Simulación numérica del transporte de hidrocarburos
La simulación numérica del flujo de fluidos y calor, aplicada al transporte de hidrocaubu ros, es una herramienta poderosa para el estudio de grandes y complejos sistemas de transporte y distribución de fluidos, tales como el petróleo y el gas natural. Esta herramienta es especialmente útil, cuando el sistema bajo estudio transporta flujo en dos fases: líquido y gas, y en régimen transitorio.
En el caso de Petróleos Mexicanos, los hidrocarburos producidos a menudo son transportados a grandes distancias en tuberías y redes de tuberías, lo cual da lugar a grandes y complejos sistemas de transporte de fluidos, entre los que podemos citar:
- La red submarina de transporte y distribución de Crudo Maya de la Región Marina Noreste, localizada en el Golfo de México, cuya longitud supera los 1,000 km y transporta crudo de varios complejos de producción, a tres centros de exportación, almacenamiento y distribución.
- La red de transporte de gas natural de la Región Norte, que comprende pozos de producción, estaciones de compresión y tuberías de conducción en los estados de Coahuila, Nuevo León y Tamaulipas, y transporta el fluido producido al Complejo Procesador de Gas en Reynosa, Tamaulipas.
- El LPGducto de Pemex Gas y Petroquímica Básica, que transporta gas LP desde Cactus, Chiapas hasta Guadalajara, Jalisco, y tiene una longitud de más de 1,000 km.
La operación de estos sistemas requiere de un monitoreo continuo, lo cual se dificulta ya sea por el tamaño, la complejidad o la inaccesibilidad que presentan estos sistemas, o bien por requerimientos de diseño, ya que son sistemas presurizados con un mínimo de puntos disponibles para instrumentación y medición de los parámetros primarios de operación, tales como presión, temperatura y flujo. En todo caso, la simulación numérica permite evaluar éstas y otras variables, en un número prácticamente ilimitado y sumamente mayor de localizaciones, de lo que es posible en forma física.
La simulación numérica permite apoyar a estos sistemas en diversas etapas de su vida útil, que van desde la planeación y diseño de nuevos sistemas, hasta la evaluación de la operación, seguridad y cambios de los ya existentes.
Durante la etapa de diseño, la simulación numérica es útil en la planeación de sistemas nuevos, la evaluación de diversas configuraciones del sistema, la predicción de condiciones operativas en diferentes puntos de éste y la predicción y prevención de situaciones indeseables y riesgosas, entre otras.
Durante la etapa de operación normal, la simulación numérica permite la evaluación de los parámetros operativos básicos, tales como presión, velocidad, temperatura, patrones de flujo, la mitigación del efecto de baches de líquido, evaluación de efectos por cambio del caudal transportado, transitorios de arranque y paro, impacto de las propiedades del tipo de fluido, el transporte de mezclas de fluidos, etc.
Respecto a la seguridad operativa de los sistemas, la simulación permite evaluar el efecto de eventos que ponen en riesgo la seguridad operacional de éstos, entre los que se pueden citar los cambios operativos fuera de diseño o los golpes de ariete, ocasionados por fallas de equipo o por contingencias ambientales de emergencia. Algunos de los parámetros importantes que se pueden evaluar en esta etapa, incluyen las presiones máximas alcanzables, la velocidad de viaje de las ondas de presión, etc., lo cual permite efectuar recomendaciones para la protección de sistemas y
prevenir accidentes.
Con relación al mantenimiento de los sistemas, se pueden efectuar simulaciones de corridas de diablos o trenes de diablos, con el fin de evaluar sus tiempos de viaje y el diferimiento de la producción asociado a esta operación.
La optimización de flujo permite estudiar estrategias de transporte y distribución de flujo o bien, determinar el tamaño adecuado de ciertos equipos, todo ello con el fin de maximizar el caudal transportado, o minimizar la reducción del flujo total transportado, causado por las actividades de mantenimiento, equipo fuera de servicio y libranzas, entre otras.
En el Instituto de Investigaciones Eléctricas se han realizado diversos proyectos en los que se han efectuado una amplia gama de simulaciones, cubriendo las diversas etapas aquí mencionadas, entre los que se incluyen:
- Simulación del cierre de válvulas a la llegada al Complejo Procesador de Gas Reynosa, de la red de Gas de Burgos, Pemex Exploración y Explotación, Región Norte.
- Estudio de Flujo Transiente (Golpe de Ariete) del L.P.G. Ducto Cactus – Guadalajara: Estudio paramétrico.
- Revisión, documentación y validación de un modelo hidráulico de la red de transporte de crudo Maya, de la Región Marina Noreste de Pemex Exploración y Producción.
- Simulación de flujo multifásico en sistemas de transporte de hidrocarburos.
- Mantenimiento del modelo hidráulico y optimización de flujo en la red de transporte de crudo Maya, de la Región Marina Noreste de Pemex Exploración y Producción.
- Servicio para dar continuidad al proyecto denominado: Mantenimiento del modelo hidráulico de la red de transporte de crudo Maya de la Región Marina Noreste y simulaciones de optimización en el manejo del crudo en condiciones normales y de emergencia, 2005.
