Manual de operaciones de un oleoducto by Jonathan Barrios

MANUAL DE OPERACIONES DE UN OLEODUCTO

FREYDI BELTRAN VARGAS KATHERINE CARMONA VARGAS

CORPORACION INTERNACIONAL DEL PETRÓLEO “COINSPETROL” ESCUELA DE PRODUCCIÓN Y FACILIDADES DE SUPERFICIE VILLAVICENCIO - META

MANUAL DE OPERACIONES DE UN OLEODUCTO

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR EL TÍTULO TÉCNICO EN: PRODUCCIÓN DE POZOS DE PETRÓLEO Y FACILIDADES DE SUPERFICIE.

FREYDIBELTRAN VARGAS KATHERINE CARMONA VARGAS

CORPORACION INTERNACIONAL DEL PETRÓLEO “COINSPETROL” ESCUELA DE PRODUCCIÓN Y FACILIDADES DE SUPERFICIE VILLAVICENCIO - META

NOTA DE ACEPTACIÓN

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DIRECTOR DE ESCUELA

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VILLAVICENCIO – META MAYO DE 2010

DEDICATORÍA

Dedicamos este trabajo y toda nuestra carrera técnica, primero que todo a Dios por ser quien nos ha acompañado en este proceso, brindándonos las fuerzas necesarias para continuar luchando día tras día y seguir adelante rompiendo todas las barreras que se nos presentan en el camino. Les agradecemos a nuestros padres ya que gracias a ellos somos quien somos hoy en día, son los que nos brindan ese cariño y calor humano necesario, son los que han velado día y noche por nuestra salud, nuestros estudios, nuestra alimentación, nuestra educación entre otras cosas, son ellos a quien les debemos todo, horas de consejos, de regaños, reprimendas, de tristezas y de alegrías de las cuales estamos seguros que las han hecho con todo el amor del mundo para formarnos como unos seres integrales y de las cuales nos sentimos extremadamente orgullosos.

AGRADECIMIENTOS

Primero que todo doy gracias a DIOS por todo lo que me ha brindado en estos años de vida. A quienes desde el inicio de mi vida me llevaron por un buen camino, y aunque es una forma mínima de agradecer por todo su esfuerzo y dedicación, solo quiero que sepan que todos mis logros son sus logros. Gracias a mis padres y mis hermanos que me han brindado todo su apoyo durante mis estudios y aun en los momentos difíciles supieron motivarme para seguir adelante. A los que me apoyaron y confiaron en mí para lograr este objetivo, gracias a todos mis familiares y amigos. A nuestro director del proyecto, Gustavo Ramírez quien mostro mucho interés, por su tiempo y dedicación en la asesoría del presente trabajo y en especial por sus consejos. Edith Katherine Carmona Vargas Doy gracias a Dios, a mis queridos y adorados padres por el apoyo que me brindaron durante este tiempo de estudio y a todas las demás personas que me brindaron su ayuda ya que sin ellos hubiera sido muy difícil continuar con mi estudios, a la Corporación Internacional del petróleo y en especial a la técnica de producción en pozos de petróleo por brindarme la oportunidad de obtener conocimientos básicos sobre el tema. A todos y cada uno de los docentes que me impartieron su cátedra, en gran parte es por ellos que adquirí sus conocimientos sobre la carrera de técnico en producción. A los ingenieros que tomaron parte del jurado para realizar mi sustentación y por su tiempo en la revisión de este trabajó. Freidy Beltrán Vargas

