UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES INGENIERIA PETROLERA TRANSPORTE Y ALMACENAJE DE HIDROCARBUROS II (PET-214) INICIAL PATERNO APELLIDOS Y NOMBRES: …………………………………………………………………………….. FECHA: ……………………………………………………………………………………………………. 2DO EXAMEN PARCIAL (PRUEBA HIDROSTATICA EN OLEODUCTOS Y POLIDUCTOS) 1.- YPFB TRANSPORTES ha reportado un desperfecto en el oleoducto OSSA-1, en el tramo Oconi-Buena Vista (ver tabla), se sabe que el desperfecto se produjo en la cuarta pieza, la misma es reemplazada y sometida a prueba hidrostática. Los datos del mencionado oleoducto: E=0.000915 [in], ], υ= 1.362 [cP], GE= 0.729, presión aguas arriba en todo el ducto: 1485 [PSI], presión aguas abajo en todo el ducto: 200 [PSI], E=95%, B=15000BPD La prueba hidrostática arrojo los valores ilustrados en la tabla: Tamb Tamb Tregistrador [°F] Pmanometro Pmanometro Pregistrador [PSI] [°F] [°F] [PSI] [PSI] 8:15 12:15 8:15 12:15 INICIO 77 78 70 1800 1500 2010 FINAL 77 80 69 El perfil longitudinal del mencionado oleoducto es: nro L[millas] Z[ft] 1900 ▲L 1 0 300 2 2 215 2 3 5 300 3 4 15 155 10 5 20 200 5 6 25 205 3 7 29 210 6 8 36 207 7 9 43 200 7 Determinar a. Aprobar o rechazar la prueba hidrostática (40%) b. Determinar el diámetro teórico real (15%) c. Determinar el espesor teórico real (15%) d. La presión mínima de prueba (10%) e. La presión máxima de prueba (10%) 1500 ▲Z -85 85 -145 45 5 5 -3 -7 2000 Clase de localización Clase 2 Clase 2 Clase 2 Clase 3 Clase 3 Clase 3 Clase 4 Clase 4 Clase 4 SOLUCION Del enunciado sabemos que la cuarta pieza del ducto será reemplazada, entonces sabemos que nro L[millas] Z[ft] ▲L ▲Z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 5 15 20 25 29 36 43 300 215 300 155 200 205 210 207 200 2 3 10 5 3 6 7 7 -85 85 -145 45 5 5 -3 -7 Clase de localización Clase 2 Clase 2 Clase 2 Clase 3 Clase 3 Clase 3 Clase 4 Clase 4 Clase 4 Conocemos la longitud= 15 [mi], y la diferencial de altura ▲Z=-145 [ft] Conocemos las ecuaciones: B 0.084668* F * d 2.5 *( F 4 Log ( NR 2214*( ( P1 P2 0.4331* GE *( H 2 H1 ) 0.5 ) L * GE a 1.413* F ) 3.7* d NR B * GE ) v*d Debemos armar un proceso iterativo para determinar el diámetro interno teórico La capacidad de transporte esta expresado en BPD, transformamos a BPH Convertimos unidades de MMPCD 𝐵𝑎𝑟𝑟𝑖𝑙𝑒𝑠 1 𝑑𝑖𝑎 15000 [ ]∗ 𝑑𝑖𝑎 24 ℎ ∅ = 625 𝐵𝑃𝐻 Sabemos NR 2214*( B * GE ) v*d Reemplazando B * GE ) v*d 625*0.729 1 NR 2214* * 1.362 d 1 NR 740614.520* ...(1) d NR 2214*( Sabemos ( P1 P2 0.4331* GE *( H 2 H1 ) 0.5 ) L * GE (1485 200 0.4331*0.729*( 145) 0.5 625 0.084668* F * d 2.5 *( ) 15*0.729 625 0.934* F * d 2.5 B 0.084668* F * d 2.5 *( 1 669.165 2.5 d ( ) ...