Sesión técnica, sala FPSO, Análisis de escenarios de mejoramiento del transporte de la producción en régimen transitorio mediante inyección de gas"
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El documento presenta el análisis de diferentes escenarios para el transporte de la producción de la plataforma Ixtoc-TA hacia la plataforma Ixtoc-A. Se evaluaron ductos de 8, 12 y 24 pulgadas. Los análisis muestran que un ducto de 12 pulgadas puede transportar de forma estable 3-9 Mbd, mientras que un ducto de 24 pulgadas requiere inyección de grandes cantidades de gas. La inyección de gas mejora el transporte en ductos de baja producción evitando la acumulación de
Sesión técnica, sala FPSO, Análisis de escenarios de mejoramiento del transporte de la producción en régimen transitorio mediante inyección de gas"
- 1. “ANÁLISIS DE ESCENARIOS DE MEJORAMIENTO DEL TRANSPORTE DE LA PRODUCCIÓN EN RÉGIMEN TRANSITORIO MEDIANTE INYECCIÓN DE GAS” Autores: Ing. Cecilia Jiménez Gámez Ing. Carlos Corsi Regalado Leon, Guanajuato 20-22 de Noviembre de 2013
- 2. Contenido Resumen Antecedentes Objetivo Planteamiento Escenarios Resultados Conclusiones 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 3. Resumen Se presenta el análisis técnico de los distintos escenarios de manejo de la producción de la estructura recuperadora de pozos Ixtoc-TA con el objetivo de definir la opción más apropiada para el transporte de los hidrocarburos. Este análisis es soportado por el modelado del flujo multifásico en régimen permanente y transitorio, con el cual ha sido posible dimensionar el ducto que transporta la producción hacia Ixtoc-A. De igual manera fue evaluada la inyección de gas residual en la entrada del ducto como alternativa de solución al problema de bacheo en líneas que manejan baja producción. 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 4. Antecedentes En la actualidad PEMEX trabaja en el desarrollo del área norte del campo Ixtoc, la cual se inició con la perforación del pozo Ixtoc-22, con la cual se confirmó la presencia de aceite a 5.2 km de la estructura Ixtoc-A y la comunicación entre Ixtoc Norte e Ixtoc Sur. Cabe mencionar que el área incrementada es alrededor de 25 km², que sumados a los 18 km² del área Sur llegan a ser alrededor de 43 km² en todo el campo Ixtoc. I-29 I-31 I-29 I-28 I-30 I-32 I-31 I-30 I-28 Ixtoc Norte I-25 IXTOC - BI-25 IXTOC - B Con el volumen original y reserva calculada, se planeó 2P y 3P: 216.8mmbls I-27 I-27 I-26 I-26 el desarrollo el cual consiste en instalar una estructura I-24 I-24 I-23 I-23 IXTOC IXTOC -- TA TA I-22 I-22 Pozo Productor Pozo en Perforación Pozo Invadido de Agua Pozo Propuesto 5.2 km I-20-P I-20-P I-14 I-12 I-21-P I-21-P I-14 I-12 I-36 I-36 I-16 I-16 I-19-P I-76 I-19-P I-15 I-18 I-17-P Ixtoc Sur I-18 I-17-P I-15 I-207 I-207 I-76 Pozo Productor Pozo en Perforación Pozo Invadido de Agua Pozo Propuesto tipo Trípode (Ixtoc-TA) a partir de161.9 mmbls se perforarán 3 la cual 1P: pozos de desarrollo (incluyendo la recuperación del pozo Ixtoc-22) y una estructura tipo Octápodo (Ixtoc-B) ubicado al Noroeste de este trípode mediante el cual se perforaran 7 pozos de desarrollo, sumando en su total 10 pozos con un gasto de aceite aproximado de 3 Mbd cada uno. IXTOC - A IXTOC - A Con base en lo anterior, se planeó el desarrollo, la estrategia de manejo en superficie y el sistema de transporte requerido, mediante el planteamiento de distintos escenarios de manejo de los hidrocarburos hacia instalaciones estratégicas cercanas con el objeto de aprovechar al máximo la infraestructura existente de la Región de Producción Marina Noreste. 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 5. Antecedentes El desarrollo del manejo y transporte de la producción del Trípode Ixtoc-TA se proyecto mediante la recepción de gas de BN proveniente de la plataforma Kambesah para utilizarse como Sistema Artificial de Producción y el envío del hidrocarburo como mezcla hacia la plataforma Ixtoc-A. Gasoducto de B.N. 6.5 Km aprox. Ixtoc-TA Oleogasoducto 5.2 Km aprox. Kambesah Ixtoc-A Para el análisis de los escenarios de visualización se utilizó la información técnica del fluido a transportar como composición, densidad API, viscosidad, Relación Gas Aceite, así como información de la configuración de la tubería, diámetros nominal e interior y profundidades de las plataformas. Se desarrolló inicialmente un modelo de simulación en régimen estacionario del sistema actual representando las condiciones de operación del sistema de transporte de aceite, gas y mezcla. 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 6. Objetivo Analizar y evaluar escenarios de transporte de la producción de la plataforma Ixtoc-TA con la premisa de aprovechar recursos existentes y poder contar con la infraestructura a la brevedad para incorporar producción. 