CAPÍTULO VII - BATERÍAS

VII-I) Funciones Se puede definir a una batería, como un conjunto de equipos e instalaciones que permiten recolectar los fluidos producidos por un grupo de pozos, para separarlos, medirlos y bombearlos a las plantas de tratamiento. En una batería se junta todo el fluido producido (agua, petróleo y gas) por un grupo de pozos de alrededor, que puede variar entre 15 y 35, a fin de realizar una serie de operaciones y mediciones antes de que estos fluidos sean bombeados hacia las plantas de tratamiento. Las operaciones que se deben realizar en una batería son: · pre-calentar el fluido que ingresa, a fin de facilitar su movimiento dentro de la batería. · separar el gas de los líquidos (agua más petróleo) a fin de captar, medir y enviar a la red de consumo, el gas separado. · calentar los líquidos (agua y petróleo) separados y bombearlos a las plantas de tratamiento. · medir la producción de todos los pozos en conjunto (líquido más gas) · medir la producción individual de cada pozo.(líquidos mas gas) · inyectar productos químicos a los efectos de iniciar tratamientos de los fluidos. · disponer de capacidad suficiente para cubrir necesidades de almacenaje temporario. Si el gas separado en las baterías es importante y se destina al consumo o a la venta, se pueden instalar en las mismas, plantas deshidratadoras de gas a fin de acondicionarlo convenientemente. También es posible encontrar baterías que cuentan con procesos primarios de separación de agua, a fin de recuperarlas y utilizarlas para proyectos de inyección en los mismos pozos de ese área. En una zona como la Cuenca del Golfo San Jorge, donde las temperaturas son tan bajas durante gran parte del año , es imprescindible contar con suficiente calentamiento en todas las baterías a fin de movilizar el petróleo sin inconvenientes, tanto en los procesos internos como para su bombeo a plantas. Para cumplir con sus funciones, será necesario que las baterías cuenten con diversos elementos y equipos, algunos de los cuales se verán a continuación.

VII-II) Diagrama de flujo tipo El fluido que producen los pozos llega a la batería por una línea de conducción (generalmente individual para cada pozo) e ingresa a una instalación denominada “colector”, el que se compone de un conjunto de válvulas y conexiones cuyo objeto será el manejo y control del flujo para enviarlo a diferentes lugares dentro de la batería y por diferentes circuitos. A partir del colector, el flujo puede ser dirigido a un separador gas-líquido y de éste a los tanques, o, como ocurre en otras baterías, puede previamente pasar por un calentador a fin de ser precalentado a su ingreso a la batería, luego a los separadores, tanques y bombas.

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Una vez en los tanques, el fluido es tomado por las bombas para ser enviado, previa medición y calentamiento si fuera necesario, a los oleoductos de salida. El gas separado puede ingresar en un enfriador y separador para eliminar los condensados y luego, una planta deshidratadora lo acondicionará para consumo, procesos o venta. El colector ofrece la opción de desviar el fluido de un pozo en forma individual y enviarlo al sistema de control compuesto de un separador y/o un tanque o medidor entrando posteriormente tanto el líquido como el gas en el circuito que corresponda. En la figura VII-1 se puede observar una vista general de una batería con sus partes más importantes. En el sector de la derecha, el colector de ingreso de pozos; al fondo un calentador indirecto para que tome calor el fluido antes de ingresar al oleoducto; a la izquierda los tanques y al centro un separador vertical y el sector de bombas.

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Fig. N° VII-1

II-III) Colector e trata de un conjunto de cañería, accesorios y válvulas que permiten manejar n forma individual y/o conjunta el flujo que llega a la batería procedente de os pozos. Un colector se compone de dos partes fundamentales, una de entrada, donde llegan todas las líneas de cada uno de los pozos que componen la atería, y otra de salida, desde donde salen solamente dos cañerías, que son las ue ingresan en la batería. Una de estas líneas se utiliza para ingresar al proceso odo el conjunto de la producción de los pozos, mezclados en una sola cañería ue se denomina “cañería de general”; y una segunda, denominada “cañería de ontrol” será la encargada de ingresar a proceso un solo pozo por vez, en forma eparada del resto, que se puede seleccionar gracias a una serie de válvulas erivadoras. Por lo tanto se tiene, en un colector, una línea de general y otra de ontrol. s conveniente estandarizar las medidas y accesorios y construirlo en módulos ara poder agregar o quitar sin problemas, acorde con la variación de pozos en

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producción. Dentro de las válvulas que operan con cierre rápido, la preferida por su costo y calidad es la de tapón lubricado, que si se le suministra el mantenimiento que corresponde da un excelente resultado. En la figura VII-2 se observa un colector.

