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Dr. Fernando Pino- [email protected] [email protected] MUESTRA DE CÁLCULOS MANUALES PARA EL MUESTRA DE CÁLCULOS MANUALES PARA EL DISEÑO DE SEPARADORES VERTICALES Y DISEÑO DE SEPARADORES VERTICALES Y HORIZONTALES HORIZONTALES GAS- PETRÓLEO. GAS- PETRÓLEO. Dr. Fernando Pino Morales

4.-MUESTRA DE CALCULO MANUALES PARA DISEÑO

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MUESTRA DE CÁLCULOS MANUALES PARA MUESTRA DE CÁLCULOS MANUALES PARA EL DISEÑO DE SEPARADORES VERTICALES EL DISEÑO DE SEPARADORES VERTICALES

Y HORIZONTALES Y HORIZONTALES GAS- PETRÓLEO.GAS- PETRÓLEO.

Dr. Fernando Pino Morales

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Datos:QO = 5 MBNPDQG = 50 MMPCNDPOPER = 1000 lpcaTOPER = 100 FAPI =40Z = 0,832R =10,73 lpca*pie3/lbmol*°Rtr = 1,5 min

Cálculo de Parámetros:La Gravedad Específica del Petróleo = 0,8251

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR VERTICAL

API

5,131

5,141

8251,0405,131

5,141

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Caudal de Petróleo a condiciones de operación (QO), en pie3/s

s

pie

sBNPdía

díaPCxBNPxO

33

3249,0)(86400))((

))((6146,5)(105

Caudal de Gas a condiciones de operación (QG), en pie3/s

306,4

)(560))((73,10832,0)(

))()((97,287,0)(1000

Pie

lb

RxPClpcaxxlbmol

RlbmollbxxlpcaG

s

pie

slbxlbmolPCNxdía

díaPClbxlbmolPCNxG

37

61,7)(86400)(06,4))((6,379)(

))()((97,2870,0))((105

Fracción Volumétrica de petróleo Alimentado al separador

GQQo

Qo

= (0,3249 pie3/s) / (0,3249 pie3/s + 7,6222 pie3/s) = 0,0409

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR VERTICAL

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Densidad del Petróleo , en lb/pie3

oo * 62,4 lb/pie3= 0,8251*62,4 lb/pie3 = 51,4845 lb/pie3

Densidad del Gas , en lb/pie3

G

OP

GOPG TZR

P

**

*96,28*

=4,06(lb/pie3)

Velocidad Crítica del Gas , en pie/s CV

)/()(*1 GGC FV = 0,5369 pie/s

Área vertical requerida para el flujo de gas por encima del NAAO en pie2

AG = QG / VC= (7,6222 pie3/s.) / (0,5370 pie/s) = 14,1955 pie2

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR VERTICAL

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Volumen de retención de petróleo entre NAO-NBO , en pie3

Vr1 = QO * tr * 60 s = 0.3249 pie3/s *(1,5 s)*60 s = 29,2426 pie3

Volumen de retención de petróleo al accionarse una alarma , en pie3

Vr2 = QO * 600 s =0,3249 pie3/s * 600 s = 194,9508 pie3

Volumen de retención máximo entre NAAO-NBBO , en pie3

Vr = Vr1 + Vr2 = 29,241pie3 + 194,94 pie3 = 224,1934pie3

Diámetro del separador (DS), en pie

DS = (4* AG / 3,1416)1/2= (4* 14,1940 pie2 / 3,1416)1/2 = 4,2512 pie

Como este diámetro no existe comercialmente, se redondeo a uno comercial, por arriba, más cercano; por lo tanto el diámetro del separador utilizado fue de 4,2651 pie

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR VERTICAL

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Altura del petróleo entre NAAO – NBBO, en pulg

hNAAO-NBBO =( 4 * Vr / p* (DS)2 ) * 12 pulg

hNAAO-NBBO =( 4 * 224,181 pie3 / 3,1416 * (4,2512 pie)2)* 12 pulg

hNAAO-NBBO = 188,3031 pulg

Altura desde el FS-NAAO, en pulg

hFS-NAAO = hNAAO-NBBO + hNBBO

hFS-NAAO = 188,2919 pulg + 9 pulg = 197,3031 pulg

Velocidad de entrada de la mezcla, en pie/s

M

MEV 60

= 24,5069 pie/s

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR VERTICAL

????????????????