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 7. Planteamiento Se propone considerar dentro de los análisis la factibilidad de aprovechar recursos constructivos existentes a fin de acortar los tiempos de construcción, tendido e instalación del ducto para el transporte de la producción. Con base en lo anterior, el planteamiento de los escenarios para el transporte de la producción de la plataforma Ixtoc-TA (9,000 bpd) hacia la Plataforma Ixtoc-A se realizó para tres diámetros diferentes 8”, 12” y 24”, éste último fue considerado en el análisis debido a que se contaba con disponibilidad de tubería de ese diámetro. Para el caso del escenario que considera un ducto de 24 pg, se cuenta con una variante, ya que la plataforma Ixtoc-TA debido a sus dimensiones y capacidad estructural máxima no puede soportar un riser mayor de 12 pg se evaluó el ducto de 24 pg con un riser descendente de 12 pg. 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 8. Escenarios • La curva de capacidad de transporte fue calculada para los diámetros de 8, 12 y 24 pg. • El diámetro de 8 pg requiere altas presiones para los pozos, lo cual afecta a la producción de los mismos, esta opción se descarte. • El análisis de factibilidad fue aplicado a los diámetros de 12 y 24 pg. *Curva de capacidad de transporte
- 9. Escenarios • Oleogasoducto de 12 pulgadas Flujo mínimo de 3 Mbd *Flujo de gas y líquido a la llegada de Ixtoc-A El flujo de gas y aceite en la llegada a Ixtoc-A es en forma intermitente, observándose periodos de tiempo improductivos, es decir no hay producción, posteriormente existe picos de flujo instantáneo de distintas magnitudes desde 3 a 200 Mbd *Presión a la salida de Ixtoc-TA El efecto de la inestabilidad del ducto se ve reflejado en la variación de presión en Ixtoc-TA la cual va de 11 a 16 kg/cm2 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 10. Escenarios • Oleogasoducto de 12 pulgadas Flujo mínimo de 3 Mbd • El perfil de colgamiento indica que existe acumulación de líquido en las partes bajas de la línea llegando hasta un valor de 0.7. • El patrón de flujo indica flujo estratificado casi en toda la línea (ID = 1) en algunos puntos este cambia a bache (ID = 3) y burbuja (ID = 4), estos baches van viajando a lo largo de la línea hasta llegar a la tubería ascendente de Ixtoc-A. *Perfiles de colgamiento y patrón de flujo en el ducto Patrón de flujo estratificadoBache-Burbuja Colgamiento 0 – 0.7 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 11. Escenarios • Oleogasoducto de 12 pulgadas, Flujo mínimo de 3 Mbd con Inyección de 3 MMpcd de gas *Flujo de gas y líquido a la llegada de Ixtoc-A El comportamiento del flujo mejora al inyectar 3 MMpcd de gas residual en la entrada del ducto, ya que no se presentan periodos improductivos, la producción se mantiene entre 2 y 3 Mbd *Presión a la salida de Ixtoc-TA Las oscilaciones de presión en la salida de Ixtoc-TA disminuyen drásticamente después de la inyección de gas residual, esto debido a que la mezcla tiene una mayor velocidad y el líquido tiene un mejor arrastre en la línea. 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 12. Escenarios • Oleogasoducto de 12 pulgadas, Flujo mínimo de 3 Mbd con Inyección de 3 MMpcd de gas • La inyección de gas residual provoca una menor acumulación de aceite en el ducto, lo cual se puede observar con el valor máximo de colgamiento de 0.4 en las partes más profundas del perfil ascendente. • el patrón de flujo (línea roja) es estratificado (ID = 1) con algunos baches ocasionales (ID = 3), sobre todo en la tubería ascendente a Ixtoc-A. *Perfiles de colgamiento y patrón de flujo en el ducto Patrón de flujo principalmente estratificado Colgamiento 0.2 – 0.4 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 13. Escenarios • Oleogasoducto de 12 pulgadas Flujo máximo de 9 Mbd *Flujo de gas y líquido a la llegada de Ixtoc-A La aplicación del diámetro de 12 pg transportando 9 Mbd de aceite muestra que no existe inestabilidad en la línea, por lo tanto en este caso no se requiere la aplicación de gas residual. *Presión a la salida de Ixtoc-TA La presión en la salida de Ixtoc-TA es de 14 kg/cm2 y se mantiene estable, lo cual indica que el líquido es arrastrado hacia su destino de manera eficiente. 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 14. Escenarios • Oleogasoducto de 12x24 pulgadas Flujo mínimo de 3 Mbd *Flujo de gas y líquido a la llegada de Ixtoc-A El modelo muestra el caso extremo en cuanto a flujo intermitente, ya que durante 24 h de simulación solamente se registran cinco baches de aceite llegando a Ixtoc-A, el mayor periodo improductivo es de 11 h. *Presión a la salida de Ixtoc-TA Los resultados en la salida de Ixtoc-TA muestran un aumento súbito de presión, el cual coincide con los baches de aceite en la llegada a Ixtoc-A, esta variable oscila entre 11 a 16 kg/cm2 abs. 