Chaco M2 Cap4

Material preparado para CHACO S.A.MOD. II - CAP. IV - Pag. 1

MDULO II - CAPTULO IV - MEDICIONES DE GAS

Considerando la importancia econmica de todos los recursos que brinda un Yacimiento yla necesidad en el mercado, el gas combustible se convierte en un producto de la misma o mayorimportancia comercial que el petrleo.

Consecuentemente, el gas requiere atencin en su produccin, control, mediciones, ytratamiento. Sin la correcta medicin de los caudales de gas de cada pozo, no se pueden obtenerclculos reales de los ndices de produccin ni del volumen recuperable de las reservas.

La forma mas usual de medicin es provocando, mediante el uso de un orificio, una diferenciade presin que variar en forma proporcional al caudal que pase por el mismo. Estas variacionesde presin se registran o leen en instrumentos que permitirn el clculo o darn el resultado delvolumen en funcin de las variaciones de la temperatura, del dimetro del orificio, del dimetrodel puente de medicin y de la densidad del gas.

La primer condicin que debe cumplir un gas para que sea medible con adecuada precisin,es la ausencia de slidos y/o lquidos.

IV-I - SISTEMA DE PRESION DIFERENCIAL

Este sistema, tambin llamado Puente de Medicin (ver Figura IV-1), se encuentra ubicadoen los circuitos de flujo de instalaciones de campo, como por ejemplo a la salida de los separadoresde control y/o generales de bateras y plantas, separadores porttiles para pozos o rolos, entradaso salidas de plantas compresoras, entradas de consumo de turbogeneradores etc.

Para registrar y/o medir los valores obtenidos, se utiliza un registrador grfico o en algunoscasos sistemas electrnicos (Daniel 3000) con un programa integral que, a travs de un totalizadordigital, puede obtener toda la informacin sobre el caudal totalizado y/o instantneo, a la vezque trasmitirlo.

Figura IV-1

DANIEL 3000

IV-I-I - Elementos de Medicin

El Puente de Medicin, tiene como principal elemento al orificioy su receptculo, que puede ser una simple brida portaorificioo una vlvula tipo Daniel:

1. Daniel Junior, que al no disponer de cmara estanca,obliga a la despresurizacin del sistema para el cambio del orifi-cio.

2. Daniel Senior, que al disponer de cmara estanca, per-mite el cambio de orificio sin necesidad de quitar la presin delsistema.

En todos los casos estn equipados con conexiones antes y des-pus de la placa orificio para el correspondiente instrumento ypuntos de purga para el liquido precipitado.

Panel Solar

Trasmisor

Manifold

Traductor deTemperatura

Flujo

Figura IV-2, Equipo Daniel 3000

Fig. IV-3


Placa orificio: Se fabrican en distintos dimetros y dimensiones generales de acuerdo alas especificaciones AGA N 3. La Norma establece que el borde aguas arriba del orificio debeser construido en ngulo recto, sin contornos redondeados. Adems indica los valores de espesorque deben tener las placas para los distintos dimetros de tubera y el espesor del borde aguasarriba del orificio.

Este ltimo no deber exceder de: 1/50 del dimetro de la tubera y 1/8 del dimetro delorificio, adoptndose el menor espesor que resulte de ambos requerimientos.

Por tal motivo es que algunas placas, cuyo espesor supera el espesor requerido para elborde del orificio, son biseladas o rebajadas para lograr reducir el borde al valor establecido enla norma.

Figura IV-4 - Elemento Portaplaca

Figura IV-5


EXTRACCION DE LA PLACA ORIFICIO

a. Abrir la vlvula ecualizadora de presiones (9), mximo dos vueltas.

b. Abrir la vlvula de compuerta (8), comunica a ambas cmaras.

c. Girar el eje del pin inferior (7), levanta la placa primer tramo.

d. Girar el eje del pin superior (6), levanta la placa segundo tramo.

e. Cerrar la vlvula de compuerta (8).

f. Cerrar la vlvula ecualizadora de presiones (9).

g. Abrir la vlvula de venteo (5), queda sin presin la cmara superior.

h. Lubricar con la grasera (10), lubrica la gua.

i. Aflojar los pernos de fijacin (1), sin sacar la placa de fijacin (2).

j. Girar el eje del pin superior (6), la placa orificio al ascender suelta el conjunto empaquetadura y tapa (3, 4).

k. Sacar la pieza de fijacin (2) y el conjunto (3, 4).

COLOCACIN DE LA PLACA ORIFICIO

a. Cerrar la vlvula de venteo (5).

b. Colocar la placa orificio y girar el pin superior (6) hasta que la placa seintroduzca totalmente, sin tocar la vlvula de compuerta (8).

c. Colocar el conjunto (3, 4), la placa de fijacin (2) y ajustar los pernos (1).

d. Abrir la vlvula ecualizadora de presiones (9).

e. Abrir la vlvula de compuerta (8).

f. Girar el pin superior (6), baja la placa primer tramo.

g. Girar el pin inferior (7), asienta la placa orificio en su posicin de trabajo.

h. Cerrar la vlvula de compuerta (8).

i. Cerrar la vlvula ecualizadora de presiones (9).

j. Abrir la vlvula de venteo (5).

k. Lubricar la gua.

l. Cerrar la vlvula de venteo (5).

Tubo medidor: Lo constituye la parte recta del puente de medicin ubicado a ambos ladosde la placa orificio. Es importante que el flujo de gas circule por el tubo medidor con la menorperturbacin posible a fin de obtener mayor exactitud en la misma. Para esto se requiere unalongitud recta mnima sin restricciones a ambos lados de la placa orificio.

Estas longitudes se expresan generalmente en dimetros de la tubera de medicin y dependendel tipo y disposicin de los elementos que forman el puente de medicin (codos, reducciones,vlvulas, etc.) y de la relacin Beta.