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Velocidad de salida del gas, en pie/s

3/0550,4

60

pielbV GS = 29,7960 pie/s

Velocidad de salida del petróleo, en pie/s

VVSOSO = 3 pie/s = 3 pie/s

Diámetro de la boquilla de entrada, en pulg

lg12/5053,241416.3

/9471,74 3

puspie

spieDBOQENT

= 7,7110 pulg

Como este diámetro no existe comercialmente, se redondeo a uno comercial, por arriba, más cercano; por lo tanto el diámetro de la boquilla de entrada utilizado fue de 8 pulg

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR VERTICAL

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Diámetro de la boquilla de salida del gas, en pulg

lg124

puVsg

QgDBSG

lg12/7959,291416,3

/622,74 3

puspie

spieDBSG

= 6,8485 pulg

Como este diámetro no existe comercialmente, se redondeo a uno comercial, por arriba, más cercano; por lo tanto el diámetro de la boquilla de salida del gas utilizado fue de 8 pulg

Diámetro de la boquilla de salida del petróleo, en pulg

lg124

puVso

QoDBSO

lg12/31416,3

/3249,04 3

puspie

spieDBSO

= 4,4561 pulg

Como este diámetro no existe comercialmente, se redondeo a uno comercial, por arriba, más cercano; por lo tanto el diámetro de la boquilla de salida del gas utilizado fue de 6 pulg

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR VERTICAL

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Altura desde NAAO-Boquilla Entrada, en pulg

hhNAAO-BOQENTNAAO-BOQENT = D = DBOQ ENTBOQ ENT

hhNAAO-BOQENTNAAO-BOQENT = 8 pulg = 8 pulg

Altura desde la boquilla de entrada – fondo malla, en pulg

hhBOQENT-FM BOQENT-FM = 0,5 * D = 0,5 * DSS *12 pulg *12 pulg

hhBOQENT-FM BOQENT-FM = 0,5 * 4,2651 *12 pulg = 25,5906 pulg = 0,5 * 4,2651 *12 pulg = 25,5906 pulg

Área de la malla, en pie2

AAMallaMalla = Q = QGG/ V/ V

C C

AAMallaMalla = 7,622 / 0,5370 = 7,622 / 0,5370 = 14,1950 pie= 14,1950 pie22

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR VERTICAL

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Diámetro de la malla, en pie

DDMallaMalla = D = DSS

DDMallaMalla = 4,2651 = 4,2651 piepie

Distancia mínima permisible entre el tope de la malla y la boquilla de salida de gas, en pulg

hhoo= (F= (F88 * D * D

MallaMalla – D – DBSBSGG) / (2)) / (2)

hhoo= (12 pulg * 4,2651= (12 pulg * 4,2651 pie – 8 pulg) / (2) = 21,5906 pulgpie – 8 pulg) / (2) = 21,5906 pulg

Altura efectiva de separación del separador, en pie

LLEFFEFF=(h=(hFS-NAALFS-NAAL+h+h

NAAL-BOQENTNAAL-BOQENT+D+DBOQENTBOQENT+h+h

FMALLA-BoqEntFMALLA-BoqEnt+e+eMallaMalla+h+h

oo)/(F)/(F2525))

LLEFFEFF=(197,2919 pulg+8 pulg+8 pulg+25,5906 pulg+6 pulg+21,5906 pulg )/ 12=(197,2919 pulg+8 pulg+8 pulg+25,5906 pulg+6 pulg+21,5906 pulg )/ 12

LLEFF EFF = 22,2061 pie= 22,2061 pieComo esta longitud no existe comercialmente, se redondeo a uno comercial, por arriba, más cercano; por lo tanto la longitud efectiva de operación utilizada fue de 22,5 pie

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR VERTICAL

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Datos:

QO = 7,5 MBNPD

QG = 74 MMPCND

POP = 1000 lpca

TOP = 100 F

( al aire)