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 15. Escenarios • Oleogasoducto de 12x24 pulgadas Flujo mínimo de 3 Mbd • El colgamiento de líquido alcanza un máximo de 0.8 en algunas zonas, esto indica que en esa parte la línea está prácticamente llena de aceite. • Predomina el flujo estratificado hasta que existe presión suficiente para formar y arrastrar un bache de líquido *Perfiles de colgamiento y patrón de flujo en el ducto Patrón de flujo principalmente estratificado, algunos baches Colgamiento 0.0– 0.8 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 16. Escenarios • Oleogasoducto de 12x24 pulgadas, Flujo mínimo de 3 Mbd con Inyección de 20 MMpcd de gas *Flujo de gas y líquido a la llegada de Ixtoc-A La baja producción y el diámetro excesivo provocan que sea requerida una cantidad de gas considerable (20 MMpcd) para el manejo 3 Mbd de aceite, lo cual hace inviable a esta opción. *Presión a la salida de Ixtoc-TA La presión en la salida de Ixtoc-TA se mantiene en su nivel mínimo 11 kg/cm2 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 17. Escenarios • Oleogasoducto de 12x24 pulgadas, Flujo mínimo de 3 Mbd con Inyección de 20 MMpcd de gas • La inyección de gas residual provoca una disminución de líquido acumulado en la línea ya que el valor del colgamiento máximo de 0.6, el cual es menor que el caso anterior. • Predomina el flujo estratificado con algunos baches esporádicos. *Perfiles de colgamiento y patrón de flujo en el ducto Colgamiento 0.0– 0.8 Patrón de flujo principalmente estratificado, algunos baches 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 18. Escenarios • Oleogasoducto de 12x24 pulgadas Flujo máximo de 9 Mbd *Flujo de gas y líquido a la llegada de Ixtoc-A Existe flujo intermitente en la llegada a Ixtoc-A causado por las excesivas dimensiones del ducto, lo cual provoca acumulación de aceite con baches ocasionales que llegan a dicha plataforma, los cuales se presentan de manera irregular y con baja frecuencia. *Presión a la salida de Ixtoc-TA La presión de envío de la producción aumenta cuando los baches ascienden a la plataforma Ixtoc-A, la presión oscila entre 11 a 16 kg/cm2 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 19. Escenarios • Oleogasoducto de 12x24 pulgadas, Flujo máximo de 9 Mbd con Inyección de 17 MMpcd de gas *Flujo de gas y líquido a la llegada de Ixtoc-A La inyección de 17 MMpcd de gas residual es una cantidad considerable si se toma en cuenta la baja producción de aceite a transportar, el flujo de aceite en la salida del ducto oscila entre 6 a 11 Mbd, a diferencia del caso sin gas residual no se presentan periodos improductivos. *Presión a la salida de Ixtoc-TA Debido a que el gas residual mejora el arrastre de aceite en la línea, la presión de envío de la producción se mantiene en 11 kg/cm2 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 20. Resultados • El análisis de los modelos de simulación en régimen transitorio permitió evaluar el comportamiento de la presión, colgamiento y patrón de flujo a lo largo del ducto, mostrándonos que en ambos escenarios se estabiliza el flujo mejorando considerablemente el transporte de la producción debido a la inyección de gas residual el cual beneficia el transporte de la producción eliminando la inestabilidad provocada por el colgamiento de líquido. • El escenario de 24 pg requiere inyección de 17 y 20 MMPCD de gas para la condición mínima y máxima de flujo respectivamente lo cual la hace inviable por la alta cantidad necesaria y para el caso del escenario de 12 pg requiere inyección de 3 MMPCD de gas solo para la mínima condición, esto aunado a la menor área disponible al flujo aumenta la velocidad de los fluidos disminuyendo la acumulación de aceite en el ducto. 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 21. Conclusiones • La inyección de gas residual es una alternativa para la solución al problema de bacheo en ductos que manejan baja producción, ya que el gas provoca un aumento en la velocidad de la mezcla, un mejor arrastre de líquidos y disminución de la acumulación de líquido en el ducto. • Se definió técnicamente como mejor escenario el envío de la producción del trípode Ixtoc-TA hacia la plataforma Ixtoc-A por medio de un oleogasoducto de 12 pg para su separación y posterior envío al Centro de Proceso Akal-C. • El ducto de 12 pg requiere menor inyección de gas para la estabilización del flujo durante el transporte (3 MMpcd), eliminando la inestabilidad provocada por el colgamiento de líquido. 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 22. Conclusiones • Las caídas de presión no limitarán la aportación de los pozos y se tendrá una operación estable sin grandes fluctuaciones de presión y gastos. • Se tendrá un solo diámetro a lo largo del ducto esto permite realizar corridas de limpieza. 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013
- 23. Agradecimientos Ing. Marcos Torres Fuentes Ing. Rafael Romero Peñaloza Por su apoyo incondicional para la realización de este estudio. 2 ° C o n g r e s o y E x p o s i c i ó n I n t e r n a c i o n a l d e LT D H 2013