28 de febrero de 2015
[DISEÑO DE SEPARADORES] SEPARADORES]
CAPACIDADES DE GAS Y DE LÍQUIDO 3-1.- Calcular la capacidad de gas, por el método convencional, de un separador vertical para los siguientes datos: Parámetros Diámetro externo Presión de operación Temperatura de Operación Densidad del gas Factor volumétrico del petróleo Factor de compresibilidad Gravedad especifica del gas Diámetro de las partículas Presión de formación Temperatura de formación Viscosidad del gas Densidad del petróleo Presión máxima permisible Esfuerzo máximo permisible Eficiencia de la junta Constante del separador Altura del nivel del del liquido Tiempo de retención
Unidades 0,7622 m 500 Psi 535 °R 1,8380lb/ft3 1,0517 0,9196 0,65 100 micras 3500 Psi 180 °F 0,01162 cp 50,05 lb/ft3 1500 Psi 13750 Psi 80 % 0,21 24 pulg 90 seg
Solución: Sabemos que la capacidad de gas para un separador vertical utilizando el método convencional está dada por:
∙ ∙ = 6363880,0,15 0,5∙.. ∙ ∙ = + 0,4 ∙
Paso1.- Determinamos el espesor mediante:
Reemplazando datos en las unidades correctas tendremos:
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= (13750,05∙ 15∙ 000,8)+( ∙ 00,,476∙202,762∙ 3∙,283,28 ) = , = 2 = ( 0,7622 ∙ 3,28 ) (2 ∙ 0,1704) == ,, . ∙ = 100 × = .∙ − 28 de febrero de 2015
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Paso 2.- Hallamos los diámetros en función al espesor: Sabemos que:
Para el diámetro de las partículas transformamos a unidades adecuadas:
5 0 , 0 5 1, 8 380 / 3 ) − 5 0 ∙ ( 3 . 2 8 ∙ 1 0 ) ∙ ( 2 , 1 5 9 2 ) 3 6380,15 535 ° ∙0,9196 0,01 62 Paso3.- Finalmente reemplazamos todo en la ecuación 1:
= ,
3.2. Calcular la capacidad liquida de un separador horizontal con los siguientes datos:
Longitud : 10 ft Diámetro interno : 1,2 ft Factor Volumétrico : 1,0517 Tiempo de retención : 90 seg
Solución: La ecuación para la capacidad liquida en un separador horizontal es:
( ) · () = 201.7 () · · []
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= 90 ∙
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El tiempo de retención será:
Reemplazando datos:
( ) 1 , 2 () = 201.7 1,0517· 1 ·,510 () = 1841,1334 ()
3.3.- Calcular la capacidad liquida y gaseosa de un separador esférico para los siguientes datos:
Presión de operación Temperatura de Operación Factor de Compresibilidad Densidad del petróleo Densidad del gas Viscosidad del Gas Diámetro Externo Diámetro interno Tiempo de retención
= 26,54 atm = 90 °F = 0, 948 = 0, 77 g/ = 0,019 g/ = 0,01192 cp = 6,66 ft = 6,17 ft = 1 min
Solución:
""
1 4 , 7 = 26,54 ∙ 1 = 90 ° +460 = 550 ° 1 1 0 = 0,77 ∙ 453,6 ∙35, 31 = 48,0751 Paso 1.- Cálculo de la presión de operación
y temperatura de operación:
Paso 2.- Calculo de las densidades en ambas fases:
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1 1 0 = 0,019 ∙ 453,6 ∙ 35,31 = 1,1863 ∙ = 0,78 ∙ 4 8 , 0 7 5 1 1, 1 863 3 90, 1 38 ∙ ( 6 , 1 7 ) = 0,78 550 ° ∙ 0,948 0,01 92 = 539250,0376 = 3 ,51 [2∙] = 3 ,51(61,6) [2∙ 6,01,7948 ] = 2681,3055 28 de febrero de 2015
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Ahora todo reemplazamos en ecuación de separador esférico según los datos brindados para la capacidad gaseosa:
Para la capacidad liquida tendremos:
Reemplazando datos tendremos:
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3.4. Un separador Vertical tiene un diámetro interior de 24 (in), una altura de 10 (ft) y opera a una presión de 400 (Psia), Z = 0,909 y 60 °F. La gravedad del crudo es de 35 ° API; La gravedad del gas es de 0,70 y el coeficiente de separación es de 0,167. La capacidad del líquido es de 1307 (BPD) y el tiempo de retención del líquido es de un minuto. Determinar la capacidad del gas del separador en (MMSCFD).