API =40

Z = 0,98

R =10,73 lpca*pie3/ lbmol*R

tr = 1,5 min

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

Cálculo de Parâmetros : La Gravedad Específica del Petróleo :

API

5,131

5,141

8251,0405,131

5,141

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Caudal de Petróleo a condiciones de operación (Qo), en pie3/s:

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

s

pie

sxBNPdía

díapiexBNPxo

333

49,0)(86400))((

))((6146,5)105,7

Caudal de Gas a condiciones de operación (QG), en pie3/s:

s

pie

sxlbxlbmolPCNxdía

díaPClbxxlbmolPCNxG

37

30,13)(86400)(44,3))((6,379)(

))()((97,287,0))((104,7

Tasa Másica del Petróleo y Gas

GO x

s

lb

pies

lbxpie75,45

))((

)(44,3)(30,133

3

WG=

s

lb

pies

lbxxpieW o 23,25

))((

)(4,628251,0)(49,03

3

00

Caudal de la Mezcla (Qm.), en pie3/s:

s

pieGoM

3

79,1330,1349,0

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MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

Fracción Volumétrica de petróleo Alimentado al separador :

21055,330,1349,0

49,0

xGo

o

Densidad del Petróleo , en lb/pie3

= 0,8251*62,4 lb/pie3 = 51,4845 lb/pie3o

Densidad del Gas , en lb/pie3:

OP

GOPG TZR

P

**

*96,28*

3344,3

)()(560))((73,1098,0

))()((97,287,0)(1000

pie

lb

lbmolxRxpielpcax

Rlbmollbxxlpca

Densidad de la Mezcla , en lb/pie3:

)(

)(

gL

gLM

WW

3

20,5)49,030,13

33,2537,46

pie

lb

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Velocidad Crítica del Gas , en pie/s:

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

G

GoC

)(157,0

spie /63,0

44,3

)49,5144,3(157,0

Área vertical requerida para el flujo de gas por encima del NAAO en pie2

)(11,21)(63,0)(

))((3,13 23

piepies

spieA

C

GG

Volumen de retención de petróleo entre NAO-NBO , en pie3

VrVr11 = Q = QOO * tr * 60 s= 0,4874 pie * tr * 60 s= 0,4874 pie33/s.*(1,5 s)*60 s = 43,8639 pie/s.*(1,5 s)*60 s = 43,8639 pie33

Volumen de retención de petróleo al accionarse una alarma , en pie3

VrVr22 = Q = Q

OO * 600 s= 0,4874pie * 600 s= 0,4874pie33/s. * 600 s = 292,4262 pie/s. * 600 s = 292,4262 pie33

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Volumen de retención máximo entre NAAO-NBBO , en pie3

Vr = Vr1 + Vr2 = 43,8639 pie3 + 292,4262 pie3 = 336,2901 pie3

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

Longitud efectiva de operación LEFF en pie

Como la POP >500 lpca, entonces la relación a utilizar es 4,0 F24*LEFF / D 6,0

Diámetro del separador asumido: DS = 6,2336 pie

F24*LEFF = 4 pie

LEFF = (4*6,2336) / 1 = 24,9344 pie

Pero como esta longitud efectiva no existe comercialmente, se redondea a una longitud comercial, por arriba, más cercana. Siendo esta longitud igual a 25 pie.

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Área vertical entre el NBBO – NAAO, en pie2

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

ANBBO-NAAO = Vr/LEFF

ANBBO-NAAO = 336,2901 pie3/ 25 pie = 13,4516 pie2

Área fraccional de la sección transversal entre el FS-NBBO (A1*)

R1* = hNBBO / DS

R1* = (9 pulg. /12 pie) / 6.2336 pie = 0,120; con este valor se busco en la Tabla

A1* = 0,0680

Área del separador (AS), en pie2

AS = (3,1416 *(DS)2) / 4

AS = (3,1416*(6,2336)2) / 4 = 30,5198 pie2

Área vertical entre el NBBO-FS, en pie2

AFS-NBBO = (A1*) * AS

AFS-NBBO = 0,0680 *30,5198 pie2 = 2,0753 pie2

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Área de la sección transversal vertical disponible para el gas en pie2