CONTENIDO PAG. GLOSARIO INTRODUCCION 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………………... 2. JUSTIFICACION……………………………………………………………... 3. ANTECEDENTES………………………………………………………….... 4. ALCNACES Y LIMITACIONES…………………………………………….. 5. OBJETIVOS………………………………………………………………….. 5.1. Objetivo general………………………………………………………… 5.2. Objetivo especifico……………………………………………………… 6. METODOLOGÍA…………………………………………………………....... 7. MARCO TEORICO…………………………………………………………... 7.1. Historia del oleoducto…………………………………………………… 7.2. Definición de oleoducto………………………………………………… 7.3. Diseño de oleoducto…………………………………………………….. 7.4. Otros aspectos del diseño……………………………………………… 7.5. Operación de un oleoducto………………………………………….. 7.6. Características principales del sistema de transporte por oleoducto…………………………………………………………………....... 8. PROBLEMAS EXISTENTES EN UN OLEODUCTO…………………….. 8.1. Tipos de corrosión………………………………………………………. 8.1.1. Corrosión interna………………………………………………… 8.1.2. Corrosión bajo depósitos……………………………………….. 8.1.3. Corrosión bacteriana……………………………………………. 8.2. PROBLEMAS CAUSADOS POR LAS PARAFINAS………………… 8.2.1. Causas de depositación de parafina……………………………… 8.2.2. Como remover la parafina………………………………………..... 8.2.3. Remoción física……………………………………………………… 8.2.4. Remoción química…………………………………………………... 8.3. PROBLEMAS DE ANOMALIAS DE FABRICACIÓN………………... 8.3.1. Ampollas……………………………………………………………… 8.3.2. Marcas de expansores……………………………………………… 8.3.3. Ovalidad……………………………………………………………… 8.3.4. Laminación o inclusión……………………………………………… 8.3.5. Fusión incompleta…………………………………………………… 8.4. PROBLAMAS DE ABOLLADURAS…………………………………… 8.4.1. Abolladuras planas………………………………………………….. 8.4.2. Abolladuras con concentrador de esfuerzos……………………... 8.4.3. Abolladuras dobles………………………………………………….. 8.4.4. Abolladuras que afectan soldadura……………………………….. 8.5. PROBLEMAS DE INCRUSTAMIENTO………………………………. 8.5.1. Métodos de control de incrustamiento……………………………. 9. MANTENIMIENTO DEUN OLEODUCTO…………………………………. 10. EQUIPOS UTILIZADOS PARA LALIMPEZA DE OLEODUCTOS……. 10.1. Pigs convencionales…………………………………………………...

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10.1.1. Pigs limpiadores…………………………………………………. 10.1.2. Pigs selladores…………………………………………………... 10.1.3. Pigs cilíndrico…………………………………………………….. 10.1.4. Pigs esféricos……………………………………………………. 10.1.5. Pigs de espuma…………………………………………………. 10.1.6. Pigs sólidos………………………………………………………. 10.1.7. Pigs calibradores………………………………………………… 10.1.8. Pigs de perfil……………………………………………………... 10.1.9. Pigs de diámetro doble…………………………………………. 10.1.10. Pigs especiales………………………………………………….. 11. PIGS GEOMETRICO………………………………………………………. 12. PIGS MAGNETICO………………………………………………………… 13. PRUEBAS REALIZADAS A TUBERIAS…………………………………. 13.1. Pruebas radiográficas…………………………………………………. 13.2. Gammagrafía…………………………………………………………... 13.3. Inspección con líquidos penetrantes………………………………… 13.4. Inspección ultrasónica………………………………………………… 14. PROTECCION CATODICA PARA TUBERIAS…………………………. 14.1. Fundamento de la protección catódica……………………………… 14.2. Sistema de protección catódica…………………………………….... 14.3. Características de un ánodo de sacrificio…………………………… 14.4. Tipos de ánodos……………………………………………………….. 15. PLAN MAESTRO DE MANTENIMIENTO………………………………. 16. INSPECCION DE CONSTRUCCION Y MANTENIMIENTO DE UN OLEODUCTO……………………………………………………………………. 17. CONCLUSIONES…………………………………………………………... 18. BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………...

