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simulacion hidraulica

1. WORKSHOP SEPTIEMBRE 2020: GASODUCTOS PIPEPHASE ® Pipeline Network Design

2. Alcance del adiestramiento El adiestramiento con el simulador PIPEPHASE comprende las siguientes fases: Overview del Simulador. Paquetes y herramientas asociadas a Gasoductos. Pasos previos e información requerida para armar una simulación. Paso a paso en la introducción de la información. Como Correr una Simulación. Interpretación, Análisis y Presentación de los Resultados . PIPEPHASE:

3. ¿Que es este Software? PIPEPHASE® Modela rigurosamente el flujo multifásico (petróleo, gas y agua) en estado estacionario, con el poder y la flexibilidad para simular aplicaciones de campo en fases de diseño u operación, mediante la variación de parámetros claves. Predice los perfiles de presión, temperatura, y hold -up de líquidos en pozos, líneas de flujo, sistemas de tuberías de recolección, transferencia y despacho, pozos, bombas, compresores, separadores y otras instalaciones . Algunas aplicaciones especiales tales como, análisis nodal y rentabilidad en pozos petroleros, Gas- Lift o corridas de herramientas por tuberías, amplían el rango de aplicación . PIPEPHASE:

4. Alcance Global PIPEPHASE:

5. PIPEPHASE: Overview del Simulador Dónde Encontrarlo: Pantalla Principal Click en una nueva simulación

6. PIPEPHASE: Overview del Simulador Escribimos el nombre al archivo de nuestra nueva simulación: WORKSHOP

7. PIPEPHASE: Overview del Simulador Seleccionamos un tipo de simulación: Modelo de Redes

8. PIPEPHASE: Overview del Simulador C omposicional: se define como mezclas de componentes puros en una proporción definida, PIPEPHASE calculará la partición de fases siempre que lo exijan las condiciones del proceso. Sin embargo, se puede asumir que el fluido es una sola fase en todo momento, reduciendo así el tiempo que se tarda en resolver el cálculo de equilibrio vapor-líquido (flash). Composicional / BlackOil : permite una entrada composicional selectiva para el análisis e informes provenientes de análisis de propiedades. Gas y Líquido: cuando son no composicionales PIPEPHASE los asume como son monofásicos. Blackoil : es un modelo de dos fases, con dominio liquido . Gas condensado: es un modelo de dos fases, con dominio gaseoso.

9. PIPEPHASE: Overview del Simulador Seleccionamos las fases en Composicional: Multifásico Riguroso Seleccionado previamente un fluido composicional: En función de la data disponible o la instrumentación en campo, seleccionamos las unidades Petroleum

10. PIPEPHASE: Overview del Simulador Confirmamos la configuración que tendrá la simulación

11. PIPEPHASE: Overview del Simulador Comenzamos con la carga de los Componentes presentes en nuestro gas: (Este paso solo es requerido al seleccionar Fluidos Composicionales) De acuerdo al tipo de componentes que se tenga ( Component Family ) se seleccionará por separado los componentes específicos y al tener completa la lista dar click en OK

12. PIPEPHASE: Overview del Simulador Verificamos que todos los componentes seleccionados estén en nuestra lista y damos click en OK

13. PIPEPHASE: Overview del Simulador PIPEPHASE por defecto genera un set de propiedades; sin embargo, en editar podemos seleccionar el que más se adapte a nuestro fluido y las condiciones PVT del Proceso a simular Seleccionando el paquete Termodinámico: Normalmente los modelos más usados en sistemas de gas natural son Peng -Robinson y SRK . Importante tener tildado Water Decant para así calcular la solubilidad del agua en la fase hidrocarburo, el exceso será una tercera fase.

14. PIPEPHASE: Overview del Simulador Cualquier paso que se ha dado hasta ahora puede ser modificado desde la pestaña General

15. PIPEPHASE: Overview del Simulador A continuación ya estamos preparados para comenzar a introducir la información asociada a nuestra simulación, no si antes conocer el código de colores usado el Flowsheet Adicionalmente a lo indicado en la Nota: El color Gris representa que esa parte de la simulación esta desactivada y no esta disponible

16. PIPEPHASE: Overview del Simulador Estructura de la simulación en el Flowsheet : La estructura de simulación esta conformada por Fuentes y Sumideros desde donde parte y hacia donde llega el flujo de fluido, interconectados por links y estos a su vez son conectados y direccionados por uniones o Junctions : Uniones (Junction) Fuente ( Source ) Sumidero ( Sink ) Link Link Los Link no disponen botón en la barra de herramientas, éstos son generados al unir mediante arrastre del mouse (con el botón derecho presionado) las Fuentes, U niones o Sumideros entre sí.