En la publicacin N 3 de AGA se indican distintos esquemas de instalacin con susrespectivas acotaciones de distancias mnimas, las que para una relacin de Beta de 0.70, van de12 a 39 dimetros de tubera para el tramo de aguas arriba de la placa orificio y de 5 dimetrosde tubera para el tramo de aguas abajo.

Si por razones de espacio se viera reducida la posibilidad de mantener las longitudesmencionadas, se deber recurrir a un alineador de flujo, de tal manera que la exigencia deespacio libre, se reduzca a 6 dimetros.

Tal consideracin es de suma importancia, si no se la tiene en cuenta las condiciones delregistro no sern las ideales.

Para crear una diferencia de presin (que ser muy pequea) se interpone la placa conorificio concntrico, cuyo dimetro estar regido por la cantidad de gas a medir, pues tiene quegenerar un mximo de presin diferencial de acuerdo a la capacidad del registrador que seusar. En general los registradores tienen un lmite de una presin equivalente a 100 pulgadas decolumna de agua, o su equivalente de 3.5 psi.

En la Figura IV-6 se observa el comportamiento de las presiones a travs del orificio.

Figura IV-6


Otra especificacin importante de AGA, para minimizar los errores en la medicin es que larelacin entre el dimetro del orificio y el dimetro interior del tubo medidor no debe superar loslimites de 0.15 y 0.70. Esta relacin de dimetros se denomina Factor Beta.

En la siguiente tabla se indican los valores calculados de la relacin que cumplen con la condicinimpuesta por los limites 0.15 - 0.70.

As por ejemplo los dimetros de orificio mnimo y mximo que podemos utilizar en un puente detubera de 3" son respectivamente 1/2" y 2-1/8".

Accesorio para registro de temperatura: Deber ser instalado aguas abajo de la placaorificio a continuacin de la distancia mnima requerida y no ms de 20 dimetros de tuberadesde la placa (AGA N 3).

IV-I-II - Registradores

En los sistemas de medicin de gas se ha generalizado el uso de registradores que graficanen una carta circular los valores de presin diferencial, presin esttica y temperatura del perodode tiempo seleccionado (que corresponder a un giro completo del reloj impulsor de l carta) yhabitualmente puede ser de 24 horas o 7 das.

Los registros de presin y temperatura se realizan por intermedio de tres plumas.Las seales de presin esttica y temperatura son transmitidos por sistemas de similares

caractersticas a los medidores instantneos, como manmetros y termmetros. La seal depresin diferencial proviene de un conjunto de dos fuelles o diafragmas, que combinan las presionestomadas antes y despus de la placa orificio.

El rango de presin diferencial est estandarizado en 0-100 pulgadas de agua, el de presinesttica se determina por las presiones de trabajo de la instalacin, con la capacidad del tubo debourdon.

En algunos casos, y depender de las caractersticas de la medicin (sensibilidad), se puedenencontrar registradores (o fuelles) de 0-50", 0-200", 0-300" y 0-400" de agua.

Se desprende entonces la importancia de estimar con anterioridad y lo ms ajustadamenteposible, el dimetro de orificio necesario para obtener un registro diferencial cercano al 50% dela carta.

El cuidado en la habilitacin del registrador es otro de los importantes factores a tener encuenta, dado que si se aplica presin solamente en uno de los diafragmas, ste se inutilizarprovocando lecturas errneas y consecuentemente informacin que dar resultados deficientes.

Verificaciones al Poner en Servicio

Purga de las tomas: antes de realizar prctica alguna de puesta en servicio de un registrador,se deben purgar las tomas de seal y/o las conexiones de drenaje del elemento porta-orificios.

Cero de la presin esttica: Existen diferentes tipos de cartas para obtener el registro. Sedebe utilizar solo la que corresponde al registrador que se est operando. Luego deregistrar el cero con una carta borrador colocada, se debe verificar que la plumacorrespondiente coincida con el cero de la misma sin presin en el registrador. La pluma disponede un tornillo de ajuste, el que se debe girar hasta que coincida exactamente con el cero de lacorrespondiente carta o grfico.


Figura IV-7

Siempre es conveniente recurrir a un instrumentista,no obstante es importante atender a la variante deque la calibracin puede haber sido realizada enpresin absoluta o presin relativa, alternativaque es un factor del clculo.

Cero de la presin diferencial: Igual que en elpunto anterior slo que la verificacin se realizaigualando la presin en ambas cmaras, mediantela apertura de las vlvulas del manifold correspon-diente.

Amortiguador:El registrador tiene adems un tor-nillo de regulacin, para amortiguar excesivas fluc-tuaciones de la presin diferencial, el mismo est ubicado en la parte superior de la caja defuelles. En caso de ser nece-sario, debe girarse la tapaprotectora y girar el tornillohacia la derecha para amor-tiguar las fluctuaciones y ob-tener el grado deseado deamortiguacin. Esta opera-cin se debe realizar consumo cuidado de no cerrartotalmente el pasaje entre lascmaras.

Habilitacin del registra-dor: Requiere del sumo cui-dado ya recomendado parala integridad de losdiafragmas, debido a que lamayora de los registradores de presin diferencial tienen fuelles o diafragmas con una capa-cidad mxima de 250 g/cm2. Esto significa que si se supera esa presin diferencial, seinutiliza el registrador.

No debe confundirse la presin diferencial mxima admisible, con la presin de trabajo delequipo, que pueden ser de hasta140 Kg/cm2.Debe cerrarse en forma lenta y observando el recorrido de la pluma de registro diferencial.Nunca se debe instalar ni operar un registrador sin el manifold correspondiente,porque ante el menor error en la instalacin de la placa orificio, se destruir el fuelle o diafragma.

