UNIVERSIDAD AUTNOMA JUAN MISAEL SARACHOFACULTAD DE CIENCIAS INTEGRADAS DE VILLAMONTESCARRERA DE INGENIERA PETROLEO Y GAS NATURAL

IMPLEMENTACION DEL SISTEMA DE COMPRESION PARA LA PLANTA SAN ALBERTO

Por: Aquiles Labra Fernndez

Modalidad de graduacin (Proyecto de Grado) presentado a consideracin de la UNIVERSIDAD AUTNOMA JUAN MISAEL SARACHO, como requisito para optar el grado acadmico de Licenciatura en Ingeniera Petrleo y Gas Natural.

20 de Octubre de 2014VILLA MONTES-TARIJABOLIVIA

1. ANTECEDENTES

Las compaas productoras de gas realizan continuamente grandes esfuerzos por agregar valor a sus corporaciones y mejorar as sus resultados financieros. El propsito es maximizar la recuperacin de gas y mantener su produccin dentro de los lmites tcnicos y econmicos. Las metas son difciles de lograr debido a que el plan de produccin de los pozos y plantas de procesamineto involucra varias etapas. Ya que el gas natural es una de las alternativas energticas ms adecuadas y disponibles del siglo XXI, del cual la sociedad moderna depende fuertemente. Por esta razn, el racionalizar, optimizar su produccin y consumo es necesario para hacerlo ms seguro, eficiente y econmico. Una de las tcnicas ms utilizadas para optimizar sistemas de produccin, dada su comprobada efectividad y confiabilidad, es la adecuacin de las facilidades de operacin de la planta San Alberto para poder operar mayor cantidad de pozos a sub baja presin y as poder incrementar la produccin de todo el campo San Alberto.Con la aplicacin de esta implementacin, lo que se pretende es adecuar las facilidades para trabajar con un caudal de gas en sub baja presin (250 psig) de 72 MMSCFD, dejando en media presin (700 psig) y baja presin (500 psig) ciertos pozos. Se incrementaran compresores para recibir la produccin de sub baja presin, y adems se elevara la presin de ingreso al proceso de la planta, hasta 1400 psigAdicionalmente se instalara un enfriador para la el gas de descarga de los compresores de sub baja presin, ya que actualmente la temperatura de ingreso a la planta es elevada en los das con temperatura ambiente alta.Por esta razn, se ve por conveniente optimizar el pozo Sal X-11, ya que no ha sido intervenido an, y tiene baja productividad de sus reservorios, de esta manera se podr obtener una evaluacin del estado actual y futuro de la produccin del pozo. Con la optimizacin de dicho pozo se tendr como resultado final una mayor produccin, obteniendo un caudal ptimo capaz de cubrir rpidamente las inversiones en dicho pozo, adems de alargar la vida productiva del pozo.

La siguiente figura se muestra el marco de referencia donde se aplicar la metodologa de optimizacin.

Fig. 1 Esquema donde se realizar la implementacin del sistema de compresinFuente:

2. OBJETIVOS DEL PROYECTO

2.1 Objetivo GeneralImplementar un sistema de compresin para la Planta San Alberto, con nuevas condiciones de operacin que contemplan bajar las presiones de operacin de pozos que estn en media y alta presin a sub baja presin. a travs de compresores.Con estas nuevas condiciones se hace necesario incrementar la capacidad de separacin y tambin la capacidad de compresin en sub baja presin. La presin de2.2 Objetivo Especifico

Analizar presiones, temperatura, caudales de entrada a la Planta San Alberto. Establecer los principios tericos sobre el sistema de compresin. Evaluacin de la instalacin superficial desde la cabeza del pozo hasta el separador. Crear un modelo que simule el comportamiento de produccin del pozo ajustando el gasto y presin de fondo fluyendo del pozo. Determinacin del dimetro ptimo de la tubera de produccin. Realizar una evaluacin, econmica financiera del proyecto. Con los dos compresores se incrementara la capacidad de compresin de 20 MMscfd actuales a 72.49 MMscfd, en sub baja presin

3. JUSTIFICACION

De acuerdo a la informacin obtenida, a partir del anlisis de productividad de cada pozo, se fij un caudal operativo mximo del campo San Alberto de 400 MMpcd (11,3MMmcd) con una capacidad de venta o entrega mxima de 392 MMpcd.