Los resultados de estos proyectos han coadyuvado a mejorar el transporte y la distribución de hidrocarburos, aportando información nueva y detallada, lo que ha constituido un elemento clave en la toma de decisiones sobre la operación de estos sistemas.
Tomado de: Alfonso García Gutiérrez
En el caso de Petróleos Mexicanos, los hidrocarburos producidos a menudo son transportados a grandes distancias en tuberías y redes de tuberías, lo cual da lugar a grandes y complejos sistemas de transporte de fluidos, entre los que podemos citar:
- La red submarina de transporte y distribución de Crudo Maya de la Región Marina Noreste, localizada en el Golfo de México, cuya longitud supera los 1,000 km y transporta crudo de varios complejos de producción, a tres centros de exportación, almacenamiento y distribución.
- La red de transporte de gas natural de la Región Norte, que comprende pozos de producción, estaciones de compresión y tuberías de conducción en los estados de Coahuila, Nuevo León y Tamaulipas, y transporta el fluido producido al Complejo Procesador de Gas en Reynosa, Tamaulipas.
- El LPGducto de Pemex Gas y Petroquímica Básica, que transporta gas LP desde Cactus, Chiapas hasta Guadalajara, Jalisco, y tiene una longitud de más de 1,000 km.
La operación de estos sistemas requiere de un monitoreo continuo, lo cual se dificulta ya sea por el tamaño, la complejidad o la inaccesibilidad que presentan estos sistemas, o bien por requerimientos de diseño, ya que son sistemas presurizados con un mínimo de puntos disponibles para instrumentación y medición de los parámetros primarios de operación, tales como presión, temperatura y flujo. En todo caso, la simulación numérica permite evaluar éstas y otras variables, en un número prácticamente ilimitado y sumamente mayor de localizaciones, de lo que es posible en forma física.
La simulación numérica permite apoyar a estos sistemas en diversas etapas de su vida útil, que van desde la planeación y diseño de nuevos sistemas, hasta la evaluación de la operación, seguridad y cambios de los ya existentes.
Durante la etapa de diseño, la simulación numérica es útil en la planeación de sistemas nuevos, la evaluación de diversas configuraciones del sistema, la predicción de condiciones operativas en diferentes puntos de éste y la predicción y prevención de situaciones indeseables y riesgosas, entre otras.
Durante la etapa de operación normal, la simulación numérica permite la evaluación de los parámetros operativos básicos, tales como presión, velocidad, temperatura, patrones de flujo, la mitigación del efecto de baches de líquido, evaluación de efectos por cambio del caudal transportado, transitorios de arranque y paro, impacto de las propiedades del tipo de fluido, el transporte de mezclas de fluidos, etc.
Respecto a la seguridad operativa de los sistemas, la simulación permite evaluar el efecto de eventos que ponen en riesgo la seguridad operacional de éstos, entre los que se pueden citar los cambios operativos fuera de diseño o los golpes de ariete, ocasionados por fallas de equipo o por contingencias ambientales de emergencia. Algunos de los parámetros importantes que se pueden evaluar en esta etapa, incluyen las presiones máximas alcanzables, la velocidad de viaje de las ondas de presión, etc., lo cual permite efectuar recomendaciones para la protección de sistemas y
prevenir accidentes.
Con relación al mantenimiento de los sistemas, se pueden efectuar simulaciones de corridas de diablos o trenes de diablos, con el fin de evaluar sus tiempos de viaje y el diferimiento de la producción asociado a esta operación.
La optimización de flujo permite estudiar estrategias de transporte y distribución de flujo o bien, determinar el tamaño adecuado de ciertos equipos, todo ello con el fin de maximizar el caudal transportado, o minimizar la reducción del flujo total transportado, causado por las actividades de mantenimiento, equipo fuera de servicio y libranzas, entre otras.
En el Instituto de Investigaciones Eléctricas se han realizado diversos proyectos en los que se han efectuado una amplia gama de simulaciones, cubriendo las diversas etapas aquí mencionadas, entre los que se incluyen:
- Simulación del cierre de válvulas a la llegada al Complejo Procesador de Gas Reynosa, de la red de Gas de Burgos, Pemex Exploración y Explotación, Región Norte.
- Estudio de Flujo Transiente (Golpe de Ariete) del L.P.G. Ducto Cactus – Guadalajara: Estudio paramétrico.
- Revisión, documentación y validación de un modelo hidráulico de la red de transporte de crudo Maya, de la Región Marina Noreste de Pemex Exploración y Producción.
- Simulación de flujo multifásico en sistemas de transporte de hidrocarburos.
- Mantenimiento del modelo hidráulico y optimización de flujo en la red de transporte de crudo Maya, de la Región Marina Noreste de Pemex Exploración y Producción.
- Servicio para dar continuidad al proyecto denominado: Mantenimiento del modelo hidráulico de la red de transporte de crudo Maya de la Región Marina Noreste y simulaciones de optimización en el manejo del crudo en condiciones normales y de emergencia, 2005.
Los resultados de estos proyectos han coadyuvado a mejorar el transporte y la distribución de hidrocarburos, aportando información nueva y detallada, lo que ha constituido un elemento clave en la toma de decisiones sobre la operación de estos sistemas.
Tomado de: Alfonso García Gutiérrez