Figura IV-8

Figura IV-9


Secuencia de operacin del registrador:

1. El registrador sin usar, debe tener las

vlvulas 4 y 5 cerradas y las que tie

nen el nmero 1, 2 y 3 abiertas.

2. Cerrar la vlvula N 3.

3. Abrir lentamente la vlvula N 4.

4. Abrir lentamente la vlvula N 5

5. Cerrar lentamente la vlvula N 1 ve

rificando presin diferencial.

6. Cerrar la vlvula N 2.

Si en cualquiera de las maniobras, la

aguja registradora tiende a salirse de

escala en la parte superior, suspender

la operacin y verificar el dimetro

de la placa orificio y la posicin de

las vlvulas del by-pass.

Figura IV-10

Angularidad de las plumas: Si al habilitar el registrador, el recorrido de las plumas no coinci-diera con los arcos de las respectivas escalas del grfico, se est incurriendo en un defectodenominado de angularidad, que debe solucionar el Instrumentista porque la lectura en estascondiciones puede ser errnea.

Fluctuaciones de la diferencial: El registro ptimo se debe obtener entre el 40 y el 60 % delgrfico es decir que si fuera de 100" de agua, la pluma debe dibujar entre el N 40 y el 60 . Porotra parte lo ideal sera que la pluma dibuje una lnea pero no siempre se puede lograr, por lasvariaciones muchas veces importantes que se producen en el flujo instantneo de gas.

Un registro promedio y claro se puede lograr con el uso del tornillo para Ajuste de Fluctuaciones(o amortiguador), que se encuentra en la parte superior y central de la caja de los diafragmas.

Colores de las Plumas: generalmente los colores utilizados son verde para la temperatura, azulpara la esttica y rojo para la diferencial.

Control del Reloj: se debe verificar que est en la seleccin de tiempo adecuada, 7 das o 24horas, y en el caso de los que tienen accionamiento mecnico, no olvidar darle cuerda.

Comienzo del grfico nuevo: se debe comenzar el grfico nuevo con los siguientes datos :- N de pozo, Batera, o Sistema.- Fecha y hora de comienzo y final de la medicin.- Dimetro del puente de medicin.- Dimetro de la placa orificio.- Rangos de presin esttica, diferencial y temperatura del instrumento.

Colocar nueva carta: se debe colocar la nueva carta extremando las precauciones para el buentrato de las plumas. Como las tres son de diferente largo, por norma se hace coincidir el horariode comienzo de la medicin (o da) con el extremo de la pluma de registro de la presin esttica.

Correcto pasaje de las plumas: Se debe tener el cuidado de verificar que las plumas se en-cuentren en perfecto estado, y tengan un correcto pasaje entre ellas al cruzarse para evitarenganches que puedan arruinar el registro.

Principio de funcionamiento

El medidor-registrador de presin diferencial del instrumento, es del tipo de diafragmas o fuelles,que compara las presiones aguas arriba (alta) y aguas abajo (baja) de la placa.

El sistema constitudo por los fuelles est lleno de lquido hidrulico. Un compensador de tempe-ratura bimetlico ajusta la capacidad de dicho sistema a la variacin de volmen que experimen-ta el lquido por la temperatura ambiente.


Al actuar la presin de aguas arriba de la placa de orificio, comprime el fuelle de la cmarade alta presin, desalojando parte del lquido hidrulico a travs del orificio de comunica-cin (tornillo amortiguador), expandiendo el fuelle de rango.

La presin de aguas abajo de la placa orificio y la tensin del resorte, actuando en la cmarade baja presin, resisten la deformacin del fuelle de rango, equilibrando el movimiento ytransformndolo en un movimiento lineal en el eje de los fuelles que, trasmitido a su vez porla biela al eje de las plumas, se ve reflejado en el grfico.

EJE TRASMISORDEL MOVIMIENTO

EJE TRASMISOR

BIELATRASMISORA

TAPA DE VALVULADE AMORTIGUACION

COMPENSADORDE TEMPERATURA

SEGUROALTA PRESION

FUELLE DEALTA PRESION

VALVULA DEAMORTIGUACION

SEGURO DEBAJA PRESION

RESORTESDE RANGO

FUELLE DEBAJA PRESION

Figura IV-11

Como resultado se tendr un movimiento lineal en el eje de los fuelles, que es proporcionala los cambios de la presin diferencial, dicho movimiento es trasmitido al mecanismo de registropor el conjunto biela (brazo de vinculacin) y eje de torque.

El mximo rango de giro del eje de torque es de 8, lo que da una clara idea de la sensibilidaddel conjunto y de la fragilidad de los fuelles.

RESORTESDE RANGO

FUELLES HPBIELA

TRASMISORA

"O" RING

EJEDE

TORQUE

FUELLES LP

CAMARACOMPENSADORA

"O" RING DESEGURIDAD

REGULADOR DEPULSACIONES

Figura IV-12


Angularidad de las plumas: Si al habilitar el registrador, el recorrido de las plumas no coinci-diera con los arcos de las respectivas escalas del grfico, se est incurriendo en un defectodenominado de angularidad, que debe solucionar el Instrumentista porque la lectura en estascondiciones ser errnea.

Fluctuaciones de la diferencial: El registro ptimo se debe obtener entre el 40% y el 60% delgrfico es decir que si fuera de 100" de agua, la pluma debe dibujar entre el N 40 y el 60. Porotra parte lo ideal sera que la pluma dibuje una lnea pero no siempre se puede lograr, por lasvariaciones muchas veces importantes que se producen en el flujo instantneo de gas.

Colores de las Plumas: Generalmente los colores utilizados son verde para la temperatura, azulpara la esttica y rojo para la diferencial.

Control del Reloj: Se debe verificar que est en la seleccin de tiempo adecuada, 7 das o 24horas, y en el caso de los que tienen accionamiento mecnico darle cuerda cada vez que sereemplaza el grfico.