Del cual el pozo sal-x11 ha bajado su produccin considerablemente, por tanto el caudal de produccin del campo baje y por consiguiente la nominacin del campo baje, por esto es necesario optimizar la produccin en dicho pozo y de la misma manera en los otros pozos que sea necesario.

Figura 2. Ubicacin Geogrfica del campo San AlbertoFuente: Energy Press (2009)Justificacin Cientfica

Se justifica cientficamente el estudio, con el fin de brindar a las empresas operadoras del campo San Alberto la seguridad de su inversin, que en un buen porcentaje depende de la produccin del pozo sal - X11 y de la disponibilidad del volumen de reserva para realizar el sistema de Optimizacin de la produccin mediante Anlisis Nodal que comienza con la seleccin de un punto divisorio o nodos en el pozo, con la finalidad de evaluar la funcionalidad del sistema y sus componentes, sarta de tuberas , anlisis del reservorio, las propiedades de los fluidos y migracin de finos, para dar mayor vida til al pozo.En los ltimos aos ha cambiado las condiciones de produccin de gas, ahora se producen a mayores tazas de produccin que obligan a afinar y buscar nuevos mtodos para optimizar la produccin de gas natural.En este sentido los campos de Bolivia no son una excepcin, ya que se ve una gran necesidad de aplicar este sistema, las cuales muestran un alto ndice de confiabilidad.

Tal es el caso del Pozo SAL - X11 que ha bajado su produccin de gas, debido a que los niveles inferiores, formacin santa rosa e icla, el nivel de agua subi considerablemente, adems en la formacin santa rosa se tuvo problemas de produccin de slidos. Justificacin Econmica

La aplicacin de este sistema permitir mejorar la produccin del campo gasfero, logrando elevar o aumentar los caudales de produccin de gas del campo San Alberto, SAL - X11 en el cual se aplicar el sistema de Optimizacin de la Produccin Mediante Anlisis Nodal.Estos resultados, beneficiarn econmicamente a la empresa operadora debido a la reduccin de los costos de operacin y al incremento de los ingresos por los nuevos caudales de produccin logrados. A su vez, la aplicacin de este sistema evita cerrar el pozo antes de lo pensado, alargando la vida productiva del pozo Sal X -11.Se realiza un estudio de los costos de inversin para el pozo SAL X -11, mediante una combinacin de parmetros que den una descripcin de las caractersticas econmicas del proyecto.Justificacin Social

La aplicacin de este sistema "Anlisis Nodal" en los campos gasferos con la finalidad de optimizar la produccin de gas lo cual refleja un mayor ingreso, tanto para la empresa operadora, como tambin tener una mayor participacin para el estado por el concepto de los impuesto y regalas. Descripcin de algunos beneficios como ser:

Estabilidad laboral para los trabajadores de la empresa operadora debido a la permanencia de la produccin del pozo Sal X - 11. Tambin sealar que la demanda de gas seguir acentuandose, teniendo en cuenta que el parque automotor est creciendo, tanto en el consumo interno como en las exportaciones al (BrasilArgentina). Ante esta situacin se necesita Optimizar nuestro sistema de produccin de hidrocarburo. Alargando la vida productiva del campo San Alberto, lo cual da lugar a que la empresa siga realizando inversiones importantes en el lugar de operacin, y por ende su ayuda a las comunidades cercanas, con el mensaje del Buen conductor como ser: construccin de carretera, escuelas, alumbrado pblico, Posta sanitaria, etc. El programa de accin social en la capacitacin y mejoramiento de la calidad de vida de todo el rea de influencia del Campo San Alberto.

