin optima de este campo, Petrobras y Total Bolivia tienen planificado la perforacin del pozo ITU X-4 con la finalidad de alcanzar una produccin mxima de gas natural y condensado. Para este propsito, se hace necesaria la implementacin de una planta de procesamiento del gas natural y condensado que permita poner en las especificaciones de transporte y venta.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 megos campos del sur de Bolivia, son de una caracterstica de formacin geolgica o estratigrfica fracturada o discontinua, y de una caracterstica de roca de reservorio de baja 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 (revaporizacin) 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 (plan de produccin), 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 reservorio Ita.

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1.2 Planteamiento del problema ARBOL DE PROBLEMAS

Declinacin de la produccin del campo Itau

Implementacin de unidades de compresin.

.Altas prdidas de carga por friccin.

Saturacin de la formacin con prdida de permeabilidad y acumulacin de lquido en la columna.

Reduccin de la presin del reservorio debido al agotamiento natural de los hidrocarburos.

PROBLEMASOLUCINDisminucin del caudal producido por los pozos

Presin insuficiente del gas producido para alcanzar las presiones de diseo de la planta de procesamiento.

Presin en el sistema de produccin baja con consecuente incremento de la velocidad del gas y problemas de arrastre de lquidos en las lneas de recoleccin.

Mantener el caudal ptimo de produccin de los pozos.

Mantener las condiciones de diseo en las instalaciones de planta de procesamiento

Mantener el potencial mximo de produccin y presiones de entrega en planta de procesamiento

Incrementar la presin del gas producido por los pozos

Establecer las bases de diseos y criterios de diseo.

E-1E-2E-3F-1F-2F-3C-1C-2C-3A-1A-2A-3

Establecer las alternativas de comprensin.

1.4 Identificacin del problemaEl 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. A travs de un procedimiento de anlisis nodal, las presiones que se preestablecen determinan el caudal que puede ser entregado en planta (deliveravility). Cuando la presin del reservorio declina, y se prefiere continuar la explotacin a caudales constantes, los nodos de presin deben de ser ajustados, para lo cual se hace necesario un proceso de compresin, generalmente aguas arriba de la planta de procesamiento.1.5 Formulacin del problemaSer viable tcnica y econmicamente la implementacin de sistemas de compresin en lneas de produccin para la optimizacin de la produccin y el desarrollo del campo Ita?1.6 Objetivos1.6.1 Objetivo generalDesarrollar la ingeniera conceptual de un sistema de compresin para la optimizacin de la produccin de gas- condensado del Campo Itau 1.6.2 Objetivos especficos Establecer las posibles alternativas de compresin y localizacin de la compresin. Efectuar los balances de materia y energa Dimensionar equipos mayores de procesos y el nmero de compresores requeridos Determinar los costos de inversin para la alternativa de compresin seleccionada

Desarrollar la evaluacin econmica para determinar los beneficios tcnicos y econmicos 1.7 Alcances 1.7.1 Alcances geogrficoLa realizacin del presente proyecto se realizara en el departamento de Tarija, bloque xx Oeste en la provincia de gran Chaco del municipio de Carapar COORDENADAS: SISTEMA UTM (Universal Transversa de Mercator) DATUM WGS 1984SUPERFICIEX= 407.331,46 m Y= 7.568.391,51 m SISTEMA GEOGRFICOSUPERFICIELongitud = 635351, 57WLatitud = 215911, 53S 1.7.2 Alcance temticoEl alcance de este proyecto se limita a los siguientes temas de estudios Seleccionar la alternativa adecuada para optimizar la produccin del campo San Alberto. Evaluar diferentes escenarios de desarrollo, como la compresin en diferentes puntos del sistema. Determinacin de las propiedades fsicas y termodinmicas de los fluidos Balance 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 gastos operativos para determinar la factibilidad econmica del proyecto.1.7.3 Alcance temporalLa realizacin del presente proyecto se llevara a cabo en un tiempo aproximado de 4 a 5 meses.1.8 Justificaciones1.8.1 Justificacin econmicaEl presente proyecto busca demostrar que la Implementacin de unidades de compresin en los sistemas de recoleccin con el propsito de incrementar la produccin de hidrocarburos, lo que traer una mayor rentabilidad a menor tiempo.1.8.2 Justificacin ambientalPara la optimizacin de la produccin del Campo Itau se tomara en cuenta la Ley 1333 de medio ambiente para preservar las polticas de proteccin medioambiental de la industria 1.8.3 Justificacin tcnicaSegn datos de declinacin histricos la planta de San Alberto 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 Itau1.9 AporteEl aporte de este proyecto es la implementacin de las unidades de compresin que permitirn prolongar la vida productiva de los pozos del Campo, incrementar los volmenes de produccin acumulados de gas natural y lquidos, y lo ms importante, permitir el cumplimiento de los caudales contractuales, que adems generara ingresos adicionales para la compaa y para el estado boliviano