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CONTENIDO DE IMÁGENES Pág. Imagen 1. Pensilvania a mediados de 1982…………………………………… Imagen 2. Buque transportador de crudo por estados unidos……………….. Imagen 3. Primer oleoductos diseñado a base de madera…………………... Imagen 4. Estación de bombeo de oleoducto…………………………………. Imagen 5. Diseño de oleoducto con sus diferentes válvulas de control…….. Imagen 6. Estación de control de línea de flujo……………………………….. Imagen 7. Crudo pesado…………………………………………………………. Imagen 8. Crudo extra pesado…………………………………………………... Imagen 9. Limpieza realizada en oleoducto……………………………..…….. Imagen 10. Tubería de acero……………………………………………………. Imagen 11. Tubería galvanizada………………………………………………… Imagen 12. Tubería a base de vidrio……………………………………………. Imagen 13. Tubería corroída en su interior a causas de las BRS…………… Imagen 14. Tubería corroída internamente microbiológicamente…………… Imagen 15. Taponamiento a causa de parafinas……………………………… Imagen 16. Sistema de recirculación para aplicación de productos químicos……………………………………………………………………………. Imagen 17. Problemas en tubería debido a su fabricación…………………... Imagen 18. Rotura en la línea de flujo a causa de fatiga de la tubería……... Imagen 19. Rotura de tubería a causa de presión o por taponamiento en la línea………………………………………………………………………………… Imagen 20. Soldadura realizada a tubería con grietas en superficie………... Imagen 21. Incrustación debido a carbonato de calcio……………………….. Imagen 22. Mantenimiento de oleoducto enterrado bajo la superficie……… Imagen 23. Pigs limpiadores de cepillos……………………………………….. Imagen 24. Pigs de discos selladores o cilíndricos…………………………… Imagen 25. Pigs cilíndricos………………………………………………………. Imagen 26.Pigs esféricos de diferente material se encuentran solubles, inflable, espuma de poliuretano…………………………………………………. Imagen 27. Pigs de espuma a base de poliuretano…………………………… Imagen 28. Esquema de pigs de espuma en operación……………………… Imagen 29. Pigs de diferentes estructuras y tamaños………………………... Imagen 30. Supervisión de la línea en caso de anomalía geométrica……… Imagen 31. Reparación de tubería utilizando pigs geométricos……………... Imagen 32. Corrida de pigs magnéticos en tubería…………………………… Imagen 33. Pigs magnéticos de cepillo………………………………………… Imagen 34. Operarios soldando la unión de tubería………………………….. Imagen 35. Inspección realizada a la línea de flujo con líquidos penetrantes para verificar que no tengan aberturas en el contorno de la tubería………………………………………………………………………………. Imagen 36. Detección de fallas en soldadura de la línea de flujo…………… Imagen 37. Operarios realizando la protección catódica a la tubería……….. Imagen 38. Realizando protección galvánica a punto de control de la línea de flujo………………………………………………………………………………

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Imagen 39. Ánodos de magnesio……………………………………………….. Imagen 40. Cinta adhesiva de zinc para protección catódica………………... Imagen 41. Ánodos de aluminio utilizados en estructuras inmersas en el mar…… Imagen 42. Relleno Backfill con ánodos de zinc y magnesio………………..

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GLOSARIO

 Abolladura: es un fenómeno de inestabilidad elástica que afecta a elementos estructurales bidimensionales cuando estos se someten a tensiones de compresión según su plano o superficie media.

 Acido: es considerado tradicionalmente como cualquier compuesto químico que, cuando se disuelve en agua, produce una solución con una actividad de catión hidronio mayor que el agua pura, esto es, un pH menor que 7. Los ácidos pueden existir en forma de sólidos, líquidos o gases, dependiendo de la temperatura. También pueden existir como sustancias puras o en solución.

 Acidificación: La técnica de bombear una forma de ácido hidroclorhídrico dentro del pozo para agrandar el espacio de los poros en las rocas que contienen aceite, en esta forma se incrementa el flujo de aceite y su recuperación.

 Alquitrán: es una sustancia bituminosa, grasa, oscura y de olor fuerte, que se obtiene de la destilación de ciertas materias orgánicas, principalmente de la hulla, turba, huesos y de algunas maderas resinosas.

 Aluminio: Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales.1 En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas).

 Ánodo: Elemento emisor de corriente eléctrica, es el electrodo en el cual Ocurre el fenómeno de oxidación.

 Ánodo galvánico o de sacrificio. Es el metal con potencial de oxidación Más electronegativo que el ducto por proteger y que al emitir corriente de protección, se consume.