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

ADG = AS - (AFS-NBBO + ANBBO-NAAO)

ADG = 30,5198 pie2 - (2,0753 pie2 + 13,4516 pie2) =14,9919 pie2

Se comparo esta área con el Área vertical requerida para el flujo de gas por encima del NAAO (AG) y se determino que esta área es menor que la requerida, lo que indica que el diámetro asumido es muy pequeño; por lo que se debió asumir un diámetro mayor al anterior y repetir el procedimiento

Longitud efectiva de operación LEFF en pie

Como la POP >500 lpca, entonces la relación a utilizar es 4,0 F24*LEFF / D 6,0

Diámetro del separador asumido: DS = 6,5617 pie

F24*LEFF = 4 pie

LEFF = (4*6,5617) / 1 = 26,2467 pie

Pero como esta longitud efectiva no existe comercialmente, se redondea a una longitud comercial, por arriba, más cercana. Siendo

esta longitud igual a 27,5 pie

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Área vertical entre el NBBO – NAAO, en pie2

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

ANBBO-NAAO = Vr/LEFF

ANBBO-NAAO = 336,2901 pie3/ 27,5 pie = 12,2287 pie2

Área fraccional de la sección transversal entre el FS-NBBO (A1*)

R1* = hNBBO / DS

R1* = (9 pulg. /12 pie) / 6,5617 pie = 0,114; con este valor se busco en la

Tabla A, el valor de A1*:

A1* = 0,0631

Área del separador (AS), en pie2

AS = (3,1416*(DS)2) / 4

AS = (3,1416 * (6,5617)2) / 4 = 33,8160 pie2

Área vertical entre el NBBO-FS, en pie2

AFS-NBBO = (A1*) * AS AFS-NBBO = 0,0631 * 33,8160 pie2 = 2,1338 pie2

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Área de la sección transversal vertical disponible para el gas en pie2

ADG = AS – (AFS-NBBO + ANBBO-NAAO)

ADG = 33,8160 pie2 – (2,1338 pie2+ 12,2287 pie2) = 19,4535 pie2

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

Se comparo esta área con el Área vertical requerida para el flujo de gas por encima del NAAO (AG) y se determino que esta área es menor que la requerida, lo que indica que el diámetro asumido es muy pequeño; por lo que se debió asumir un diámetro mayor al anterior y repetir el procedimiento

Longitud efectiva de operación LEFF en pie

Como la POP >500 Lpca, entonces la relación a utilizar es 4,0F24*LEFF / D 6,0

Diámetro del separador asumido: DS = 6,8898 Pie

F24*LEFF = 4 pie

LEFF = (4*6,8898) / 1 = 27,5591 pie

Pero como esta longitud efectiva no existe comercialmente, se redondea a una longitud comercial, por arriba, más cercana. Siendo esta longitud igual a 30 pie

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Área vertical entre el NBBO – NAAO, en pie2

ANBBO-NAAO = Vr/LEFF

ANBBO-NAAO = 336,306 pie3/ 30 pie = 11,2097 pie2

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

Área vertical entre el NBBO – NAAO, en pie2

ANBBO-NAAO = Vr/LEFF

ANBBO-NAAO = 336,306 pie3/ 30 pie = 11,2097 pie2

Área del separador (AS), en pie2

AS = (3,1416*(DS)2) / 4

AS = (3,1416*(6,8898)2) / 4 = 37,2819 pie2

Área vertical entre el NBBO-FS, en pie2

AFS-NBBO = (A1*) * AS

AFS-NBBO = 0,0591 * 37,2819 pie2 = 2,2034 pie2

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Área de la sección transversal vertical disponible para el gas, en pie2

ADG = AS – (AFS-NBBO + ANBBO-NAAO )

ADG = 37,2819 pie2 – (2,2034 pie2+ 11,2097 pie2) = 23,8689 pie2

Se comparo esta área con el Área vertical requerida para el flujo de gas por encima del NAAO (AG) y se determino que esta área no es significativamente mayor que la requerida, por lo que se determino un % error entre ambas áreas, dando como resultado un error porcentual menor al 6%, porcentaje aceptable en la industria. Este % error se determino de la siguiente manera:

