Análisis técnico-económico de las tecnologías de transporte de crudo pesado dilución, calentamiento y upgrading para los crudos Castilla y Rubiales usando simuladores de procesos
Las reservas de crudo convencional han presentado una decadencia en los últimos años. Es por ello que los crudos pesados han tomado una fuerza como uno de los principales recursos energéticos, por este motivo presentan una gran dificultad y costos asociados con su producción y transporte. Debido a e...
- Autores:
-
Flórez Rico, Danilo Joan
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2015
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
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- Idioma:
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- Acceso en línea:
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Las reservas de crudo convencional han presentado una decadencia en los últimos años. Es por ello que los crudos pesados han tomado una fuerza como uno de los principales recursos energéticos, por este motivo presentan una gran dificultad y costos asociados con su producción y transporte. Debido a esto se posee la obligación de buscar alternativas para el transporte de crudo pesado. En la cotidianidad del transporte de crudo en Colombia, las alternativas que han proporcionado los mejores resultados son dilución y emulsión. El objetivo general de este trabajo es evaluar tanto técnica como económicamente tres diferentes alternativas: dilución, calentamiento, upgrading, por medio simuladores de procesos y evaluaciones económicas para así compararlas y así seleccionar la tecnología más adecuada para el transporte de crudo pesado aplicado al oleoducto central de Ocensa y los crudo Castilla y Rubiales. El proceso de producción de los crudos Castilla y Rubiales han estado limitados por las restricciones en el transporte del crudo. El principal problema de transportar el crudo por oleoducto, es que estos presentan altas viscosidades; dificultando el flujo y encareciendo esta etapa por los costos operacionales y los requerimientos de inversión. Debido a la gran demanda de crudo pesado, se hace necesario contar con una tecnología de transporte de crudo que garantice un proceso óptimo, seguro y al menor costo. El análisis de las evaluaciones técnicas y económicas, permiten concluir que la mejor alternativa para el transporte de crudo pesado por tubería en el oleoducto central es la tecnología de viscorreducción. Finalmente se propone realizar un posterior estudio de tecnologías no convencionales como la aplicación de campos electromagnéticos en tuberías para mejorar el transporte de crudo y compararlas con cada una de las alternativas seleccionadas con el fin de elegir la alternativa que representa la mejor viabilidad para el transporte de crudo en Colombia. |
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Abdurahman, N. H., et. al. (2012) Pipeline transportation of viscous crudes as concentrated oil-in-water emulsions. Elsevier. Journal of Petroleum Science and Engineering Akbarzadeh K., (et. al). (2007) Los asfaltenos: Problemáticos pero ricos en potencial. Oilfield Review. Alboudwarej, Hussein; Felix, Joao; Taylor Shawn. (2006) La importancia del petróleo pesado. Oilfield Review. Schlumberger. pp. 38-59. Allenson, Stephan J., et al. (2011) Application of Emulsion Viscosity Reducers to Lower Produced Fluid Viscosity. Nalco Company. Offshore Technology Conference. OTC 22443. ARCE G. HERNÁNDEZ L. “Estudio y análisis de las principales técnicas utilizadas para el transporte de crudo pesado por oleoducto”. Tesis de Pregrado de la escuela de Ingeniería de Petróleos de la Universidad Industrial de Santander. Bucaramanga. 