 API: es una medida de densidad que describe cuán pesado o liviano es el petróleo comparándolo con el agua.

 Asfalto: es un material viscoso, pegajoso y de color negro, usado como aglomerante en mezclas asfálticas para la construcción de carreteras, autovías o autopistas. También es utilizado en impermeabilizantes. Está presente en el petróleo crudo y compuesto casi por completo de bitumen.

 Bacteria: Las bacterias son los organismos más abundantes del planeta. Son ubicuas, encontrándose en todo hábitat de la tierra, creciendo en el suelo, en manantiales calientes y ácidos, en desechos radioactivos, 1 en las profundidades del mar y de la corteza terrestre.

 Biocidas: Los biocidas pueden ser sustancias químicas sintéticas, naturales o de origén biológico o de origen físico y están destinados a destruir, contrarrestar, neutralizar, impedir la acción o ejercer un control de otro tipo sobre cualquier microorganismo considerado nocivo para el hombre.

 BRS: bacterias sulfato reductoras.  Carbonato de calcio: es un compuesto químico, de fórmula CaCO3. Es una sustancia muy abundante en la naturaleza, formando rocas, como componente principal, en todas partes del mundo y es el principal componente de conchas y esqueletos de muchos organismos.

 Corrosión: Es el proceso de naturaleza electroquímica, por medio del cual los metales refinados retornan a formar compuestos (óxidos, hidróxidos, etc.) termodinámicamente estables debido a la interacción con el medio.

 Crudos ácidos: son aquellos que contienen cantidades apreciables de sulfuros de hidrogeno u otros compuestos azufrados reactivos, mientras que los otros tienen menos azufre son conocidos como dulces.

 Crudo pesado: Crudo pesado se ha definido como cualquier licuado de petróleo con un índice API inferior a 20 °,1 lo que significa que su densidad es superior a 0.933. Este resultado del petróleo crudo pesado es una degradación por estar expuesto a las bacterias, el agua o el aire, como consecuencia, la pérdida de sus fracciones más ligeras, dejando atrás sus fracciones más pesadas.

 Dispersantes: es un aditivo que se utiliza para lograr que un soluto tenga distribución y dispersión en un solvente.

 Diablo: Dispositivo con libertad de movimiento que es insertado en el ducto, para realizar funciones operacionales, de limpieza e inspección.

 Diablo de Limpieza: Es un dispositivo para limpieza, eliminar aire y para verificar dimensiones interiores del tubo.

 Diablo Geómetra: Dispositivo que se utiliza para verificar la existencia de abolladuras, dobleces y ovalamientos en el ducto.

 Electrolito: Es un medio líquido o sólido capaz de conducir corriente eléctrica por el movimiento de iones, se refiere al terreno o al agua en contacto con un ducto metálico enterrado y/o sumergido.

 Fibra de vidrio: es un material fibroso obtenido al hacer fluir vidrio fundido a través de una pieza de agujeros muy finos y al solidificarse tiene suficiente flexibilidad para ser usado como fibra.

 Gammagrafía: Radiografía industrial realizada mediante radiación gamma.  Gas: es una fuente de energía no renovable formada por una mezcla de gases ligeros que se encuentra frecuentemente en yacimientos de petróleo, disuelto o asociado con el petróleo o en depósitos de carbón.

 Grieta: Hendidura o abertura pequeña en la pared del ducto.  Hidrocarburo: son compuestos orgánicos formados únicamente por átomos de carbono e hidrógeno.

 Incrustaciones: una incrustación está determinada por la temperatura, características salinas y presión.

 Inhibidor: son moléculas que se unen a enzimas y disminuyen su actividad. Puesto que el bloqueo de una enzima puede matar a un organismo patógeno o corregir un desequilibrio metabólico.

 Inhibidor de Corrosión. Es un compuesto químico inorgánico u orgánico, que al inyectarse al interior de los ductos forma una película entre la pared metálica y el medio corrosivo disminuyendo la velocidad de corrosión interior.

 oleoducto: Son los sistemas de transporte que tienen por objeto enviar petróleo crudo y asociado con otros hidrocarburos, entre una estación de recolección o una estación de almacenamiento y las terminales.