% Error = ((ADG - AG / AG) * 100%

% Error = ((23,8689 pie2 – 22,6557 pie2) / 22,6557 pie2) * 100%

% Error = 4,0308 %

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

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Área vertical de petróleo requerida entre FS-NAAO, en pie2

AFS-NAAO = AFS-NBBO + ANBBO-NAAO

AFS-NAAO = 2,1997 pie2 + 11,2102 pie2 = 13,4130 pie2

Area fraccional de la sección transversal entre el FS-NAAO, en pie2

A2* = AFS-NAAO / AS

A2* = 13,4099 pie2

/ 37,2823 pie2 = 0,360

Con este valor se busco en la Tabla A, el valor de R2*, pero como no

apareció directamente en la tabla, entonces se interpolo entre los dos números que lo contenían. Para ello se uso la siguiente ecuación: Números que contenían el valor calculado y la ecuación utilizada para obtener R2

*

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

R2* A2

* 0,385 0,355 0,360 0,390 0,361

R2

* = (0,390–0,385)/(0,361-0,355)*(0,360-0,355)+0,385 =

R2* =0,389

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Distancia vertical entre el FS - NAAO, en pulg

hFS-NAAO = R2* * DS * 12 pulg

hFS-NAAL = 0,389 * 6,8898 pie * 12 pulg. = 32,1614 pulg

Área vertical entre el NBBO-NBO, en pie2

ANBBO-NBO = (Qo * 300s) / LEFF

ANBBO-NBO = (0,4874 *300 s) / 30 pie = 4,8738 pie2

Área vertical entre el NAAO-NAO, en pie2

ANAAO-NAO = ANBBO-NBLO

ANAAO-NAO = 4,8738 pie2

Área vertical entre el NAO-NBO, en pie2

ANAO-NBO = Vr1 / LEFF

ANAO-NBO = 43,8639 pie3 / 30 pie = 1,4621 pie2

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

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Área vertical entre el FS-NBO, en pie2

AFS-NBO = AFS-NBBO + ANBBO-NBO

AFS-NBO = 2,2034 pie2 + 4,8738 pie2 = 7,0771pie2

Área vertical entre el FS- NAO, en pie2

AFS-NAO = AFS-NBO + ANAO-NBO

AFS-NAO = 7,0771 pie2 + 1,4621 pie2 = 8,5393 pie2

Área fraccional de la sección transversal entre el FS-NBO, en pie2

A3* = AFS-NBO / AS

A3* = 7,0771 pie2 / 37,2819 pie2 = 0,190

Con este valor se busco en la Tabla 1 del Apéndice A, el valor de R3*:

R3* = 0,245

Distancia vertical entre el FS-NBO, en pulg

hFS-NBO = R3* * DS * 12 pulg

hFS-NBO = 0,245 * 6,8898 pie * 12 pulg. = 20,2394 pulg

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

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Área fraccional de la sección transversal entre el FS-NAO, en pie2

A4* = AFS-NAO / AS

A4* = 8,5359 pie2 / 37,2819 pie2 = 0,229

Con este valor se ubico en la Tabla A, el valor de la altura de esa área R4

*:

R4* = 0,280

Distancia vertical entre el FS-NAO, en pulg

FS-NAO = R4* * DS * 12 pulg

hFS-NAO = 0,280 * 6,8898 pie * 12 pulg = 23,1497 pulg

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

Velocidad de entrada de la mezcla, en pie/s

M

MEV 60

spiepielb

V ME /4588,26/1424,5

603

Velocidad de salida del gas, en pie/sspie

pielbV GS /3378,32

/4426.3

603

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Velocidad de salida del petróleo, en pie/s

VSO = 3 pie/s

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

Diámetro de la boquilla de entrada, en pulg

lg124

puV

QmD

BOQENTBOQENT

lg7700,9lg12/5183,261416,3

/9545,134 3

pupuspie

spieDBOQENT

Como este diámetro no existe comercialmente, se redondeo a uno comercial, por arriba, más cercano; por lo tanto el diámetro de la boquilla de entrada utilizado fue de 10 pulg