1985. Argillier, J. F., et al. (2005) Heavy Oil Dilution. Total S. A. Canadian Heavy Oil Association. SPE/PS-CIM/CHOA 97763. Ashrafizadeh, S., Kamran, M., (2010) Emulsification of heavy crude oil in water for pipeline transportation. J. Petrol. Sci. Eng. 71. Bai Yong, Bai Qiang. (2010) Subsea Engineering Handbook. Elsevier. Houston, USA. Becerra Zepeda, Mario. Apuntes de Clase. “Comportamiento de Yacimientos” Facultad de Ingeniería, UNAM. Behbahani T., Jafari, et al. (2008) Effect of wax inhibitors on pour point and rheologicarl properties of Iranian waxy crude oil. Elsevier. Research Institute of Petroleum Industry. Tehran, Irán. • BENSAKHRIA, A. PEYSSON, Y. ANTONINI, G. “Experimental Study of the Pipeline Lubrication for Heavy Oil Transport” Oil and Gas Science and Technology. Vol. 59. (2004) No.5; p 523-533 • RANA, M. SAMANO, V. ANCHEYTA, J. “A review of recent advances on process technologies for upgrading of heavy oils and residua” Science Direct Vol. 86 (2007); p 1216- 1231 Bensakhria, A., et. al., (2004) Experimental study of the pipeline lubrication for heavy oil transportation. Oil and gas Sci. Technol. 59. Beresnev, Igor. (1994) Elastic Wave Stimulation of Oil Production: A review of Methods and Results. Society of Exploration Geophysicists. Brown, K. E.; Beggs, H. D. (1980) The technology of Artificial Lift Methods. Vol. 1, Vol. 2. Penn. Well Publ. Co., Tulsa, Oklahoma. DOMÍNGUEZ, J.C. “Transporte de crudo pesado a través de oleoducto, Evaluación de diferentes tecnologías” Ingeniería Química No.465 (2008) p. 54-65. ECOPETROL. Carta Petrolera. Este viaje se puso pesado. Disponible: http: //www.ecopetrol.com.co/documentos/carta126/transporte.htm [citado Nº 126 junio - agosto 2011]. GATEAU, P. HENAUT, I. BARRE, L. ARGILLIER, J.F. “Heavy oil dilution” Oil and Gas Science and Technology. Vol. 59. (2004); p 503–509. GHOSH, S. MANDAL, T.K. DAS, G. DAS, P.K. “Review of oil water core annular flow” Renewable and Sustainable Energy Reviews Vol. 13. (2009); p 1957–1965 GUEVARA E. GONZALEZ, J. NUÑEZ, G. “Highly viscous oil transportation methods in the Venezuela oil industry”. Proceedings of the 15th World Petroleum Congress, John Wiley and Sons, London, (1998) p.495-501. HEWITT, G.F. DELHAYE, J.M. ZUBER, N. “Multiphase Science and Technology”. (1986), Hemisphere, Washington. INTERBOLSA. Pacific Rubiales Energy. Un líder en una industria en auge. Disponible: http://www.interbolsa.com/c/document_library/get_file?uuid=7acc5e4adac6- 4519-84f14d476e69fddf&g roupId=81085 [citado 31 de Enero de 2012]. JOSE ANIBAL OÑATE MORALES, RAUL FERNANDO RODRIGUEZ NAVAS EVALUACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE TRANSPORTE DE CRUDO PESADO POR TUBERÍAS: CASO APLICADO AL CAMPO RUBIALES. Tesis de Pregrado de la escuela de Ingeniería de Petróleos de la Universidad Industrial de Santander. Bucaramanga. 2012. JOSEPH, D.D. BAI, R. CHEN, K.P. RENARDY, Y.Y. “Core annular flows” Annual Review Fluid Mechanics. Vol. 29. (1997); p 65–90. LANGEVIN, D. POSTEAU, S. HENAUT, I. ARGILLIER, JF. “Crude Oil Emulsion Properties and their Application to Heavy Oil Transportation” Oil and Gas Science and Technology. Vol. 59. (2004) No.5; p 511-521 MARTINEZ, R. MOSQUEIRA, M. ZAPATA, B. JUAREZ, E.; HUICOCHEA, C.; CLAVEL, J. ARBURTO, J. “Transportation of heavy and extra-heavy crude oil by pipeline: A review”. Journal of Petroleum Science and Engineering. Vol. 75 (2011); p 274-282. PETROPERU. Transporte de crudos pesados de la cuenca del Marañón por el oleoducto Norperuano. Disponible: http://www2.petroperu.com.pe/ptcp/archivos/BasesIB_ok.doc [citado en 2008] ORTAFOLIO. Brújula/Crece crudo pesado. Disponible: http://www.portafolio.co/opinion/brujula-crece-crudo-pesado [citado 3 de Agosto de 2011]. RIMMER, D. GREGOLI, A. HAMSHAR, J. YILDIVIM, E. “Pipeline emulsion transportation for heavy oils”. Emulsions in the Petroleum Industry, American Chemical Society, 8, p295-312. SANIERE, A. HENAUT, I. ARGILLIER, J.F. “Pipeline Transportation of Heavy Oils, a Strategic, Economic and Technological Challenge”. Oil and Gas Science and Technology. Vol. 59. (2004); p 455-466. |