Fig. N° VII-2

VII-IV) Calentadores Se denomina calentador a un equipo que está diseñado para que por su interior pase un fluido circulando con el objeto de absorber calor y aumentar su temperatura. En las operaciones de conducción, transporte y almacenaje es necesario calentar en diferentes momentos los fluidos producidos, para lo cual se utilizan distintos tipos de calentadores en las líneas de conducción, en las baterías, en los oleoductos, etc. Existe una gran variedad de calentadores que se usan en las baterías, pero en todos puede reconocerse sus partes fundamentales, que son: un cuerpo principal cilíndrico horizontal, que contiene a todos los elementos; un sector de suministro de calor ( quemador, tubo de fuego, chimenea); un sector para la absorción del calor, (circuito o serpentín por donde circula el fluido) y los sistemas de control, suministro de gas, sistema de seguridad y regulación. Existen diferentes tipos de calentadores, entre los que se encuentran los directos y los indirectos. Los directos son llamados así por que el fluido a calentar circula por el interior del cuerpo del calentador, en contacto directo con un tubo de fuego que contiene en su interior la llama. La transmisión del calor se realiza en forma directa, dado que la llama del quemador calienta el tubo de fuego y éste directamente al fluido con el que está en contacto. Los indirectos tienen en el interior del cuerpo, un circuito de cañerías llamada “serpentín”, por donde circula el fluido a calentar, a diferencia de los calentadores directos en donde el fluido circula por el interior del cuerpo del calentador. Los calentadores indirectos funcionan con el cuerpo lleno de agua, equipados con una o dos serpentinas en su interior, por donde circula el fluido. La llama en el interior del tubo de fuego calienta al mismo, y éste a su vez al agua contenida en el cuerpo del calentador. El agua transmite el calor al fluido que circula por el interior de las serpentinas, por lo que la transmisión de temperatura se hace en forma indirecta, sin contacto entre el fluido a calentar y el tubo de fuego, de donde se origina el nombre de estos equipos (indirectos).

Capítulo N° VII- 3

En la figura VII-3 se puede observar, en primer plano a la derecha, un calentador de una batería.

Fig. N° VII-3

La ventaja de este diseño es que el fluido que se está calentando circula por el interior de las serpentinas, que están construidas de caños altamente resistentes a la presión y a la equipados con los sistemas de regulación adecuados. Existen elementos e instrumentos de control que deben ser montados en los separadores, a fin de mantener los parámetros de operación en forma constante, de manera que el flujo por dentro del equipo sea continuo y se adapte a las variaciones de la producción de los pozos. Así es como, por ejemplo, se colocan flotantes en su interior que comandan válvulas especiales, de manera que éstas abren y cierran el paso del líquido hacia los tanques, según un nivel prefijado dentro del separador, que es mantenido siempre en el mismo punto por el flotante. También se colocan sistemas de control en el sector superior, a fin de regular la presión interna del cuerpo mediante válvulas especiales que abren o cierran la salida de gas, según la presión interior aumente o disminuya, respectivamente. Los sistemas de seguridad se completan con válvulas automáticas de alivio y placas estallido colocadas en las partes superiores de los equipos.