Comienzo del grfico nuevo: Se debe comenzar el grfico nuevo con los siguientes datos:

- N de pozo, Batera, o Sistema.- Fecha y hora de comienzo y final de la medicin.- Dimetro del puente de medicin.- Dimetro de la placa orificio.- Rangos de presin esttica, diferencial y temperatura del instrumento.

Colocar grfico nuevo: Al colocar el nuevo grfico, extremar las precauciones para el buentrato de las plumas. Como las tres son de diferente largo, por norma se hace coincidir elhorario de comienzo de la medicin (o da) con el extremo de la pluma de registro de lapresin esttica.

Correcto pasaje de las plumas: Se debe tener el cuidado de verificar que las plumas tengan uncorrecto pasaje entre ellas al cruzarse para evitar enganches que puedan arruinar el registro.

IV-II - CLCULO DEL CAUDAL DE GAS

Antes de comenzar el desarrollo de la ecuacin de clculo, es necesario realizar las siguien-tes observaciones:

a) Todos los coeficientes son tomados del Manual AGA NX 19 para Gas Natural, librede aire, Co2 y H2S.

b) Se considera la generalizacin del uso de los registradores con rango diferencial de100 de agua. En casos de contar con diferentes rangos como ser los Barton de50, 200, 300 y 400 de agua, se debe ajustar la ecuacin en tal sentido.

c) Como se detalla ms adelante, y para simplificar el clculo de campo, se descartanalgunos factores por ser muy prximos a 1, asumiendose se valor para el producto, sin realizar variaciones de importancia en el resultado final.

d) Los valores hw y Pf, son dados por el registrador, presin diferencial (en Pulg. deagua) y presin esttica relativa (en Bar) a la cual hay que agregar la presin atmosfrica en el momento de la medicin.

Ecuacin:

Q = C hw x (Pf + Atm.)

Q : Caudal en las condiciones de referencia (CFT/h).C : Coeficiente de flujo a traves del orificio.hw : Presin diferencial en pulgadas de agua (a 60 F).Pf : Presin de flujo (esttica absoluta) en Psia.

Donde:

C = Fu x Fb x Fg x Ftf x Y x Fpv x Fm x Fr

Siendo:

Fu : Factor de Conversin de Unidades para las condiciones de referencia deseadas ( Tabla N1 ).

Fb : Factor Bsico de Orificio, incluyendo la relacin Beta (Tabla N2).Fg : Factor de Gravedad Especfica del Gas ( Tabla N3 ).Ftf : Factor de Temperatura de Flujo, ya sea en C o F ( Tabla N4 ).Y : Factor de Expansion referido a la presin de flujo o esttica, cuyo valor

es prximo a 1 si la misma es tomada aguas arriba de la placa, o igual a 2 si es tomada aguasabajo (aqui se desestima por ser prximo a 1).

Fpv: Factor de Compresibilidad, obtenido del producto de otros cuatro fac-tores, por densidad de tabla, por temperatura de curva, por presin de separacin de curva;luego se lleva el Fpv resultante a la temperatura deseada con otra tabla (tambin se desestimapor ser prximo a 1 y no afectar mayormente el resultado de campo).


14,73 pb

460 x tb 520

Fm : Factor de ajuste Manomtrico (se desestima por ser igual a 1 al usarse un medidor con sistema de fuelle).

Fr : Factor de Reynolds ( se considera 1 para el clculo desestimndoselo).

EXPLICACIONES DE : Fu (Ftb/Fpb) - Fb - Fg - Ftf - Y - Fpv - Fm - Fr

Fu (ver Tabla N 1): Es un factor introducido para facilitar el clculo, dependiendo de lascondiciones de referencia y de las unidades utilizadas.

Fu = 1 considerando 14, 73 psia. y 60 F, dando el resultado en pi cbico hora. Como aveces se utilizan otros sistemas de referencia y unidades, el valor Fu es obtenido de lasiguiente manera:

Fu = Fpb x Ftb x coeficiente de unidad

Donde:

Fpb: Es el coeficiente de presin de referencia, si sta presin tiene por valor 14,73 psia.,Fpb ser igual a 1; si sta presin (pb) es diferente de 14,73 psia. ser:

Fpb = (pb en psia.)

Ftb: Es el coeficiente de temperatura de referencia, si sta temperatura es de 60 F, Ftb serigual a 1, si sta temperatura (tb) es diferente de 60 F ser:

Ftb = (tb en F)

Coeficiente de Unidad: Depende del sistema de unidades empleado y las condiciones dereferencia necesarias para el clculo del caudal.Por ejemplo: Para condiciones de 14,73 psia. y 60 F, buscando un resultado expresado enpi cubico da, tendremos:Fu = 1 x 1 x 24 = 24

Fb (ver Tabla N 2): Es el factor de base del orificio, en funcin de:

d = dimetro del orificio deprimgeno

520

460 + temp. en F

288,556

273,2 + temp. en C

Fg = 1

gravedad

Ftf (ver Tabla N 4): Es el factor de ajuste por la temperatura de fluencia del gas, elmismo puede ser dado en grados Centgrados o en Fahrenheit, puesto que la tabla doblepermite traducir y obtener el factor necesario. Siempre tomando como temperatura dereferencia 60 F lo que determina la unidad:

60 F = 1 = Ftf

Se calcula de la siguiente manera:

D = dimetro exacto del portaorificioEl valor final es dado por la tabla en la interseccin de las lineas representadas por los valores dy D; suponiendo el mismo condiciones de base de 14,73 psia. a 60 F, un gas de densidad 1,una temperatura de flujo de 60 F, un nmero de Reynolds infinito y un caudal expresado en picubico hora. Los factores Fu, Fg, Ftf y Fr, tienen en cuenta y ajustan condiciones diferentes.