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En la cotidianidad del transporte de crudo en Colombia, las alternativas que han proporcionado los mejores resultados son dilución y emulsión. El objetivo general de este trabajo es evaluar tanto técnica como económicamente tres diferentes alternativas: dilución, calentamiento, upgrading, por medio simuladores de procesos y evaluaciones económicas para así compararlas y así seleccionar la tecnología más adecuada para el transporte de crudo pesado aplicado al oleoducto central de Ocensa y los crudo Castilla y Rubiales. El proceso de producción de los crudos Castilla y Rubiales han estado limitados por las restricciones en el transporte del crudo. El principal problema de transportar el crudo por oleoducto, es que estos presentan altas viscosidades; dificultando el flujo y encareciendo esta etapa por los costos operacionales y los requerimientos de inversión. Debido a la gran demanda de crudo pesado, se hace necesario contar con una tecnología de transporte de crudo que garantice un proceso óptimo, seguro y al menor costo. El análisis de las evaluaciones técnicas y económicas, permiten concluir que la mejor alternativa para el transporte de crudo pesado por tubería en el oleoducto central es la tecnología de viscorreducción. Finalmente se propone realizar un posterior estudio de tecnologías no convencionales como la aplicación de campos electromagnéticos en tuberías para mejorar el transporte de crudo y compararlas con cada una de las alternativas seleccionadas con el fin de elegir la alternativa que representa la mejor viabilidad para el transporte de crudo en Colombia.INTRODUCCIÓN 9 DISEÑO METODOLÓGICO 12 1. GENERALIDADES DE LOS CRUDOS PESADOS 15 1.1. CLASIFICACIÓN DE LOS CRUDOS 15 1.2. ORIGEN DE LOS CRUDOS PESADOS 16 1.3 PROPIEDADES DE LOS CRUDOS PESADOS 16 1.4. RESERVAS DE CRUDOS PESADOS 17 1.5. CARACTERÍSTICAS QUE DEBE TENER UN CRUDO PESADO PARA SER TRANSPORTADO POR TUBERÍA 20 1.6. TUBERÍAS PARA CRUDOS PESADOS 22 2. VISCOSIDAD DE LOS CRUDOS PESADOS 23 2.1. VISCOSIDAD ABSOLUTA O DINÁMICA 24 2.2. VISCOSIDAD CINEMÁTICA 25 2.3. MEDICIÓN DE LA VISCOSIDAD 25 2.4. RELACIÓN VISCOSIDAD – TEMPERATURA 26 3. TECNOLOGÍAS DE TRANSPORTE DE CRUDO PESADO 28 3.1. DILUCIÓN 29 3.1.1. ANTECEDENTES DE LA TECNOLOGÍA DE LA DILUCIÓN 30 3.1.2. DESARROLLO DE LA TECNOLOGÍA DE TRANSPORTE POR DILUCIÓN CON SOLVENTE 32 3.2. CALENTAMIENTO 33 3.2.1. CALENTAMIENTO EN UN PUNTO (“SPOT HEATING”) 34 3.2.2. CALENTAMIENTO A LO LARGO DE UNA LÍNEA (“LINE HEATING”) 34 3.2.3. ANTECEDENTES DE LA TECNOLOGÍA DE CALENTAMIENTO 36 3.3. VISCORREDUCCIÓN 37 4. DESARROLLO INVESTIGATIVO 40 4.1. SELECCIÓN DE LA TECNOLOGIA 40 4.1.1. DILUCIÓN 41 4.1.2. CALENTAMIENTO 42 4.1.3. VISCOREDUCCIÓN 43 4.2 SIMULACIÓN DEL TRANSPORTE DE CRUDO 44 4.2.1. OLEODUCTO BASE 44 4.2.2. CRUDO CASTILLA 45 4.2.3. CRUDO RUBIALES 49 4.2.4. SELECCIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO 52 4.3. SIMULACIÓN DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN Y ALMACENAMIENTO DE CRUDO 56 4.4. SIMULACIÓN LÍNEA BASE TECNOLOGÍA DILUCIÓN 57 4.4.1. RESULTADOS TECNOLOGÍA DILUCIÓN 59 4.5. SIMULACIÓN CALENTAMIENTO 61 4.5.1. RESULTADOS SIMULACIÓN POR CALENTAMIENTO 65 4.6. SIMULACIÓN VISCOREDUCCIÓN 67 4.6.1. RESULTADOS SIMULACIÓN POR VISCOREDUCCIÓN 69 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS 71 6. ANÁLISIS ECONÓMICO 73 6.1. TECNOLOGÍA DE TRANSPORTE DE CRUDO POR DILUCIÓN (LINEA BASE) 73 6.1.1. COSTOS DE LA TECNOLOGÍA 73 6.1.2. FLUJO DE CAJA TECNOLOGÍA DILUCIÓN 74 6.2. TECNOLOGÍA DE TRANSPORTE DE CRUDO POR CALENTAMIENTO 77 6.2.1. COSTOS DE LA TECNOLOGÍA 77 6.2.2. FLUJO DE CAJA TECNOLOGÍA CALENTAMIENTO 78 6.3. TECNOLOGÍA DE TRANSPORTE DE CRUDO POR VISCORREDUCCIÓN 81 6.3.1. COSTOS DE LA TECNOLOGÍA 81 6.3.2. FLUJO DE CAJA TECNOLOGÍA VISCORREDUCCIÓN 82 6.4. COMPARACIÓN DE LAS RENTABILIDADES DE LOS PROYECTOS 85 6.4.1. RENTABILIDAD DE LA TECNOLOGÍA DE CALENTAMIENTO 85 6.4.2. RENTABILIDAD TECNOLOGÍA DILUCIÓN 86 6.4.3. RENTABILIDAD TECNOLOGÍA VISCOREDUCCIÓN 86 7. CONCLUSIONES 88 BIBLIOGRAFIA 89 ANEXOS 92PregradoConventional crude reserves have declined in recent years. That is why heavy crude oil has taken on a force as one of the main energy resources, for this reason they present great difficulty and costs associated with their production and transportation. Due to this, there is an obligation to look for alternatives for the transportation of heavy crude. In the daily life of crude oil transportation in Colombia, the alternatives that have provided the best results are dilution and emulsion. The general objective of this work is to