 Parafinas: se obtiene a partir del petróleo, de los esquistos bituminosos o del carbón. El proceso comienza con una destilación a temperatura elevada, para obtener aceites pesados, de los que por enfriamiento a 0° C, cristaliza la parafina, la cual es separada mediante filtración o centrifugación. El producto se purifica mediante cristalizaciones, lavados ácidos y alcalinos y decoloración.2 Las refinerías de petróleo normalmente producen parafina.

 Petróleo: es una mezcla heterogénea de compuestos orgánicos, principalmente hidrocarburos insolubles en agua. También es conocido como petróleo crudo o simplemente crudo.

 Protección catódica: Es el procedimiento eléctrico para proteger los ductos enterrados y/o sumergidas contra la corrosión exterior, la cual consiste en

establecer una diferencia de potencial para que las convierta en cátodo mediante el paso de corriente directa proveniente del sistema seleccionado.

 Pruebas radiográficas: están se realizan en tubería en especial en soldaduras para verificar que no hayan grietas.

 Rayos x: designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las películas fotográficas. La longitud de onda está entre 10 a 0,1 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz.

 Relleno Backfill: Para mejorar las condiciones de operación de los ánodos en sistemas enterrados, se utilizan algunos rellenos entre ellos el de Backfill especialmente con ánodos de Zinc y Magnesio, estos productos químicos rodean completamente el ánodo.

 Sedimentos: es el proceso por el cual el material sólido, transportado por una corriente de agua, se deposita en el fondo del río, embalse, canal artificial.

 Soldadura: Es una unión de metales producida por calor a temperatura apropiada, seguida de soldificación, con o sin aplicación de presión y con o sin el metal de aporte en la soldadura de arco eléctrico, el metal de aporte debe tener un punto de fusión igual o mayor al del metal base.

 Solvente: aquella sustancia que permite la dispersión de otra en su seno. Es el medio dispersante de la disolución. Normalmente, el disolvente establece el estado físico de la disolución, por lo que se dice que el disolvente es el componente de una disolución que está en el mismo estado físico que la disolución. También es el componente de la mezcla que se encuentra en mayor proporción.

 Turbulencia: es un régimen de flujo caracterizado por baja difusión de momento, alta convección y cambios espacio -temporales rápidos de presión y velocidad.

 Viscosidad: es la principal característica de la mayoría de los productos lubricantes. Es la medida de la fluidez a determinadas temperaturas.

 Wire line: refiere generalmente a él cablegrafiar tecnología usada por los operadores de pozos del aceite y de gas para bajar los dispositivos del equipo o de la medida en bien para los propósitos de intervención bien y evaluación del depósito.

INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo se enfatiza la importancia de la limpieza en tuberías de transporte de hidrocarburo. En los sistemas de tuberías de transporte de hidrocarburos es frecuente que se formen obstrucciones al flujo, debido a las mismas características del flujo, como por ejemplo en tubería de gas húmedo es normal encontrar líquidos que obstruyan el flujo, parafinas en sistema de tubería de aceite, o incrustaciones si una tubería de gas o de petróleo transporta agua. Estas obstrucciones pueden originar grandes problemas como la disminución de la producción, necesidad de mayor presión de bombeo, grandes acumulaciones de impurezas y corrosión en la tubería por presencia de agua. La limpieza de tubería es un proceso importante en la industria petrolera debido a los beneficios que se obtiene después de realizar dicha operación, con la finalidad de retirar depósitos de impurezas que con el paso del tiempo corren el riesgo de taponarse y reducir la eficiencia del oleoducto. Las causas más comunes para realizar una operación de limpieza en sistemas de transporte de hidrocarburos, son: antes de empezar la operación en una línea nueva de producción, cuando es evidente que existe gran acumulación de parafinas, cuando en una línea de operación declina la producción, cuando baja la eficiencia del sistema, cuando se necesita mayor energía para el bombeo de los fluidos, cuando se tiene gran porcentaje de impurezas, cuando existe presencia de corrosión por la acumulación de agua en las tubería.