Diámetro de la boquilla de salida del gas, en pulg

lg124

puVsg

QgDBSG

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Diámetro de la boquilla de salida del petróleo, en pulg

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

lg124

puVso

QoDBSO

lg477,5lg12/31416,3

/4874,04 3

pupuspie

spieDBSO

Como este diámetro no existe comercialmente, se redondeo a uno comercial, por arriba, más cercano; por lo tanto el diámetro de la boquilla de salida del petróleo utilizado fue de 6 pulg

Área de la malla, en pie2

AMalla = QG/ VC

AMalla = (13,2876 pie3/s) / 0,5865 pie/s = 22,6557 pie2

Ancho de la malla, en pulg MallaAF 25Mallaa

lg1176,576557,22lg12 2 pupiepu Mallaa

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Distancia mínima permisible entre el Tope de Malla-Boquilla de salida gas, en pulg

ho = (DMalla – DBSG) / (2)

ho = (57,1176 pulg. – 10 pulg) / (2) = 23,5588 pulg

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

Distancia vertical disponible entre el Fondo Malla-NAAO, en pulg

hhFM-NAAO FM-NAAO = D= DSS - h - h

FS-NAAOFS-NAAO - h - hoo - e - e

Malla Malla

hhFM-NAAO FM-NAAO = (6,8898 *12) -32,1614 -23,5588 - 6 = 20,9569 pulg= (6,8898 *12) -32,1614 -23,5588 - 6 = 20,9569 pulg

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Diseño de Separadores Horizontales de Gas- Petróleo- Agua. En. la figura 26 se presenta un Separador Horizontal Gas- Petróleo- Agua

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

Separador Horizontal

Gas- Petróleo- Agua

En estos separadores se ha de permitir que el agua y el petróleo se desprendan uno del otro. Luego, entonces para inicial el diseño de estos separadores Se parte de un valor arbitrario (hg/D=0,5). La velocidad crítica del gas se determina, por algunas de

las ecuaciones señaladas Anteriormente. (AL)= área disponible para el líquido en (pie2)

y (L)= es la longitud del separador en pies Los pies adicionales de longitud, espacio que se utilizará para acomodar los indicadores de nivel, controles de nivel, válvulas de drenaje etc

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b.- El contenido de agua del crudo que sale del separador, no debe de ser mayor al 5%(V/V) La tasa volumétrica del agua se determina por:

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

W

WW

W

Para determinar la relación de áreas entre el agua y petróleo, se tiene que:

W

O

WA

A

0

El área para flujo de agua es: WO

WOW AA

AAA

/1

El Área para el flujo de petróleo se determina, según lo siguiente

AO= (AO+ Aw)- Aw

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Para determinar la velocidad de elevación de las gotitas de petróleo a través de la fase de agua, para un tamaño de partículas de 150 micrones), se utiliza:

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

W

WxDx

)(10072,1 0

20

4

0

La velocidad de asentamiento de las gotas de agua en el petróleo para un tamaño de partículas de 150 micrones es:

0

024 )(10072,1

WWw

xDX

El tiempo de retención mínimo requerido para el petróleo:

O

WW

ht

La velocidad de elevación del petróleo se puede determinar, también por la siguiente ecuación:

oAoxL

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El tiempo de retención mínimo requerido para el agua es:

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

W

ht

0

0

La velocidad de asentamiento del agua, se determina, por la siguiente fórmula:

w=hw x L

Para un asentamiento efectivo de las partículas es:

0

09060

A

xtx

A

xxtL o

W

WWW

0

0000

9060

2

3

A

xxt

A

xxtL o

o

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Sección de Manejo de Fluidos: Existen ocasiones, en que la sección de manejos del fluido líquido del separador tendrá un tamaño basado en el tiempo de retención. También hay ocasiones en que el separador tiene como función no solo separar fases, sino que también puede servir como compensador del líquido amortiguando las variaciones del flujo, de tal forma que los controles automáticos del separador aguas abajo puedan operar con no más de un minutos de perturbación. La velocidad de asentamiento, para lo cual se obtiene la siguiente ecuación:

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

C

xgxD pPt 3

)(4

La ecuación se utilizará de dos formas, ambas forman se sustentan en que las burbujas del líquido que suben o caen a través del líquido, se fundamentan en un flujo de tipo flujo laminar, lo cual es válido cuando las partículas son de tamaño pequeño, la fórmula matemática queda:

)(18

)(subiendo

gxD PPt

)(18

)(bajando

gxD pPt

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Para cuantificar el (trl) se pueden utilizar pruebas de campo, al no disponer de datos de campo se puede utilizar la ecuación de Stokes:

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

))(()5,18( 21

2 P

P

Dx

Problemas de operación de los separadores. Los principales problemas de operación de los separadores causan problema para y hacen disminuir la eficiencia del proceso de separación, y que además trae graves problemas para los procesos posteriores, y son:

a.- Crudos Espumosos .Uno de los puntos que se recomienda tener en cuenta en el manejo de los separadores, son las causales de la formación de espumasb.- Presencia de Arenas: Los principales problemas son:1.- Taponamiento de los dispositivos internos del separador2.- Erosión y corte de válvulas y líneas3.- Acumulación en el fondo del separador

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c.- Velocidad de Erosión La fórmula para determinar la velocidad de erosión

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

f

e

C

d.- Parafinas.e.- Emulsiones.f.- Escape de Líquido y Gasg.- Problemas de Arrastre El arrastre es un fenómeno complejo donde gran cantidad de variables entran en juegoConsecuencias del ArrastreDeterminación de las Condiciones Óptima de Separación de Petróleo y Gas Por lo general, cuando se habla de las condiciones óptimas, se refiere a los parámetros presión y temperatura La presión óptima de un separador es aquella que estabiliza en fase líquida el máximo número de moles de mezcla. De acuerdo a la definición, a la presión óptima se obtiene:a.- Máxima producción de petróleob.- Máxima gravedad API del crudoc.- Mínima relación gas - petróleod.- Mínimo factor volumétrico del petróleo

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La presión del separador esta sujeta a control directo por medios de La presión del separador esta sujeta a control directo por medios de instrumentos reguladores de presión. La temperatura se determina con instrumentos reguladores de presión. La temperatura se determina con el fluido que entra al separador. Y .en ciertos casos la temperatura del el fluido que entra al separador. Y .en ciertos casos la temperatura del separador es controlada por calentamiento o refrigeración.separador es controlada por calentamiento o refrigeración.

Proceso de Separación Gas- Petróleo:Proceso de Separación Gas- Petróleo: Si el proceso de separación- gas- Si el proceso de separación- gas- petróleo es de dos etapas de separación, en este caso se recomienda petróleo es de dos etapas de separación, en este caso se recomienda seguir los siguientes pasosseguir los siguientes pasos

a.- Se calcula la composición en moles de líquido y vapor por mol de a.- Se calcula la composición en moles de líquido y vapor por mol de petróleo del yacimiento petróleo del yacimiento b.- Se toma la fase líquida del separador cuya composición se ha calculado b.- Se toma la fase líquida del separador cuya composición se ha calculado y se determina la composición y los moles de líquido y vapor a las y se determina la composición y los moles de líquido y vapor a las condiciones de P y T del tanque.condiciones de P y T del tanque.c.- Se determina el volumen de una libramol. Este volumen se determina a c.- Se determina el volumen de una libramol. Este volumen se determina a través del peso molecular aparente del petróleo del yacimiento la través del peso molecular aparente del petróleo del yacimiento la densidad del petróleo a condiciones de presión y temperatura del densidad del petróleo a condiciones de presión y temperatura del yacimiento para ello se utiliza la fórmulayacimiento para ello se utiliza la fórmula

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

Yl

MV

0

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d.- El volumen por mol de cada componente se obtiene:

MUESTRA DE CÁLCULOS SEPARADOR HORIZONTAL

VMi =Mi/Li

e.- Se calcula el Factor Volumétrico (Bo) a cada presión del separador considerada y a temperatura del separador, según la fórmula siguiente:

T

l

V

VB 0

Calculo de la Gravedad del Petróleo en el Tanque

4,620

0

5,131

5,141

0

API

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