4. MARCO TEORICO

Normas GeneralesAGAAmerican Gas AssociationIECInternational Electrotechnical CommissionNEC(National Electric Code)NEMA(National Electric Manufacturers Association)IEEE(Institute of Electrician and Electronics Engineers)ANSI(American National Standard Institute)NACE(National Association of Corrosion Engineers)API(American Petroleum Institute)ASME(American Society of Mechanical Engineers)ASTM(American Society for Testing and Materials)AWS(American Welding Society)ISA(Instruments Society of America)RNTSReglamento de Normas tcnicas y de Seguridad Bolivianas para la exploracin y explotacin de Hidrocarburos, Decreto Supremo 28397)Se deber considerar como mnimo el siguiente listado de normas especificas para el Diseo de las facilidades.Construccin de DuctosASME B31.3Process PipingASME B31.4Liquid Petroleum Transportation SystemASME B31.8Gas Transmission & Dist piping API STD 1104Standard for Welding Pipeline & Related FacilitiesASME IXStandard for WeldingTubera Vlvulas y otros Accesorios:ANSI A 13.1Scheme for the Identification of Piping System.ANSI B 1.1Unified Inch Screw Threads (UN and UNR Thread Form).ANSI B 2.1Pipe Treads.ANSI B 16.5Steel Pipe Flanges and Flanged and FittingsANSI B 16.11Forged Steel Fittings, Socket Welding and ThreadedANSI B 16.21Non-metallic Flat Gaskets for Pipe Flanges.ANSI B 16.25Butt welding EndsANSI B 18.2.1Square and Hex Nuts.API Spec. 6DFor Pipeline ValvesAPI Std. 601Metallic GasketsAPI Std. 602Compact Carbon Steel Gate Valves and Fittings (1/4 to 2)API Std. 5L.Pipe LineMSS SP-6Standard Finishes for Contact Faces of Pipe Flanges and Connecting End Flanges of Valves and FittingsMSS SP-25Standard Marking System for Valves, Fittings, Flanges and unionsMSS SP-45By-pass & Drain-Connection StandardMSS SP-61Pressure Testing of Steel ValvesMSS AP-72Ball Valves with Flanged or Butt-welding Ends for General ServicesMSS SP-75Specification for High Test Wrought Welding FittingsMSS SP-82Valve Pressure Testing MethodsMSS SP-83Carbon Steel Pipe Union Socked Welding and ThreadedMSS SP-84Steel Valves Socket Welding and Threaded EndsPinturaSSPCSteel Structures Painting Council Systems & SpecificationsS.L.S. 05.59.00Pictorial Surface Preparation: Standard for Painting Steel SurfacesANSI Z-53.1Safety Colour Code for Marking Physical HazardsActividades y Trabajos CivilesACIAmerican Concrete InstituteASTMAmerican Society for Testing and MaterialsAASHTOAmerican Association of State Highway and Transportation OfficialsPuesta a TierraIEEE 81:1993Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Ground System Part 1: Normal Measurements.InstrumentosANSI/API RP 551Process Measurement Instrumentation.

5. PROCEDIMIENTO6. CRONOGRAMA 7. COSTOS7.1 Introduccin

Todo estudio econmico tiene por finalidad certificar que el proyecto propuesto es capaz de operar en condiciones tales que obtengan una utilidad o ganancia.Para este propsito habr que tomar en cuenta los gastos directos. Si se pretende realizar un anlisis ms completo, debern tambin incluirse los gastos indirectos.

Como todo proyecto supone la inversin de capital, es imprescindible la determinacin de la inversin necesaria que requiere el proyecto. De aqu que, el anlisis del costo de un proceso industrial debe tomar en cuenta los costos debido a la inversin de capital, los costos de produccin y los gastos generales, incluyendo los impuestos a las ganancias.La estimacin de los costos constituye uno de los aspectos centrales del trabajo, tanto por la importancia de ellos, en la determinacin de la rentabilidad del proyecto.

Establecida la viabilidad tcnica del proyecto, es imprescindible determinar una previsin econmica del mismo, ya que se justificarn la ejecucin de dicho proyecto y la correspondiente inversin a realizarse, obteniendo posteriormente los beneficios econmicos correspondientes.

El alcance de nuestro estudio econmico y financiero comprende:

Clculo de costos de capital Una estimacin del costo de inversin para la ejecucin de mencionado proyecto Evaluacin de parmetros econmicos o Anlisis de rentabilidad

Tasa Interna de Retorno (TIR) Valor Actual Neto (VAN) Anlisis de Sensibilidad7.2 Costo del capital

El costo del capital corresponde a aquella tasa que se utiliza para determinar el valor actual de los flujos futuros que genera un proyecto y representa la rentabilidad que se debe exigir a la inversin por renunciar a un uso alternativo de los recursos en proyectos de riesgos similares.

