Seminario Generadores de Vapor y DHSG

DANIELA ANDREA OSORIO GONZALEZLUIS FELIPE MENDOZA VARGAS

MSC.ME SAMUEL FERNANDO MUÑOZ NAVARRO

METODOS DE RECOBROI SEMESTRE DE 2015

SEMINARIO:UNIDADES DE GENERACIÓN DE VAPOR Y DOWN HOLE STEAM

GENERATION

GRUPO D19

1.INTRODUCCIÓN

2.UNIDADES DE GENERACIÓN DE VAPOR

2.1.Generalidades de los generadores de vapor

2.2.Clasificación

2.3.Componentes de un generador de vapor

2.4.Descripción del proceso

2.5. Especificaciones de un generador de vapor

2.6.Requerimientos de diseño para los generadores de vapor

2.7. Mantenimiento

AGENDA

2.8. Eficiencia de un generador de vapor

2.9. Problemas en la generación de vapor

3.DOWN HOLE STEAM GENERATION

3.1.Generalidades

3.2.Ventajas/desventajas

3.3.Clasificación según presion de combustion

3.3.1.Generadores de vapor de contacto directo

3.3.1.Generadores de vapor de contacto indirecto

4. CUADRO COMPARATIVO ENTRE GENERADORES DE SUPERFICIE Y DE FONDO

DE POZO

5.CONCLUSIONES

6.BIBLIOGRAFIA

GENERADORES DE VAPOR

El generador de vapor es un equipo que

permite convertir el agua en vapor

húmedo suministrándole energía en forma

de calor

Son usados en los procesos de

inyección de vapor en la

industria petrolera

Fuente: Beltrán Suarez, Jesús. “Análisis e Interpretación de Yacimientos Sometidos a Inyección Continua de Vapor Mediante Analogías”. Universidad Industrial de Santander. 2004.

GENERALIDADES DE LOS GENERADORES DE VAPOR DE UN

CAMPO PETROLERO

Los generadores de vapor de un campo petrolero pueden generar cerca de un 80% de

vapor de calidad.

Estas unidades son seguras de operar bajo condiciones de

operación continuas.

El generador es totalmente autónomo , equipado con los

controles necesarios y la instrumentación para

monitorear

CLAS

IFIC

ACIO

N

Generadores de Vapor Estáticos

Generadores de Vapor Móviles

Fuente: www.clipartpanda.com

LOS GENERADORES DE SUPERFICIE SE CLASIFICAN EN :

LOS ESTÁTICOS


LOS MÓVILES


Sistema de combustible del generador


COMPONENTES DE UN GENERADOR DE VAPOR

Controles y equipos auxiliares

Bomba para agua de alimentación


Calentador para agua de alimentación

Serpentín de la zona de convección


Zona radiante y quemador


DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

La figura es un típico generador de vapor de un campo petrolero mostrando el sistema de alimentación de agua, el sistema de combustión de aire, y los asociadoscontroles e instrumentación.

PROCESOS DE UN GENERADOR DE VAPOR

Editada de: García,S. “Handbook de Vapor” , Capitulo 6 ,Generación de Vapor. 2006

ESPECIFICACIONES DE LOS GENERADORES DE VAPOR

ESPECIFICACIONES GENERADO ESTATICO

GENERADOR MOVIL

TipoGenerador de paso único con serpentín

de flujo en serie

Generador de paso único con serpentín

de flujo en serie

Calidad de Vapor 75%-85% 75%-85%

Calor Generado 50 MMBTU/hr 25MMBTU/hr

Consumo Promedio 80-90 gal/min 42-49 gal/min

ESPECIFICACIONES GENERADO ESTATICO GENERADOR MOVIL

Temperatura de Operación 550ºF 550ºF

Eficiencia de Operación 80%-90% 80%-90%

Presión de Operación 1050 psi 1050 psi

Combustible requerido 1.5 MMPC/D O,7 MMPC/D

Datos tomados de la tesis: “Aplicación Software para la Evaluación Económica de Proyectos de Inyección de Vapor”,Silvia Rey Gomez - Johnnie Velasco Orjuela .2007

Debe estar preparada para instalaciones al aire libre con una mínima protección climática y en los climas más

severos.

Debe ser fácilmente portable para reubicarla en diferentes sitios.

En gran parte debe operar sin supervisión con una mínima atención del operador.

REQUERIMIENTOS DE DISEÑO PARA LOS GENERADORES DE VAPOR DE UN CAMPO PETROLÍFERO

Debe soportar la dureza del agua de

alimentación

Debe tener la capacidad de

producir vapor en la calidad que se

desee

Debe operar eficientemente a

altas presiones de vapor. Fuente: www.midilk.com

MANTENIMIENTO DE UN GENERADOR DE VAPOR

La API recomienda las siguientes sesiones de mantenimiento:

Inspección mensual Inspección anual

Una típica eficiencia térmica de un generador de vapor oscila entre le 80% y el 85% y con un diseño especial puede exceder el 90%.