17. PIPEPHASE: Overview del Simulador Estructura de la simulación en el Flowsheet : Fuentes ( Sources ) : Dando click al boton y posicionándolo en el flowsheet ya tenemos una Fuente lista para ingresarle los datos, para lo cual daremos doble click en la misma y se nos presenta el siguiente dialogo: Es mandatorio indicar datos de presión, temperatura, flujo (másico, molar o volumétrico) y la composición del fluido. De manera opcional se podrá cambiar el nombre de la fuente, y escoger el paquete termodinámico en caso de tener mas de uno.

18. PIPEPHASE: Overview del Simulador Estructura de la simulación en el Flowsheet : Sumideros ( Sink ) : Dando click al boton y posicionándolo en el flowsheet ya tenemos un Sumidero listo para ingresarle los datos, para lo cual daremos doble click en el mismo y se nos presenta el siguiente dialogo: Es mandatorio indicar datos de presión, y flujo másico. De manera opcional se podrá cambiar el nombre del sumidero, y escoger el paquete termodinámico en caso de tener mas de uno.

19. PIPEPHASE: Overview del Simulador Estructura de la simulación en el Flowsheet : Uniones ( Junctions ) : Dando click al boton y posicionándolo en el flowsheet ya tenemos una Unión lista para interconectar Fuentes, Sumideros u otras Uniones. Se podrá dar doble click en el mismo y se nos presentará el siguiente dialogo: De manera opcional se podrá introducir un valor estimado de presión, así como un valor de temperatura ambiente en caso de que la unión estuviese en el subsuelo. Se puede también cambiar el nombre de la Unión, y escoger el paquete termodinámico en caso de tener mas de uno.

20. PIPEPHASE: Overview del Simulador Estructura de la simulación en el Flowsheet : Links: serán generados al unir mediante arrastre del mouse (con el botón derecho presionado) las Fuentes, Uniones o Sumideros entre sí, en el sentido del flujo. Se podrá dar doble click en el mismo y se nos presentará el siguiente dialogo: A partir de la paleta de accesorios que se dispone a la derecha del dialogo, se deberá ir armando en el ambiente de simulación lo indicado en los planos con vista isométrica: Distancias Elevaciones Diámetros Entre otros.

21. PIPEPHASE: Overview del Simulador Estructura de la simulación en el Flowsheet : Links: Incorporar Links a nuestra simulación es bastante sencillo, basta con dar click derecho en una Fuente u otro objeto y manteniendo presionado el botón arrastramos y soltamos el botón en un sumidero o cualquier Unión de interés : Dar click y mantener Soltar click Arrastramos

22. PIPEPHASE: Paquetes y herramientas asociadas a Gasoductos El flujo de gas a través de tuberías se modela de manera rigurosa ya sea un gas monofásico, mezcla con condensado o de manera composicional, determinando variaciones de presión y temperatura a lo largo del recorrido, que permite realizar análisis que desencadenen acciones en el campo, siendo las mas comunes: Incorporación o retiro de aislamiento en tuberías debido a la transferencia de calor con el medio circundante (agua, aire, suelo). Adición o ajuste de dosis de inhibidores de hidratos, partiendo de curvas de envolvente de fases e hidratos. Dimensionamiento de slugcatcher mediante la predicción y cuantificación de líquidos formados al simular lanzamiento de herramientas ( pigging o sphering ).

23. PIPEPHASE: Pasos previos e información requerida para armar una simulación Como información mínima necesaria para cargar al simulador se requiere: Características del Gas: Composición Propiedades Bulk del gas (monofásico): Gravedad especifica, Gamma del gas ( Ƴ ) y concentración de contaminantes (N 2 , CO 2 , H 2 O, otros). Variables del proceso y ambientales: Presión Temperatura Flujos Detalles de Tubería: Ruta y Perfil Topográfico para campo traviesa o plano en vista isométrica para detalles dentro de Planta . Diámetros, material, ubicación (aéreo o enterrado), aislamientos.