Fg (ver Tabla N 3): Es el factor de ajuste por gravedad especfica del gas, donde:

Dados Centgrados ........... Ftf =

Dados Fahrenheit .............. Ftf =

Y (aqu desestimado): Es el coeficiente de expansin de la presin de flujo de gas oesttica, segn sea tomada aguas arriba del orificio (Y tiende a 1) o aguas abajo del mismo(Y tiende a 2). El coeficiente de expansin tiene en cuenta ambas situaciones y su correc-cin por tablas en cada caso. Para utilizar sas tablas se debe conocer d, D, hw, Pf, R(constante universal segn las unidades tomadas) y T (temperatura en K o R).

Fpv (aqu desestimado): Es el coeficiente de supercompresibilidad del gas, se obtienecon la combinacin de la densidad del gas, la temperatura de separacin en F y la presinde separacin relativa en psi, con lo que se pueden interpretar los grficos. Este factoraumenta casi directamente (de all su importancia), con el aumento de cualquiera de las


variantes mencionadas.

Fm (aqu desestimado): Es el factor manomtrico. Cuando se utiliza un manmetrodiferencial de mercurio, se debe corregir el pequeo error que provoca el peso de la colum-na de gas sobre el mercurio. Como se ha generalizado el uso de registradores provistos defuelles, siendo aparatos de indole mecnico que no contienen columna de mercurio, sedesestima Fm considerandoselo de valor 1.

Fr (aqu desestimado): Si bien el factor Fb supone un nmero de Reynolds infinito, elcoeficiente Fr es un factor de correccin por un nmero de Reynolds definido dentro de lascondiciones de fluencia.

Observaciones: En la presente situacin se han despreciado factores de correccin parauna ajustada medicin del caudal de gas, con la sola intencin de facilitar las operaciones decampo, no se recomienda en ningn caso descartar tales factores para la medicin de gran-des caudales, altas presiones de fluencia o mediciones que requieran mayor precisin.

EJERCICIO DE CALCULO DEL CAUDAL DE GAS

DATOS:

- Presin Diferencial 60 de agua- Presin Esttica 50 psi- Dimetro del Puente 4- Dimetro de Placa Orificio 2- Temperatura promedio del gas 60 F- Gravedad especfica del gas 0.6- Resultado expresado en m3/da

PROCEDIMIENTO

Q = C hw x (Pf + Atm)

C = Fu x Fb x Fg x Ftf

1. En la Tabla N1, se obtiene que para las condiciones normales de referencia en elmedio local de 60 F y 14,73 psi, pretendiendo obtener un resultado en m3/da:Fu = 0.6796

2. En la Tabla N2, se obtiene que para un orificio de 2 (renglon 2.000) y un puente de4 (columna 4.026), el factor sera:

CONDICIONES DE REFERENCIAUNIDADES 60 F 0 C 15 C 15 C

14,73 psia 760 mmHg* 760 mmHg* 750 mmHg*pi cubico/h 1 0,9483 1,0004 1,0137pi cubico/d 24 22,76 24,009 24,329m3 / hora 0,02832 0,02685 0,02833 0,0287m3 / da 0,6796 0,6445 0,6799 0,6889

* Mercurio a 32 F

Fb = 842.12

3. En la Tabla N3, se obtiene que para una Gravedad Especfica de 0.6 setiene:

Fg = 1.2910

4. En la Tabla N4, se verifica que para 60 F, en razn de que se valor es coincidentecon el de las Condiciones de Referencia:

Ftf = 1.000

Reemplazando:

Q = Fu x Fb x Fg x Ftf hw x (Pf + Atm)

Q = 0.6796 x 842.12 x 1.2910 x 1.000 60 x (50 + 14,73)

Q = 46.044,85 m3/da

TABLA N 1

Para la obtencin del Factor Fu


TABLA N 2

Para la obtencin del Factor Fb

Dimetro de Dimetro interno del Portaorificios, D en pulgadas Dimetro deorificio d, 2,067 3,068 4,026 5,761 6,065 orificio d,

en pulgadas (3,65 lb/ft) (7,58 lb/ft) (10,79 lb/ft) (28,58 lb/ft) (18,97 lb/ft) en pulgadas0.250 (12,711) (12,705) (12,683) 0.2500.375 28,428 (28,376) (28,348) 0.3750.500 50,521 50,292 (50,224) (50,182) (50,178) 0.5000.625 79,311 78,625 78,421 (78,296) (78,287) 0.6250.750 115,14 113,56 113,08 (112,75) (112,72) 0.7500.875 158,47 155,14 154,27 153,63 (153,56) 0.8751.000 210,22 203,54 201,99 200,96 200,85 1.0001.125 271,70 259,04 256,33 254,72 254,56 1.1251.250 345,13 322,03 317,45 314,95 314,72 1.2501.375 433,50 393,09 385,51 381,70 381,37 1.3751.500 (542,26) 472,96 460,79 455,03 454,57 1.5001.625 562,58 543,61 535,03 534,38 1.6251.750 663,42 634,39 621,79 620,88 1.7501.875 777,18 733,68 715,44 714,19 1.8752.000 906,01 842,12 816,13 814,41 2.0002.125 (1052,5) 960,48 924,07 921,71 2.1252.250 (1223,2) 1089,9 1039,5 1036,3 2.2502.375 1231,7 1162,6 1158,3 2.3752.500 1387,2 1293,8 1288,2 2.5002.625 1558,2 1433,5 1426,0 2.6252.750 1746,7 1582,1 1572,3 2.7502.875 (1955,5) 1740,0 1727,5 2.8753.000 (2194,9) 1907,8 1891,9 3.0003.125 2086,4 2066,1 3.1253.250 2276,5 2250,8 3.2503.375 2479,1 2446,8 3.3753.500 2695,1 2664,9 3.5003.625 2925,7 2876,0 3.6253.750 3172,1 3111,2 3.7503.875 3435,7 3361,5 3.8754.000 3718,2 3628,2 4.0004.250 (4354,8) (4216,6) 4.2504.500 (4900,9) 4.500

Los ptimos valores para Beta estan entre 0,30 y 0,65. Se recomiendan valores que no excedan 0,15 a 0,75.Los factores encerrados entre parntesis indican que quedan fuera de lo recomendado.