EFICIENCIA DE UN GENERADOR DE VAPOR

Eficiencia térmica

=Calor liberado por la quema–Calor perdido del alrededor

Calor liberado por la quema de combustible

PROBLEMAS EN LA GENERACIÓN DE VAPOR

Perforación en la tubería

Sobrecarga de vapor en la

unidad

Formación y acumulación de

sarro

Precipitación de ácidos y

ensuciamiento

OTRAS FALLAS

Falla en motores por sobre carga

de hollín

Falla prematura en

partes rotantes y sopladores

Desgaste por

contacto con fluidos

Daño en el revestimiento

aislante

DOWN HOLE STEAM GENERATION

El DHSG tiene el propósito de superar las limitantes del generador convencional:

1. Perdidas de calor en líneas y pozos

2. Emisiones de escape.

3. Llegar formaciones de profundas.

(3000 ft con tubería no aislada y no mayor a 5000 ft con tubería aislada)

Los DHSG permiten la re inyección de gases de combustión con

vapor , eliminando así los problemas de

emisión asociados a la generación en

superficie.

Requieren menos

combustible y menos aire de

combustión que un generador de

superficie

Perdidas de calor significativamente menores.

Reducción de poluciones

Es aplicable en costas y en ambientes árticos

Tiene el potencial de funcionar en pozos mas profundos

Los gases de combustión inyectados tienen el potencial de mejorar el recobro

Eliminan la necesidad de sistemas de superficie

VEN

TAJA

S

• Poca flexibilidad pues solo sirve en el pozo en que es instalado, los generadores de superficie pueden adaptarse a varios pozos

• Su capacidad de salida es limitada• Su mantenimiento es mas costoso• La corrosión es su mayor problema• Posee frecuentes fallas de empaque• Para tasas mas altas de inyección de vapor, requieren una mas alta

inversión de capital• Compresiones de aire son necesarias para evitar una caída del

generador en una eventual falla.

DESVENTAJAS

CLASIFICACIÓN SEGÚN LA PRESION DE COMBUSTION

Son aquellos que utilizan combustión para generar el vapor. Tienen gran complejidad en cuanto a su instalación y

funcionamiento. Esto se debe que requieren de varias tuberías de alimentación ,así como del manejo de gases de combustión.

GENERADORES DE

COMBUSTIÓN

Generadores de Vapor de Fondo de Pozo de Baja

Presión o Indirectos

Generadores de Vapor de Fondo de Pozo de Alta

Presión o Directos

CLASIFICACIÓN SEGÚN LA PRESIÓN DE COMBUSTIÓN

• La energía es transferida al agua a través de intercambiadores de calor, así, el proceso de combustión es conducido a una presión menor que el proceso de inyección.

• Los pozos mas pequeños en los que el generador pude ser colocado son de 10 pulgadas de diámetro.

• Los productos de combustión son regresados a la superficie donde son limpiados.

I. Generadores de Vapor de Fondo de Pozo de Baja Presión

GENERADOR DE VAPOR DE FONDO DE POZO DE BAJA PRESIÓN

Fuente: García,S. “Handbook de Vapor “Capitulo 6 ,Generación de Vapor.

Combustible

Aire

IGNICIONAgua

Intercambio de Calor

Gases de Emisión

Intercambio de calor

Agua PrecalentadaVaporPresurización

GENERADOR DE VAPOR DE FONDO DE POZO DE BAJA PRESIÓN

• La eficiencia térmica en el generador de baja presión es extremadamente alta. Estos entregan más que el 90% de la energía disponible en la formación. En comparación con un generador convencional de superficie que entrega solo un 65% de la energía a la formación.

• El mayor inconveniente de estos generadores de baja presión es su largo tamaño y sus gases de emisión que son similares a un sistema de superficie.

GENERADOR DE BAJA PRESIÓN

Tasa de calor (MMBTU/hora) 10-20

Presión de Inyección (psia) 1000-2500

Profundidad (ft) 2500-5000

Combustible Diésel numero 2

Calidad de vapor (%) 85

Emisiones Normal

Presión de Combustión (psia) 100

Tamaño mínimo de la cubierta (in) 11-3/4

Longitud del generador (ft) 60

PARAMETROS TIPICOS DE OPERACIÓN PARA UN GENERADOR DE VAPOR DE FONDO DE POZO DE BAJA PRESION


II. Generadores de Vapor de Fondo de Pozo de Alta Presión

•El vapor es producido con el contacto directo de los gases de combustión de alta presión

•El tamaño total del generador es considerablemente más pequeño y permite su instalación en existentes pozos de inyección.