7.3 Inversin Total

La Inversin necesaria, es correspondiente a la optimizacin de la produccin del pozo en funcin de las reservas disponibles y susceptibles de recuperacin, el capital de operacin y los imprevistos. La inversin total comprende:Inversin Fija ConceptoDescripcinMonto($us)

Adecuacin de instalaciones en SuperficieObras Civiles368717

Supervisin202650

Manipuleo y Transporte5265

Sistema de Seguridad y medio ambiente32980

Adecuacin del PozoObras Civiles95750

Equipo de Perforacin 3454244

Servicios6710901

Materiales y Consumibles1241273

Supervisin621121

Manipuleo y Transporte100551

Sistema de Seguridad y medio ambiente100517

Terminacin del PozoObras Civiles3340

Linner de Produccin de 7"27490

Linner de Produccin de 5"24926

Packers26087

Arbolito de 10000 Psi30600

Consumibles908654

Preliminares90000

Servicios1337580

Supervisin123899

Manipuleo y Transporte100000

Sistema de Seguridad y medio ambiente15230

TOTAL15621775

Inversin de operacin 7.3.1. Inversin Fija

La Inversin fija es la correspondiente a la optimizacin de la produccin del pozo sal-x11, para la recuperacin proyectada. En este caso, para la empresa operadora, la inversin significa inmovilizar capital, responsabilizndose por su manejo, en espera de obtener una rentabilidad en el futuro.

La inversin fija est constituida por el capital necesario para la adquisicin de los componentes para instalar la completacin en el pozo.

En el siguiente cuadro se presentara en forma sinttica, la inversin fija a realizarse, en funcin de los diferentes tems:

Cuadro VII-1 Inversin Fija

7.3.2. Inversin de operacin

El capital de operacin est determinado en funcin de las reservas disponibles del pozo sal-x11, el porcentaje estimado de recuperacin, como tambin el costo por barril de petrleo y el costo por mil pie cbico de gas.

Base de Clculo:

Porcentaje de recuperacin/ rendimiento: 60%Costo de Produccin del Gas: 0,3 $us/MpcCosto de Produccin del petrleo: 6 $us/Bbl

Calculo:Volumen a Producir / recuperar Gas: 64 MM ft3/dVolumen a Producir / recuperar Petrleo: 1442,56 Bbl/dVolumen Anual a Producir / recuperar Gas: 23360 MM ft3Volumen Anual a Producir / recuperar Petrleo: 526534 BblCostos de Produccin Total del Gas: 7008000 $usCosto de Produccin Total del Petrleo: 3159206 $us

VIDA TIL DEL POZO EN RELACIN A LAS RESERVAS DISPONIBLES Y EL RENDIMIENTO ASUMIDO = 10 aos7.4. Presupuesto de Ingresos

El presupuesto de los ingresos se determina en funcin del volumen recuperado por ao y el precio unitario del gas ($us/Mpc) y el petrleo ($us/Bbl) cotizado a la fecha del anlisis a nivel nacional, dndonos el siguiente resultado:

Supuestos: La Produccin anual es constante El Precio Nacional es constante

AoVol. De Gas (MMPC)Precio del gas ($us/MMPC)INGRESO ($us)