T A B L A N 3

Para la obtencin del Factor Fg

Gravedad 0.000 0.002 0.004 0.006 0.0080.550 1.3484 1.3460 1.3435 1.3411 1.33870.560 1.3363 1.3339 1.3316 1.3292 1.32000.570 1.3245 1.3222 1.3199 1.3176 1.31530.580 1.3131 1.3108 1.3086 1.3063 1.30410.590 1.3019 1.2997 1.2975 1.2953 1.29320.600 1.2910 1.2888 1.2867 1.2846 1.28250.610 1.2804 1.2783 1.2762 1.2741 1.27200.620 1.2700 1.2680 1.2659 1.2639 1.26190.630 1.2599 1.2579 1.2559 1.2539 1.25200.640 1.2500 1.2480 1.2461 1.2442 1.24230.650 1.2403 1.2384 1.2365 1.2347 1.23280.660 1.2309 1.2290 1.2272 1.2254 1.22350.670 1.2217 1.2199 1.2181 1.2163 1.21450.680 1.2127 1.2109 1.2091 1.2074 1.20560.690 1.2039 1.2021 1.2004 1.1986 1.19600.700 1.1952 1.1935 1.1918 1.1901 1.18940.710 1,1868 1.1851 1.1834 1.1818 1.18020.720 1.1785 1.1769 1.1752 1.1736 1.17200.730 1.1704 1.1688 1.1672 1.1656 1.16400.740 1.1625 1.1609 1.1593 1.1578 1.15620.750 1.1547 1.1532 1.1516 1.1501 1.14860.760 1.1471 1.1456 1.1441 1.1426 1.14110.770 1.1396 1.1381 1.1366 1.1352 1.13370.780 1.1323 1.1308 1.1294 1.1279 1.12650.790 1.1251 1.1237 1.1222 1.1208 1.11940.800 1.1180 1.1166 1.1152 1.1139 1.11250.810 1.1111 1.1097 1.1084 1.1070 1.10570.820 1.1043 1.1030 1.1016 1.1003 1.09900.830 1.0976 1.0963 1.0950 1.0937 1.09240.840 1.0911 1.0898 1.0885 1.0872 1.08500.850 1.0846 1.0834 1.0821 1.0808 1.07960.860 1.0783 1.0771 1.0758 1.0746 1.07330.870 1.0721 1.0709 1.0696 1.0684 1.06720.880 1.0660 1.0648 1.0636 1.0624 1.06120.890 1.0600 1.0588 1.0576 1.0564 1.05530.900 1.0541 1.0529 1.0518 1.0506 1.04940.910 1.0483 1.0471 1.0460 1.0448 1.04370.920 1.0426 1.0414 1.0403 1.0392 1.03810.930 1.0370 1.0358 1.0347 1.0336 1.03250.940 1.0314 1.0303 1.0292 1.0281 1.02700.950 1.0260 1.0249 1.0238 1.0228 1.02170.960 1.0206 1.0196 1.0185 1.0174 1.01640.970 1.0153 1.0143 1.0132 1.0122 1.01120.980 1.0102 1.0091 1.0081 1.0071 1.00600.990 1.0050 1.0040 1.0030 1.0020 1.00101.000 1.0000


IV-III - USO DE LA REGLA DANIEL

Continuando con el tipo de mediciones de gas generalizadas, de placa orificio o presindiferencial, y considerando la labor del Operador como una tarea de campo donde muchasveces no se dispone de los medios o la tecnologa cercana para elaborar clculos exactos, soninteresantes las opciones rpidas aunque aproximadas, para as poder optimizar los resultadosfinales de las mediciones.

Con tal finalidad, se desarrollar el manejo de la regla Daniel, herramienta utilizada pormuchos aos en los campos petroleros para aproximar resultados en forma inmediata e in situ.

IV-III-I - Estimacin del caudal

Se pueden suponer valores de lectura promedio de registro en la carta, como los siguientespara el desarrollo de un ejemplo:

- Presin diferencial 60 de agua.- Presin esttica 50 psi.- Dimetro del puente 4- Dimetro de placa orificio 2- Temperatura promedio del gas 60F- Gravedad especfica del gas 0.6

Procedimiento

1. En la regla Daniel se desplaza la regla inferior hasta hacer coincidir b = 0.50 con laflecha indicativa correspondiente a orificios con bridas.

2. Se desplaza luego la regla intermedia hasta hacer coincidir el valor de la temperatura del gas (60F) con el valor de la gravedad especfica (0.6) que est indicado en laregla inferior.

3. Manteniendo la regla intermedia en sa posicin, se desplaza la regla superior hastahacer coincidir el dimetro del puente (4), con el valor de la presin esttica (50psi) que est indicado en la regla intermedia.

4. Buscando en la escala fija superior el valor de la presin diferencial (60), en correspondencia con ste se puede leer en la regla (1) el caudal de gas de 70000 pi3/hora.

5. Finalmente se multiplica por 0.68 para obtener m3/da: 47600 m3/da

Se podr observar que los valores del ejerci-cio, son los mismos que se utilizaron para elejemplo de la obtencin del caudal de gas porclculo en ste mismo captulo.

Es tambin posible entonces, realizar unacomparacin de resultados a fines de co-rroborar la aproximacin de la presenteprctica.

Es importante mencionar que la regla de cl-culo Daniel se utiliza solamente cuando sedesea estimar el caudal de gasoperativamente y donde no se requiere muyalta exactitud.

Para obtener un clculo mas preciso se de-ben integrar varios factores de correccin enun clculo ms complejo.

Para uso del Supervisor se dispone de pro-gramas donde es calculado el caudal en basea los datos suministrados.

Generalmente se tiene un programa base paracada puente instalado..

IV-III-II - Seleccin del dimetro delorificio a utilizar

Con la regla Daniel se puede seleccionar undimetro de orificio que permita obtener unregistro de presin diferencial en un rangodeterminado.

De esta manera se evita probar con distintosorificios hasta encontrar el que d el valordiferencial deseado.

Para ello se deben conocer los siguientesdatos:


1. Caudal estimado de gas a medir, en pi3/hora.2. Dimetro del puente.3. Presin esttica del sistema, en psi.4. Temperatura de la corriente de gas ( se puede adoptar un valor promedio Ej. 60F).5. Gravedad especfica del gas (normal 0.6 aproximado).

Suponiendo los siguientes datos para el ejemplo:

- Caudal estimado = 17000 m3/da = 17.000 m3/da x 1/0.68 = 25000 pi3/hora- Dimetro del puente = 4- Presin del sistema = 30 psi- Valor de presin diferencial deseado = 50 de agua.

Procedimiento

1. Desplazar la regla superior (1) y hacer coincidir el valor de 25000 pi3/hora (flowrate) con el valor de la presin diferencial deseada (50) que est indicado en laescala superior.

2. Desplazar la regla intermedia (2) hasta hacer coincidir el valor de la presin delsistema 30 psi (gauge pressure) con el dimetro del puente (4) que est indicadoen la regla superior.

3. Se desplaza la regla inferior (3) haciendo coincidir el valor de la gravedad especifica del gas (0.6) con el valor de la temperatura (60F) que est indicada en la reglaintermedia.

4. Con la regla (1) en esa posicin se lee el valor de la relacin Beta en la escalasuperior de la misma: 0.35.

5. Finalmente se busca en la tabla de Beta , para un puente de 4 de dimetro nominal,el valor mas aproximado es 0.341, encontrando que el orificio que le correspondees de 1 3/8 de dimetro.

Si no se posee la tabla a mano para el punto cinco, slo se debe multiplicar el valor del puente enpulgadas (4") por el valor obtenido de Beta (0.35), lo que resultar en milsimas de pulgadacomo 1.400, siendo 1.375 el equivalente a 1 3/8".

IV-IV - SISTEMA ABIERTO

Tambin llamado Mtodode Pitot, de Presin Estabilizadao Well Tester, es el sistemanormalmente utilizado para lamedicin de venteos de gas enpozos y a campo (casing), enbajos caudales y presiones..

El procedimiento se realizamediante un porta orificio terminaltipo Merla que consistesimplemente de un niple con unaplaca orificio adecuada para quese obtenga antes del orificio, unregistro de presin estabilizada de25 a 30 PSI.

Este registro se obtiene conun registrador grfico tipoFoxboro, Barton, Dallas o similar. De no disponer de un registrador, la lectura se podr hacercon un manmetro del rango adecuado usando la presin ya estabilizada siempre que se mantengainalterable durante ms de 24 horas.

IV-IV-I - Estimacin del Caudal

El medidor consiste en un niple con conexin en un extremo para roscarlo al lateral delcasing y en el otro extremo se enrosca el portaorificios. En el cuerpo tiene una conexin paratomar la presin del flujo de gas.

El medidor de orificio Well Tester que generalmente se utiliza, es marca Merla de 2 dedimetro y el juego de orificios que se emplea normalmente tienen los siguientes dimetros: 1/8- 1/4 - 3/8 - 1/2 - 3/4 - 1.0 - 1 1/4

Merla fabrica tambin medidores well tester de otras dimensiones pero no son de usocomn, pues con el citado se puede llegar a medir aproximadamente 28000 m3/da.

El instrumento registrador de presin esttica, puede registrar dicha presin en pulgadas deagua, pulgadas de mercurio, o en psi.

En esta seccin se incluyen las tablas de capacidad, con presiones en pulgadas de agua,pulgadas de mercurio, y en psi, asi como tablas de los factores de correccin por temperatura y

MEDIDOR DE ORIFICIOFigura IV-13


gravedad especifica del gas, utilizadas para el calculo de los caudales cuando se usa un medidorwell tester de 2.

1. Con el dimetro del medidor, dimetro de orificio y presin del registro, se buscaen las tablas de capacidad el caudal del gas que est expresado en miles de pi3/da.

2. Se buscan los factores de correccin por temperatura y gravedad especfica del gasen las Tablas.

3. El caudal de gas real se calcula, y es:

Caudal de tablas de capacidad x factor por temperatura x factor de gravedad especfica.

Ejemplo:

- Medidor well tester 2- Dimetro de orificio 1- Presin registrada 18 de agua.

En las Tablas de Capacidad se encuentra: Q de Gas = 110.000 pi3/daLos valores indicados en las Tablas de Capacidad son para las condiciones de gravedad espe-cifica de 0.6 y 60F de temperatura.

Si en ste ejemplo el gas tiene una gravedad especifica de 0.72 y una temperatura igual a 70F,se obtendr:

De Tablas Factor de correccin por temperatura = 0.9905 Factor de correccin por gravedad especfica = 0.9129

En consecuencia el caudal de gas real sera:

Q = 110.000 pi3/da x 0.9905 x 0.9129 = 99.465 pi3/da.

Para expresar ese valor en m3/da, multiplicar por 0.0283

99465 x 0.0283 = 2814.8 m3/da.

Consideracin del GOR

Si se deseara hacer la determinacin de la relacin gas-petrleo o GOR con el ejemplo anteriorse debe medir el petrleo producido por el pozo.