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Q g 7,694 ( MMSCFD)
3-5.- Nos encontramos en la parte norte de la ciudad de la paz, satisfactoriamente se encontró un pozo productor de gas y condensado, para lo cual la compañía Repsol requiere dimensionar un separador vertical bifásico, los datos son los siguientes: Gravedad especifica del gas = Gravedad API del petroleo = Máximo caudal de gas = Máximo caudal de petróleo = Presión de operación = Temperatura de operación = Tiempo de retención del petróleo = Factor de seguridad para diseñar el separador = P s 10,831 Psia
0, 75 35 ° 12 MMscf/dia 1000 BPD 120 Psia 100 ° F 1,5 min 10%
Fcd = 0,175
T s 70 F
Z = 0,95
Paso 1: Determinación del peso molecular promedio del gas: GE g
M
M aire
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M g 0.75 28.97 ( Lb / Lb mol )
M g ( Lb / Lb mol )
(1)
28,97 ( Lb / Lb mol )
M g GE g M aire
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M g 21.728 ( Lb / Lb mol ) Paso 2.- Calculo de la densidad del gas: Por la ecuación de estado para gases reales tendremos:
PV
ga s
W g Wm g
RTz
d g
;
P Wm g
120 Psia 21,728 ( Lb / Lb mol )
RTz
gas
Psia ft 3 0,95 10,73 560 R Lb mol R
Lb 0,457 ( 3 ) ft
Paso 3.- Hallar la densidad del liquido API
141,5 GE
GE
131,5
141,5 35 131,5
GE 0.850 GE o
o H O
o
GE o H O 2
o
0.850 62.4 ( Lb / ft 3 )
2
o
53.04 ( Lb / ft 3 )
Paso 4.- Calculo del área total del gas: A g
q g
1 P op T s L g 86400 F CD Z g P s T op g
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12 10 scf / dia 6
A g
1 120 Psia 530 R 53.04 0.457 86400 0.175 0.457 0.95 10.851 Psia 560 R
1/ 2
A g 6.716 ft 2
Paso 5.- Determinación del diámetro interno del separador vertical: Di ( v)
Ag 0.7854
1/ 2
Di ( v )
6.716 0.7854
1/ 2
Di (v ) 2.924 ft 35,088 pu lg Paso 6.- Hallar el diámetro interno del separador vertical mediante el uso de tablas: Por regla de tres tendremos: 35.088 Pulg (Hallado)
12 MMscf/dia
36
X MMscf/dia
X
Pulg (Tablas)
36 Pu lg 12 MMscf / dia 35.088 Pu lg
X 12.312 ( MMscf / dia )
;
Tomando en cuenta el factor de seguridad tendremos:
X 12.312( MMscf / dia) 1,1 ;
X 13,543 ( MMscf / dia )
Como debemos elegir el que tiene máximo caudal, escogemos el diámetro proporcionado por tablas, ya que es mayor al hallado en los cálculos. Por lo tanto escogemos un separador de diámetro interno = 36 Pulg
Paso 7.- Calculo del volumen de líquido en el separador vertical: V o ( v ) 1000 BPD
1dia 1440 min
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3
1,5 min 1,042 Bbl
5,615 ft 1 Bbl
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