24. PIPEPHASE: WORKSHOP De manera didáctica las etapas… Paso a paso en la introducción de la información. Como Correr una Simulación. Interpretación, Análisis y Presentación de los Resultados . Serán presentadas como simulaciones para la resolución de problemas cotidianos en la Industria : Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado. Ejercicio N°2 Hidratos y determinación de slugging en riser Ejercicio N°3 Corrida de Herramientas Pigging y sphering

25. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design Un oleoducto obsoleto será utilizado para servicio de gas. Un compresor de cinco etapas está disponible y se instalará en la entrada de la tubería. El oleoducto presenta un terreno accidentado y está enterrado 36 pulgadas debajo de la superficie. La mayor parte de la tubería tiene 1,5 pulgadas de aislamiento con una conductividad térmica de 0.0116 BTU / hrft 2 -F ; s in embargo, una parte de la tubería no está aislada . En esta simulación, PIPEPHASE calcula la pérdida de calor hacia los alrededores (es decir, suelo ). Solicitud de simulación: Representación esquemática del gasoducto y las nuevas facilidades para transporte de Gas Compresor / Enfriador

26. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design Que información se dispone: No se tiene composición del gas, solo se conoce que es un gas seco: Gravedad especifica: 0,93 / Ƴ =1,3 % CO 2 =0,2 Temperatura del gas=97 °F Para un gas seco seleccionamos Fluido monofásico tipo Gas

27. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design La presión de entrega del gas es de 600 psig , mientras que solo puede ser despachado a 375 psig , por lo cual hay en sitio un compresor de 5 etapas (la primera con 76% eficiencia) con una potencia de 27.0000 Hp. Se requiere que el gas entre al gasoducto a una temperatura de 100 °F, para ello, hay a la salida del compresor un enfriador con capacidad para 500 MMBTU/ hr . La temperatura del suelo es de 50 °F promedio. El perfil topográfico, así como el diámetro interno, espesor de tubería y espesor de aislante de cada sección es conocido: Que información se dispone: Perfil Topográfico, P ipinng Data Las variables de proceso conocidas son las siguientes:

28. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design El esquema de simulación estará conformado por una Fuente y un Sumidero, los cuales estarán unidos por un Link, en el cual se cargara la información del Compresor, Enfriador y la tubería. Paso a paso en la carga de Información: * : Como estrategia de Simulación se fijarán las presiones tanto en la Fuente como en el Sumidero, ya que se desea conocer el flujo de gas que podemos transportar en el gasoducto. * *

29. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design Paso a paso en la carga de Información:

30. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design Paso a paso en la carga de Información: Compresor Enfriador

31. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design Paso a paso en la carga de Información: Compresor Multi etapas:

32. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design Paso a paso en la carga de Información: Enfriador ( Cooler ):

33. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design Paso a paso en la carga de Información: Tubería (pipe):

34. En el panel se puede observar las diferentes iteraciones que se realizan hasta encontrar una solución. En caso de alcanzar el numero especificado de iteraciones y el simulador no encuentra solución, entonces aparecerá un aviso “ Solution not reached ”. En nuestro caso a la 5 ta iteración se encontró solución. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design Como Correr una Simulación . Debemos observar el panel que el numero de incógnitas debe ser igual a las condiciones de borde.

35. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design Revisión de los resultados… Existen diversas maneras de verificar los resultados: la primera de ellas y las rápida de visualizar es en el mismo Flowsheet , para ello activamos la vista desde la pestaña View Output. Resultados en Color Marrón

36. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design Revisión de los resultados… Desde el botón de corrida y visualización de los resultados: En la sección de herramientas de Procesado podemos escoger 4 archivos de resultados, los cuales son tipo texto, excepto Excel y corresponden a: Reporte Completo. Reporte en Excel. Sumario. Información de entrada. Una vez seleccionado procedemos a dar click en el botón ver VIEW o en PRINT para imprimir directamente el Reporte

37. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design Revisión de los resultados… El Reporte Excel es el más Utilizado y puede ser personalizado partiendo del botón EXCEL

38. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design Revisión de los resultados… Ya desde nuestro Reporte en Excel podemos visualizar la Hoja Node Summary donde encontramos el flujo de gas que cumple con las condiciones de proceso ingresadas.

39. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design Revisión de los resultados… En la hoja LINK encontramos los perfiles de presión y Temperatura que se generan para el flujo de gas calculados. También se presenta la carga térmica generada ( duty ) en el Enfriador. Adicionalmente, se tiene los valores de Hold up y Velocidad a lo largo de la tubería; para así, realizar análisis Hidráulicos y comparar con los criterios establecidos.

40. Ejercicio N°1 Transferencia de calor en Gasoducto enterrado PIPEPHASE Pipeline Network Design Revisión de los resultados… El Reporte también presenta hojas tipo Sumario y Detalladas con resultados por etapas para el compresor:

41. Ejercicio N°2 Corrida de Herramientas Pigging y sphering PIPEPHASE Pipeline Network Design

42. PIPEPHASE Pipeline Network Design Ejercicio N°3 Hidratos y determinación de slugging en Riser