VII-V-I) Tramo de medición de gas La importancia de determinar correctamente la producción de gas de los pozos, aún de aquellos considerados petrolíferos (no gasíferos), surge de la aplicación de estos datos en los cálculos de índices de producción y del volumen recuperable de las reservas. El equipamiento en las baterías para separar el gas se adaptará según sea el volumen del mismo que deban procesar, lo que dependerá de las relaciones gas-líquido que tengan los pozos productores que confluyan a las mismas. Este volumen definirá el tipo y tamaño de los separadores y de los sistemas de control y medición a utilizar. Luego de ser separado del líquido, el gas que ingresó a la batería debe ser medido a fin de conocer el caudal de producción, del conjunto de los pozos y de cada uno de ellos por separado. Por lo tanto se requerirá contar con, por lo menos, dos equipos separadores, con su correspondiente sistema de control y medición; uno para que circule el conjunto de los pozos (“separador de general”)

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y otro por donde se harán pasar los pozos alternativamente, de a uno, a fin de separarle el gas y controlarlo en forma individual (“separador de control”). El gas que sale de los separadores por su parte superior, se lo deriva hacia un sistema de cañerías, accesorios, válvulas e instrumentos de medición, denominado “puente de medición” que es donde se realiza la medición de los caudales que por allí pasan. Un esquema se puede ver en la figura VII-4.

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Fig. N° VII-4

forma más usual de medición es provocando, mediante el uso de un orificio placa orificio”), figura VII-6, colocada en una porta placa, una diferencia de esión que variará en forma proporcional al caudal de gas que pase por el ismo. tas variaciones de presión se registran o leen en instrumentos que permitirán cálculo o darán el resultado del volumen, en función de las variaciones de la mperatura, del diámetro del orificio, del diámetro del puente de medición y de densidad del gas. Para registrar y/o medir los valores obtenidos, se utiliza un gistrador gráfico o en algunos casos sistemas electrónicos con un programa tegral que, a través de un totalizador digital, puede obtener toda la formación sobre el caudal totalizado y/o instantáneo..

Fig. N° VII-6

I-VI) Tanques

s tanques en la baterías están destinados a recibir el fluido líquido del parador o bien del colector, para que lo tomen las bombas y lo envíen al eoducto que lo transportará a la planta de tratamiento y almacenaje rrespondiente.

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En algunos diseños donde las bombas toman petróleo directamente del separador general, los tanques están para almacenar el líquido en el caso de problemas en la operación de las bombas. También en muchas operaciones, hay tanques instalados para recibir el fluido individual de los pozos para su control. Aunque con gran variedad en sus capacidades, se pueden diferenciar dos tipos clásicos de tanques: los cilíndricos de paredes altas y los cilíndricos más bajos, pero de mayor diámetro. La ventaja de los tanques altos es que son más aptos para bombear, pues esa mayor altura de líquido ejerce mayor carga sobre las bombas, mientras que los tanques más bajos y de mayor diámetro favorecen la separación de espuma, cuando la fracción gaseosa mezclada con el líquido es importante. Se utilizan los tanques soldados y el modelo denominado “J”, de 160 m3 de capacidad, es de uso muy frecuente en las baterías, que no es otro que el especificado en las normas API como L-1000 (bajo, de 1000 barriles de capacidad). Detalles como mantener la limpieza, equiparlos con sistemas de seguridad y venteo, las tapas del techo abulonadas y no sueltas y los indicadores de nivel funcionando adecuadamente contribuirán a una operación mejor y eliminarán parte del riesgo de incendios. Además de las conexiones establecidas, es conveniente dejar tres bridas soldadas con sus correspondientes tapas ciegas en la parte superior, media e inferior del tanque cuando el tanque está desgasificado, ya que muchas veces se hace necesario el uso de un lugar para instalar conexiones o sensores y no es posible, cuando ya está en operaciones, sacarlo de servicio y prepararlo para practicar soldaduras.

VII-VII) Bombas Son equipos que suministran al fluido la presión necesaria para vencer las resistencias que se oponen a su movimiento, desde la batería hasta las plantas de tratamiento. Se instalan en las baterías de modo de tomar los líquidos de los tanques o de los separadores e «impulsarlos» (o bombearlos) hacia el oleoducto. Según la cantidad de fluido a bombear; la distancia y topografía del terreno hasta la planta; el tipo y tamaño del oleoducto; las características físicas de los líquidos; la temperatura promedio ambiente; la temperatura con que salgan los fluidos de la batería; etc será el tipo, modelo y cantidad de bombas con que será equipada una batería. Es enorme la variedad en modelos, diseños y condiciones de operación que existen en las bombas mecánicas, pero en las baterías se ha impuesto el uso de las bombas denominadas “a pistón” por ser las que mejor se han adaptado a las condiciones de operación de los yacimientos. Las bombas a pistón constan de dos partes principales, un cuerpo mecánico y un cuerpo hidráulico. El cuerpo mecánico, tal como ocurre en las cajas reductoras de los aparatos de bombeo, es una parte de la bomba donde están alojados una serie de ruedas con engranajes montadas sobre unos robustos ejes. Este cuerpo recibe el impulso de los motores bajo la forma de un movimiento circular