•Los productos de la combustión son inyectados en la formación

GENERADOR DE VAPOR DE FONDO DE POZO DE ALTA PRESIÓN


Aire

Combustible

Aire Presurizado

Aire PresurizadoAgua

Vapor

GENERADOR DE VAPOR DE FONDO DE POZO DE ALTA PRESIÓN

La eficiencia térmica total de un generador de vapor de fondo de pozo de alta presión esta cerca al 80%.

Mayores problemasDificultad

en controlar la presión de

combustión

Frecuente falla en el empaque

Corrosión

Fuente: benquinmantenimientos.wordpress.com

Tasa de calor (MMBTU/hora) 10-20

Presión de Inyección (psia) 1000-3000

Profundidad (ft) 2500-5000

Combustible Diésel numero 2

Calidad de vapor (%) 80

Emisiones Muy pocas

Tamaño mínimo de la cubierta (in) 7

Longitud del generador (ft) 60

TIPICOS PARAMETROS DE OPERACIÓN PARA UN GENERADOR DE VAPOR DE FONDO DE POZO DE ALTA PRESION


GENERADOR DE VAPOR DE FONDO DE POZO DE ALTA PRESION

TENER EN CUENTA QUE:

Estos generadores requieren prolongados periodos de pruebas.

Una alta eficiencia térmica no se traduce en ahorro , debido al precio del combustible del compresor.

La profundidad es un factor decisivo (>4000 ft )Fuente: www.dibujosa.com

III. Generadores de Vapor de Fondo de Pozo de Alta Presión Oxigenada.

Se puede lograr de dos formas

Mayor eficiencia térmica

Disminución de costos

Un Compresor de menor tamaño

Mejorar la reducción de

viscosidad

Retirar el nitrógeno del aire inyectado Inyectar oxigeno puro

Logrando así:

Fuente: H,Carolyne. Sandia Natl. Laboratories .“A Comparative Evaluation of Surface and Downhole Steam Generation Techniques”.1982

“EFICIENCIA TERMICA VS

PROFUNDIDAD DEL YACIMIENTO”

PARA UN DHSG

PARA TENER EN CUENTA

Las aplicaciones de los generadores de vapor de fondo de pozo están limitadas a:

Situaciones especiales como la inyección continua

de vapor

Los yacimientos de crudo pesado

en AlaskaOffshore

GENERADORES DE SUPERFICIE vs GENERADORES DE FONDO DE POZO

GENERADOR DE SUPERFICIE

GENERADOR DE FONDO DE POZO

Emisiones

Profundidad

Perdidas de calor

Combustible

Aire

Costo

Versatilidad

Factor de Recobro

CONCLUSIONES

• Para tomar la decisión de implementar un proyecto de recuperación por inyección de vapor se debe tener en cuenta el análisis de los equipos necesarios, para cumplir con los requerimientos del proyecto. Por lo tanto, siendo los generadores de vapor uno de los elementos que mas impacto tienen sobre la rentabilidad en este tipo de proyectos, es importante conocer las especificaciones, ventajas y desventajas de los diferentes tipos de generadores de vapor, para medir su viabilidad en el desarrollo del proyecto .

• Los generadores de vapor mas utilizados en la industria petrolera son los generadores de superficie debido a su factibilidad . En primer lugar Las unidades de 25 MMBtu / hr se utilizan como unidades móviles y en cuestiones del diseño han probado ser los más óptimos de los sistemas de generación de vapor. En tanto las unidades de 50 MMBtu / hr proporcionan vapor de una central, lo que simplifica las plantas de tratamiento del agua y el combustible .

• Los generadores de vapor de fondo son una alternativa que llama la atención en la industria petrolera ,debido a su alto factor de recobro y a su buena adaptación en lugares hostiles , en donde los generadores convencionales tienen limitaciones. Pero debido a la gran cantidad de problemas que estos presentan y su poca versatilidad ,los han puesto en segundo plano y son usados exclusivamente en situaciones de inyección muy particulares.

BIBLIOGRAFIA

• BELTRAN SUAREZ, JESUS. Análisis e Interpretación de Yacimientos Sometidos a Inyección Continua de Vapor Mediante Analogías . Trabajo de Grado. Universidad Industrial de Santander. Escuela de Ingeniería de Petróleos. 2004

• MUÑOZ,S. ,MONTES,E., PACHECO,H., DELGADILLO,C., BARRIOS,W. Aplicación de Nuevas Tecnologías Para la Recuperación de Crudo Pesado en Yacimientos Profundos.2009

• H,Carolyne. Sandia Natl. Laboratories .“A Comparative Evaluation of Surface and Downhole Steam Generation Techniques”.1982

• Skavis Coporation . Generadores de Vapor Por Recuperación Mejorada de Petróleo.

• García,S. “Handbook de Vapor “Capitulo 6 ,Generación de Vapor.

• S. Singh, D. Nguyen ,D. Wong. The Commercial Viability and Comparative Economics of Downhole Steam Generators in Alberta. October 1988.

• http://petrowiki.org/Facilities_for_steam_generation.

¿PREGUNTAS?

Documents

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