Supongamos de 10 m3/da, tendramos:

2814.8 ( m3/da ) m3 gas GOR = = 281.48 10 ( m3/da ) m3 oil


Medidor MERLA 2" - Caudal : Mpie3/daBasado en : 14.65 psi, 60F-Gr. Esp: 0.60


FACTOR= 520460+T

FACTOR CORRECCION TEMPERATURA

FACTOR= 0.60Gr.Esp.

FACTOR CORRECCION GRAVEDAD ESPECIFICA

GE GE


IV-V - SISTEMA DE MASA-DENSIDAD

IV-V-I - Principios de funcionamiento

Bsicamente ya se ha visto el funcionamiento de los sensores o caudalmetros msicos en elcaptulo de mediciones de lquidos. Esta nueva tecnologa para la industria del petrolera, estambin aplicable para la medicin de los gases que la integran. De hecho existen las experienciasms variadas en otras industrias que lo corroboran, como por ejemplo la aplicacin prctica enel expendio de GNC en las estaciones de venta de ese producto.

La medicin tradicional volumtrica de gases generalizada, requiere la conversin acondiciones "standard" o "normales" del gas. Esta conversin, hace necesarias mediciones precisasde la presin y temperatura del gas, as como un conocimiento de su composicin, lo que involucraentonces la medicin de al menos tres variables, incrementndose de este modo las potencialesfuentes de error.

Cualquier pequeo error en la medicin de estas variables se traduce en una lectura devolumen standard (masa) impreciso. Un error normal para esta medicin es de un 1 a 3 %utilizando tecnologa tradicional.

Como el volumen standard es bsicamente una unidad de masa, la medicin directa de lamasa ofrece un mtodo de mayor precisin. Eliminando la conversin a condiciones standard onormales, se reducen las potenciales fuentes de error en la medicin y de este modo se mejora laprecisin de la medicin del caudal.

Por intermedio de un caudalmetro msico, se puede llegar a lograr una precisin de 0.52% del caudal msico real.

Los equipos de medicin msicos instalados en lnea, proporcionan alta precisin y midendirectamente el caudal msico y la densidad de los gases.

Tradicionalmente, los gases sehan medido utilizando tcnicasvolumtricas, tales como presindiferencial, medidores de turbina y,ms recientemente, utilizandocaudalmetros vortex y ultrasnicos.Debido a la naturaleza compresiblede los gases, el uso de la tecnologavolumtrica tradicional precisa decompensacin para las fluctuacionesen la densidad del gas.

La densidad del gas se utiliza

Figura IV-14

para pasar el caudal volumtrico medido a caudal volumtrico en condiciones standard ynormalmente, se requiere la medicin de presin esttica, temperatura y composicin (o semide directamente utilizando un densmetro de gas).

El caudal volumtrico standard (scfm o Nm3/h) es bsicamente una unidad de masa; lamedicin directa del caudal msico utilizando la tecnologa Coriolis, elimina la necesidad demedir esa temperatura, presin esttica, composicin y densidad.

Como las reacciones qumicas se realizan segn el nmero de moles o segn la masa(volumen standard), y como los gases se comercializan por masa (volumen standard), pareceinteresante poder medir la masa directamente.

La medicin directa del caudal msico de gases es entonces, intrnsecamente ms exactaque la del caudal volumtrico, que lleva las correspondientes correcciones para pasar a lascondiciones standard.

Un medidor de sta naturaleza, puede medir simultneamente caudal msico, densidad enlnea y temperatura para asegurar un control de calidad continuo y una transferencia de gasesexacta.

La medicin de la densidad del gas tambin puede utilizarse en algunas aplicaciones paradeterminar la concentracin de una corriente de gas de dos componentes. Si se conoce el pesomolecular del gas y ste es relativamente constante, las seales de salida del transmisor puedenprogramarse en unidades de volumen standard.

Figura IV-15


IV-V-II - Caractersticas

Debido a su diseo, los sensorescarecen de partes mviles dentro de los tubosde medicin que ofrezcan resistencia al pasodel fluido. Llegndose a lograr precisiones enla medicin de 0,5 % del caudal msicoinstantneo, y una precisin en la densidaddel gas de 0,002 g/cc.

El medidor (sensor) puede ser instaladoen diferentes orientaciones, incluyendotuberas verticales. No son necesarios tramosrectos de tubera, por otra parte el medidorse ve poco afectado por la orientacin y porlas turbulencias del gas.

No es necesaria una recalibracin paralos diferentes fluidos y la calibracin defbrica con agua sirve para la medicin degas.

Se alcanzan rangos de utilizacin de100:1 dentro de la zona de calibracindependiendo de la aplicacin, y en un rangoque va desde 25 a 1450 psi (0,7 a 100 bar).Encontrndose modelos hasta 3000 psi (200bar).

Se puede disponer de varios tamaos de sensores que van desde 1/4" hasta 3" (6 mmhasta 80 mm), para caudales de gas superiores a 53000 Nm3/h (30000 scfm) o 68000 kg/h(2500 lb/ mm) dependiendo de la presin de entrada.

En el cuadro inferior se observan algunos valores y modelos que existen en el mercado.

MDULO II - CAPTULO IV - MEDICIONES DE GASIV-I - SISTEMA DE PRESION DIFERENCIALIV-I-I - Elementos de MedicinIV-I-II - Registradores

IV-II - CLCULO DEL CAUDAL DE GASIV-III - USO DE LA REGLA DANIELIV-III-I - Estimacin del caudalIV-III-II - Seleccin del dimetro del orificio a utilizar

IV-IV - SISTEMA ABIERTOIV-IV-I - Estimacin del Caudal

IV-V - SISTEMA DE MASA-DENSIDADIV-V-I - Principios de funcionamientoIV-V-II - Caractersticas

Chaco M2 Cap4

Documents

Transcript of Chaco M2 Cap4