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continuo, y debe transformarlo en un movimiento recto alternativo, que es el que necesitan los pistones para impulsar al fluido. El cuerpo hidráulico es el encargado del bombeo propiamente dicho; es una cámara donde ingresa el fluido por unos orificios llamados “válvulas de entrada” y recibe el impulso directamente de los pistones, (piezas con forma cilíndrica movidas por el cuerpo mecánico). Una vez que el fluido es impulsado, sale del cuerpo hidráulico por unos orificios especiales, llamados “válvulas de salida”. La cantidad de pistones que puede tener una bomba de este tipo es variable, pero las más utilizadas son con 2, 3 y 5 pistones, de manera que las bombas se denominan también “Duplex”, “Triple” y “Quíntuple” respectivamente. En la figura VII-7 se presentan dos tipos de bombas a pistón donde se puede observar el cuerpo hidráulico y el cuerpo mecánico.

Fig. N° VII-7

Para que operen en forma adecuada deben estar ubicadas por debajo del nivel del tanque que contenga el líquido que tienen que bombear, a fin de facilitar el ingreso de este al “cuerpo hidráulico”; y el sistema de cañerías que las conecta debe ser lo más recto posible, evitando los codos, accesorios y cualquier elemento que pueda restringir el paso del fluido desde los tanques hacia la bomba. Además de las bombas a pistón, existen otras que también se usan con cierta frecuencia, pero en otras instalaciones, como plantas de tratamiento, plantas de inyección de agua, etc. Son bombas con diseños completamente diferente a las de pistón, tales como las bombas centrífugas, las bombas a tornillo, las bombas de transferencia horizontal, etc.

VII-VIII) Caudalímetros Antes de abandonar la batería, los líquidos deben ser medidos para conocer los caudales bombeados y los volúmenes producidos por el conjunto de los pozos de esa batería. Además se debe medir el caudal de producción de cada uno de los pozos que producen a la misma. Estas mediciones de líquidos se pueden hacer enviándolos a tanques calibrados, donde se toman las medidas o directamente sobre las cañerías por donde circulan, en forma continua, con instrumentos denominados “caudalímetros”.

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El uso de cualquier tipo de caudalímetro indica que se medirán líquidos sin gas y en un régimen que tenga pocas variaciones de caudal, porque tanto el gas como las grandes variaciones en el caudal instantáneo, inducirán a importantes errores en las lecturas. También es muy importante que estos líquidos estén perfectamente libres de sólidos, por el desgaste que ocasionan en los elementos. En una batería, el caudalímetro que registra la producción total y el bombeo, está ubicado a la salida de la misma, intercalado en la cañería de salida de las bombas, y antes de ingresar al oleoducto. El que registra la producción individual de cada pozo, está generalmente ubicado a la salida del “separador de control”, antes de los tanques y de las bombas. Existen muchas variedades de caudalímetros. Los denominados “a turbina”, electrónicos, económicos, cumplen perfectamente con el servicio en las baterías midiendo el volumen del líquido que pasa por el equipo en un tiempo determinado. Los denominados “másicos”, entre los que YPF cuenta con los Micro-motion (figura VII-8). Estos tienen un sistema de medición altamente sofisticado, que está basado en la densidad de los fluidos que circulan por su interior, de tal manera que no solo pueden medir y calcular el volúmen total del fluido que pasa en un determinado tiempo, sino también los porcentajes de cada uno de los líquidos (agua y petróleo) que componen el flujo. Son muy exactos en la medida que se los instale correctamente, ya que la presencia de gas en el flujo induce a importantes errores, pero el hecho de suministrar información de los líquidos por separado, (agua y petróleo) hace que sean muy convenientes en los lugares donde esa medición sea necesaria.

Fig. N° VII-8

Capítulo N° VII- 8