1233609,9231264

2233609,9231264

3233609,9231264

4233609,9231264

5233609,9231264

6233609,9231264

7233609,9231264

8233609,9231264

9233609,9231264

10233609,9231264

Total =2312640

Cuadro VII-2 Ingreso por concepto de Gas

AoVol. De Petrleo (BPD)Precio del PETROLEO ($us/BBL)Ingresos en $us

1526534,427,1114274347,6

2526534,427,1114274347,6

3526534,427,1114274347,6

4526534,427,1114274347,6

5526534,427,1114274347,6

6526534,427,1114274347,6

7526534,427,1114274347,6

8526534,427,1114274347,6

9526534,427,1114274347,6

10526534,427,1114274347,6

Total=142743476

Cuadro VII-3 Ingreso por concepto de Petrleo

En diciembre de 2009, YPFB y Petrobras firmaron el Adendum 4 al contrato GSA de exportacin de gas que rige desde 1999, cuando se inici la exportacin del energtico a ese pas. En virtud a dicho adendum, Petrobras se oblig a pagar entre 100 y 180 millones de dlares anuales por el valor excedentario de energa que contiene el gas boliviano y que hasta 2007, lo reciba gratuitamenteEl precio total pagado por Petrobras es la suma de los pagos que hace por el energtico en punto de fiscalizacin ms el pago anual acordado en el Adendum 4, dado que corresponde al valor energtico total vendido.

Ingresos Totales = 2312640 + 142743476 + 5*106 $us.

Ingresos Totales= 150056116 $us.

7.5. Utilidades

Las utilidades brutas, sern el resultado de la diferencia entre los ingresos totales y los costos totales, proyectadas durante la vida del proyecto.7.6 Criterios de Evaluacin Econmica7.6.1 Valor Actual Neto (VAN)

Es el valor actual del proyecto en funcin del flujo neto de caja proyectado para los 10 aos de vida del proyecto y descontndose la inversin inicial.

Donde:

r = tasa de descuentot = tiempoEl Flujo Neto Efectivo es igual:

Donde:

Con el VAN se podr determinar si el proyecto es conveniente realizar.Por tanto el VAN tiene que ser mayor a Cero para poder realizar el proyecto, en caso de ser menor de cero no se puede invertir en ese proyecto porque no existira ganancias y ser un fracaso.Con esto se determina un anlisis de costo vs. Beneficio para la justificacin del proyecto con la finalidad de expandir este sistema de optimizacin de la produccin mediante el anlisis nodal para el campo gasfero Sal X-11. Para el clculo del VAN se toma en cuenta los siguientes criterios: Tasa de descuento Inversin Inicial

Total inversin fija en $us (capital) =15621775

Tasa de inters (%)=0,12

Aos de amortizacin =10,00

VAN= 794493904 $us

7.6.2. Relacin Beneficio / Costo

Es el resultado de dividir los ingresos totales actualizados entre los costos totales actualizados.B/C = 167.7 Anlisis de Sensibilidad Escenarios Posibles de Ocurrencia

Todo proyecto es un presupuesto ideal que se suele dar en un escenario conservador. Sin embargo, por el monto de la inversin considerada y, por los diferentes supuestos asumidos, se hace necesario practicar un anlisis de sensibilidad, generando los siguientes resultados:

Variable de sensibilizacin elegida: Ingresos7.7.1 Escenario Pesimista y/o Disminuido

Ingresos reducidos en un 10%B/C = 14,47.7.2 Escenario Optimista y/o Aumentado

Ingresos incrementados en un 10%B/C = 17,67.8. Conclusin

La evaluacin practicada, demuestra en forma suficiente, los beneficios que lograra el proyecto, ya que por cada unidad monetaria invertida, se obtendrn 16 unidades monetarias. Es decir, que por cada dlar americano invertido se obtendrn 16 dlares americanos de beneficio.Por tanto practicado el anlisis de sensibilidad, se demuestra que el proyecto es altamente viable bajo la perspectiva econmica, por lo que se recomienda su ejecucin.

8. BIBLIOGRAFIA

El Contratista deber contar con todos los procedimientos referidos a la construccin que debern seguirse durante la obra. Como mnimo debe considerar los siguientes: Excavaciones Hormign Armado para soportes de tuberas. Instalacin de lneas y vlvulas. Soldadura Pintado Aislamiento mecnico de Lneas Ensayos No Destructivos Limpieza de lneas de Succin y Descarga Revestimiento de lneas enterradas Revestimientos de concreto para cruce de calles y caminos Pruebas Hidrulicas Seguridad y Medio AmbienteEl diseo en la Planta ser de acuerdo a la ltima edicin de la norma ASME B31.3 (Process Piping, ASME Code for Pressure Piping); as tambin se har referencia a las siguientes normas de acuerdo al rea que corresponda: