TECNOLOGIA DEL GAS NATURAL II - 2o. PARCIAL Evaluación PROCEDIMENTAL COD.:……………….. 1.
(0 puntos) puntos) Una Una línea línea horizontal horizontal con con una longitud de 200 millas, millas, con un diámetro diámetro interno de 12.09 in. y una rugosidad rugosidad absoluta absoluta de 0.0006 0.0006 in.; transporta transporta gas a una temperatura temperatura de de flujo promedio promedio de 80°F. La presión presión de entrada es es de 600 psia y la de salida es es de 200 psia. psia. La gravedad gravedad específica específica del gas es de de 0.70. Considerando que la Presión y la Temperatura de referencia (Base) es de 14.7 psia y 520°R respectivamente, calcular la taza de flujo del gas en pies cúbicos por ho ra (cft/hr): 1.1 Con el método tentativa-error, la ecuación de Colebrook-White y la ecuación general de Weymouth 1.2 Utilizando la forma común en la industria de la ecuación Weymouth para flujo horizontal
D = 12.09 in. L = 200 m i. e = 0.0006 in in. T = 80 °F (540°R) ץg = 0.70 Tb = 520 °R Pb = 14.7 psia P1 = 600 psia P2 = 200 psia
La Presión prom ed edio es: (200 + 400)/2 = 400 psia Con ץg = 0.70; mediante la grafica (Pseudocritical propierties of miscellaneuos , Natural Ga Gases - Brown) ob obtenem os os Tp Tpc = 390 °R °R y Ppc = 665 °R °R Ppr = 400/665 = 0.601 Tpr = 540/390 = 1.385 De la grafica (Gas deviaton Factor for natural gases – Standing and Katz) z = 0.9188
e/D = 0.0006/12.09 = 0.00005
La ecuación del N° de Reynolds es:
Para P=400 psia, psia, T=540 °R y ץg = 0.70; con la correlación Carr-Kobayashi-Burrow:
Suponiendo Suponiendo q = 500.000 500.000 cft/hr
μ = 0.0099 cp
(2 Puntos)
2. (2 puntos)) Calcular el caudal de gas a través de un gasoducto horizontal usando las ecuaciones de Panhandle A y Panhandle B (E=0.90), con la siguiente Información: Tubería: DI = 12.09 in. Longitud = 100 mi. Temperatura: 70°F Gravedad Específica: 0.65 Presión: De entrega: 150 psia De Compresión: 500 psia
La Presión promedio es: (150 + 500)/2 = 325 psia Con ץg = 0.65; mediante la grafica (Pseudocritical propierties of miscellaneuos Natural Gases - Brown) obtenemos Tpc = 375 °R y Ppc = 670 °R Ppr = 325/670 = 0.485
Tpr = (70+460)/375 = 1.413
De la grafica (Gas deviaton Factor for natural gases – Standing and Katz )
z = 0.94
2.1 PANHANDLE A
q = 435.87 * ((12.09) 2.6812/(0.65)0.4604))(520/14.73) 1.07881*((150² - 500²)/530*0.94*100))0.5394
q = 3.469.590 cft/d
2.2 PANHANDLE B
q = 737 * ((12.09) 2.530 (520/14.73) 1.02*((150² - 500²)/530*0.94*100*(0.65)0.961)0.510
q = 3.698.160 cft/d 3.
(3 puntos) Un pozo vertical produce 3 MMscf/d de un gas en fase simple; de gravedad especifica 0.75, a través de un tubing de 3½ in.(DI) en un reservorio que tiene una profundidad de 8.000 ft. La presión en boca de pozo es de 1.000 psia a una temperatura de 120°F. La temperatura de bottom-hole es de 180°F. La rugosidad relativa en el tubing es de 0.0006. Q = 3 MMscf/d Pts = 1.000 psia e/D = 0.0006
ץg = 0.75
Tts = 120 °F
DI = 3.5 in. Tws = 180 °F
Z = 8.000 ft
= (120+180)/2 = 150°F = 610°R Con ץg = 0.75; Tprom = 610 °R y Pts = 1.000 psia usando las correlaciones de Thomas, Hankinson y Philllips para propiedades pseudoreducidas y Brill-Beggs para el fator z tenemos: Ppr = 1.502 Tpr = 1.521 z = 0.869 3.1 Calcular la presión estática de Bottom-Hole con los métodos Sukkar-Cornell y Cullender-Smith. SUKKAR CORNELL
= (0.01875*0.75*8000)/610 = 0.1844
De la tabla 1 Sukkar Cornell para B=0, Ppr = 1.5025 y Tpr = 1.5212; la integral es = 1.0138+0.5 = 1.5138 .1.5138 -.0.1844 = 1.3294 De la tabla 1 Sukkar Cornell para 1.3294 interpolando tenemos Pr = 1,1005 entonces:
Pws = (1.1005)(1000) = 1.100,5 psia CULLENDER SMITH
Con ץg = 0.75; Ts = 580 °R y Pts = 1.000 psia, usando las correlaciones de Thomas, Hankinson y Philllips para propiedades pseudoreducidas y Brill-Beggs para el factor z tenemos (Ver Cálculos Cullender Smith..xls): z = 0.842 Ppc = 666 Tpc = 401 Ppr = 1.502 Tpr = 1.446
CALCULO Pws METODO CULLENDER-SMITH Tts 580 Tws 640 Tprom 610 Ge Z Pts 1000 0,75 8000 a) Calculo de z e Its en condicic. de superficie CON T SUPERFICIE = 580 Ppc Ppr 666 Tpc 401 1,502 Tpr 1,446 z Its 0,842 488,36 b) Cálculo de Ims condic. media de Z, Its=Ims Its 488,36 Ims 488,4 ∆P 115,18 Pms 1115,18 Con Temperatura T MEDIA = 610°R y Pms Ppc Ppr 666 Tpc 401 1,675 Tpr 1,521 z 0,856 Its 488,36 Ims 468,23 ∆P 117,6 Pms 1117,6 Como las Pms no son iguales, se repite Ppc Ppr 666 Tpc 401 1,679 Tpr 1,521 z 0,855 Its 488 Ims 466,67 ∆P 1117,8 117,8 Pms c) Calculo de Iws en condic. de fondo, Ims=Iws ∆P 120,5 Pws 1120,5 Con Temperatura T fondo = 640°R y Pws Ppc Ppr 666 Tpc 401 1,684 Tpr 1,596 z 0,872 Iws 498,05 ∆P 116,6 Pws 1116,6 Como las Pws no son iguales, se repite Ppc Ppr 666 Tpc 401 1,689 Tpr 1,596 z 0,879 Iws 503,81 ∆P 124,3 Pws 1124,3 Como las Pws no son iguales, se repite Ppc Ppr 666 Tpc 401 1,689 Tpr 1,596 z 0,879 Iws 500,35 ∆P 1124,8 124,8 Pws
Pws =
1236 psia
3.2 Calcular la presión de Flujo de Bottom-Hole con el método de Temperatura promedio y factor z
Suponiendo: Pwf = 1.700 psia, y Ptf = Pws = 1.236 psia con ץg = 0.75 y Temperatura promedio de 610 ° R, y una Presión media de 1.468 psia ((1700+1236)/2). Usando las correlaciones de Thomas, Hankinson y Philllips para propiedades pseudoreducidas y Brill-Beggs para el factor z tenemos (Ver Cálculos Flujo Temp Prom y Factor z..xls): Ppc = 666 Tpc = 401
Ppr = 2.206 Tpr = 1.521
z (prom) = 0.820
De la grafica Viscosity ratio vs pseudoreduced temperatura (Carr) µ/µ1 = 1.44; Para ץg = 0.75 y 150°F (610 °R) de la grafica Viscosity of paraffin hydrocarbons at 1 atm. (Carr) es µ1 = 0.0115; µ = 0.0166.
= (20*(3000)*0.75)/(0.0166*3.5) = 774.530 Del diagrama de Moddy con e/D = 0.0006; f = 0.018 De cálculos Flujo Temp Prom y Factor z..xls
Pwf = 1.552,6 psia
2ª tentativa con P prom de 1.394 psia ((1552,6+1236)/2).
Pwf = 1.554,2 psia
3ª tentativa con P prom de 1.395 psia ((1554,2+1236)/2).
Pwf = 1.554 psia
CALCULO DE Pwf METODO Tprom y Factor z PRESIÓN DE FLUJO DE BOTTOM-HOLE Tprom zprom Ptf 1236 610 0,82 ץ Z D 0,75 8000 3,5 q 0,018 3 f a) Calculo de s y eS en condiciones promedio s Pwf² Pprom
Ppr s Pwf² Pprom
Ppr s Pwf² 4.
0,44976
eS
1,56794 b) Calculo de Pwf² y Pwf Pwf 2424562 1557,1 2a Tentativa con Pwf 1394 2,094 0,827 z eS 0,44596 1,56198 2415649 1554,24 Pwf 3a Tentativa con Pwf 1395 2,096 0,827 z 0,44596 1,56198 eS 2415649 1554 Pwf
(2 puntos) Calcular el flujo de gas horario (scfh) de un Campo de gas en Camiri (Prov. Cordillera Santa Cruz) para las siguientes condiciones: Condiciones Base: Pb = 14.7 psia, Tb = 520°F Tubería: 4 in. Schedule 40 (DI 4.026 in.). Tomas de brida. Toma de presión estática upstream Placa de Orificio: Acero inoxidable; 1.5 in. medido a 20 °C
Manómetro de Mercurio Elevación: 810 m (s.n.m). Aceleración gravedad: g = 9,777 m/seg2 Presión Atmosférica: 13.37 psia Temperatura del Flujo: 100°F Gravedad Especifica: 0.6 Presión Estática: 641 psig Presión Diferencial: 65 in. columna de agua
NOTA.- Efectuar las correcciones de los Factores manométrico y de ubicación con las sgtes. formulas:
Cálculos iniciales:
β = d/D = 1.5/4.026 = 0.3726
= (65*(641+13.37))½ = 206.24
hw/Pf = 65/654.37 = 0.0933 4.1 Fb. De la Tabla C-1 para DI =4.026 in. y orificio = 1.5 in. 4.2 Fr. De la Tabla C-2 para DI =4.026 in. y orificio = 1.5 in
Fb = 460.79 b = 0.0344
= 1 + 0.0344/206.24 = 1.0002 4.3 .Y De la Tabla C-3 para β = 0.3726 y hw/Pf = 0.0933 (f lange- upstream ) 4.4. Fpb. Fpb = 14.73/14.7 = 1.0020 4.5 Ftb. Ftb = 520/520 = 1 4.6 Ftf.
Y1 = 1.0
(520/(100+460))½ = 0.9636 4.7 Fg. (1/0.6)½ = 1.2909
4.8 Fpv. Para P = 654.37,psia, T = 100°F y ץg = 0.6 usando Presion y Temp pseudoreducidas z= 0.917
(1/0.917)½ = 1.0433
4.9 Fm. Con Patm = 13.37 psia y hw = 65 in H2O
(Patm + hw/27.07)192.4 = (13.37 + (65/27.07))/192.4 = 0.0820
(62.3663 – 0.0820)/62.3663 = 0.9987
4.10 Fl. Con g = 9.777 m/seg2 = 32.07834 (32.07834/32.17405)½ = 0.9985
4.11 Fa. Con Tf = 100 °F y con la formula para acero inoxidable:
Fa =1+ [0.0000185 × ( Tf − 68)] = 1 + (0.000185*(100-68) = 1.0006 Entonces:
C´ = (460.79)(1.0002)(1.000)(1.0020)(1.000)(0.9636)(1.2909)(1.0443)(0.9993)(0.9985)(1.0006) C´ = 598.78
q h = 598.78*206.24 = 119.368 scfh 5.
(1 punto Bonus p/ TODOS por omisión del docente) Determinar la taza de flujo mínimo de un pozo de gas para arrastrar líquidos y evitar la acumulación de los mismos. Conociendo que presión de flujo en el tubing (DI 2.992 in.) es de 500 psi y que la velocidad critica del gas es 11.2 ft/seg. T = 180° y ץg = 0.6
D= 2.992 in = 0.2493 ft A = πD²/4 = (3.1416*(0.2493)²)/4 = 0.0488 ft² Para P = 500 psia, T = 180 °F y ץg = 0.6 hallamos z = 0.9
q g = (3.06*500*11.2*0.0488)/540*09 = 1.72 MMcfd