evaluate both technically and economically three different alternatives: dilution, heating, upgrading, by means of process simulators and economic evaluations in order to compare them and thus select the most appropriate technology for the transportation of heavy crude applied to the central pipeline. of Ocensa and the crude Castilla and Rubiales. The production process of Castilla and Rubiales crude oil has been limited by restrictions on the transportation of crude oil. The main problem of transporting crude oil by pipeline is that they have high viscosities; making flow difficult and making this stage more expensive due to operational costs and investment requirements. Due to the great demand for heavy crude, it is necessary to have a crude transport technology that guarantees an optimal, safe process at the lowest cost. The analysis of the technical and economic evaluations allow us to conclude that the best alternative for transporting heavy crude by pipeline in the central pipeline is visbreaking technology. Finally, it is proposed to carry out a subsequent study of non-conventional technologies such as the application of electromagnetic fields in pipelines to improve the transport of crude oil and compare them with each of the selected alternatives in order to choose the alternative that represents the best viability for the transport of oil. crude oil in Colombia.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaAnálisis técnico-económico de las tecnologías de transporte de crudo pesado dilución, calentamiento y upgrading para los crudos Castilla y Rubiales usando simuladores de procesosTechnical-economic analysis of the dilution, heating and upgrading technologies for heavy crude oil transportation for Castilla and Rubiales crude oils using process simulatorsIngeniero en EnergíaBucaramanga (Colombia)Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPFuel transportationOil industryPower engineeringResearchDilutionHeating of crude oilPumpingHeavy crude oilPipelineTransporte de combustiblesIndustria del petróleoIngeniería de energíaInvestigacionesDiluciónCalentamiento de crudoBombeoCrudo pesadoOleoductoFlórez Rico, Danilo Joan (2015). Análisis técnico-económico de las tecnologías de transporte de crudo pesado dilución, calentamiento y upgrading para los crudos Castilla y Rubieles usando simuladores de procesos. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABAbdurahman, N. H., et. al. (2012) Pipeline transportation of viscous crudes as concentrated oil-in-water emulsions. Elsevier. Journal of Petroleum Science and EngineeringAkbarzadeh K., (et. al). (2007) Los asfaltenos: Problemáticos pero ricos en potencial. Oilfield Review.Alboudwarej, Hussein; Felix, Joao; Taylor Shawn. (2006) La importancia del petróleo pesado. Oilfield Review. Schlumberger. pp. 38-59.Allenson, Stephan J., et al. (2011) Application of Emulsion Viscosity Reducers to Lower Produced Fluid Viscosity. Nalco Company. Offshore Technology Conference. OTC 22443.ARCE G. HERNÁNDEZ L. “Estudio y análisis de las principales técnicas utilizadas para el transporte de crudo pesado por oleoducto”. Tesis de Pregrado de la escuela de Ingeniería de Petróleos de la Universidad Industrial de Santander. Bucaramanga. 1985.Argillier, J. F., et al. (2005) Heavy Oil Dilution. Total S. A. Canadian Heavy Oil Association. SPE/PS-CIM/CHOA 97763.Ashrafizadeh, S., Kamran, M., (2010) Emulsification of heavy crude oil in water for pipeline transportation. J. Petrol. Sci. Eng. 71.Bai Yong, Bai Qiang. (2010) Subsea Engineering Handbook. Elsevier. Houston, USA.Becerra Zepeda, Mario. Apuntes de Clase. “Comportamiento de Yacimientos” Facultad de Ingeniería, UNAM.Behbahani T., Jafari, et al. (2008) Effect of wax inhibitors on pour point and rheologicarl properties of Iranian waxy crude oil. Elsevier. Research Institute of Petroleum Industry. Tehran, Irán.• BENSAKHRIA, A. PEYSSON, Y. ANTONINI, G. “Experimental Study of the Pipeline Lubrication for Heavy Oil Transport” Oil and Gas Science and Technology. Vol. 59. (2004) No.5; p 523-533 • RANA, M. SAMANO, V. 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