(2) F Empezamos el proceso iterativo con dint=10 [plg] En 1 NR 740614.520* 1 10 NR 74061.452 Calculamos el factor de transmisión con F=12 a 1.413* F ) 3.7* d NR 0.000915 1.413*12 F 4 Log ( ) 3.7*10 74061.452 F 14.383 F 4 Log ( En 2 1 669.165 2.5 d ( ) F 1 669.165 2.5 d ( ) 14.383 d 4.656[in] Proceso iterativo con d=4.656 [plg] Iteración dasum Nr F dcalc 1 4.656 159066.692 11.504 5.080 2 5.080 145790.260 15.182 4.547 3 4.547 162879.815 14.921 4.578 4 4.578 161776.872 14.937 4.576 5 4.576 161847.579 14.936 4.576 Tenemos con diámetro interno teorico: 4.576[plg] Seleccionamos el tipo de tubería API 5LX-52 De la tabla WORKING PRESSURES OF PIPE Determinamos el diámetro externo de 6.625 [plg] al ser el inmediato superior de 4.576 [plg] Por la ecuación de Barlow, determinamos el espesor con los siguientes datos 2𝑆𝑡 𝑃= ∗𝐸∗𝐹∗𝑇 𝑂𝐷 Donde P=P2=1485-14,73=1470.270 [PSIg] S= 52000 [PSIg] OD= 6.625 [in] E=1 F=0,72 T=1 1470.270 ∗ 6.625 2 ∗ 52000 ∗ 0,72 ∗ 1 ∗ 1 𝑡 = 0,130 De tablas seleccionamos el espesor real inmediato superior t=0,141 Determinamos el diámetro real 𝐷𝑖𝑛𝑡 = 𝑂𝐷 − 2 ∗ 𝑡 𝐷𝑖𝑛𝑡 = 6.625 − 2 ∗ 0,141 𝐷𝑖𝑛𝑡 = 6.343[𝑝𝑙𝑔] Terminado el diseño de la cuarta parte del oleoducto, pasamos a comprobar el diseño mediante la prueba hidrostática. Seguimos el esquema otorgado paso a paso De la tabla, solo utilizamos los valores de inicio y final registrados por el registrador 𝑡= Tamb [°F] 8:15 77 Tamb [°F] 12:15 78 Tregistrador [°F] Inicio y final 70 69 Psinagua [PSI] 8:15 1800 Psinagua [PSI] 12:15 1500 Pregistrador [PSI] Inicio y final 2010 2000 Transformando unidades: Ti=70°F 21.111°C Tf=69°F 20.556 °C Determinamos la presión y temperatura promedio T T T 1 2 2 21.111 20.556 T 2 T 20.834C P1 P2 2 2000 2010 P 2 P 2005[ PSI ] P Coeficiente de expansión del agua 64.268 17.0105T 0.203609T 2 0.0016048T 3 B 106 64.268 17.0105*20.834 0.203609*20.8342 0.0016048*20.8343 B 106 B 2.163*104 [1/ C ] Factor de compresibilidad del agua El cálculo del mismo se realiza mediante la siguiente tabla P1=2000 psi PP=2005 psi P2=2200 psi T2=40 °C T1=20 °C TP=20.834 °C Visto de otro modo 2000 2005 2200 20 °C 3.04 20.834°C 40°C 2.99 3.03 2.98 Necesitamos conocer el valor de la compresibilidad del agua a 20.834°C a una presión de 2005 PSI, hallamos los valores de los recuadros en rojo. A 2000 PSI, los valores a 20°C y 40°C varían, por lo cual debemos interpolar Tenemos: 40°C 2.99 20.834°C X 20°C 3.04 40 20 2.99 3.04 , resolviendo 20.834 20 X 3.04 1000 0.05 417 3.04 X 0.05* 417 3.04 X 1000 0.05* 417 X 3.04 1000 X 3.01915 Por lo tanto, tenemos la tabla 2000 2005 2200 20 °C 3.04 20.834°C 3.01915 40°C 2.99 3.03 3.00915 2.98 Realizamos la interpolación final 2200 PSI 3.00915 2005 PSI X 2000 PSI 3.01915 Hallando X= 3.0189*10-6 (El valor resaltado siempre se coloca al resultado obtenido) Variación de la presión debido al cambio de temperatura B 2*1.116*105 DP P OD *(1 0.32 ) 30*106 * t C 2.163*104 2*1.116*10 5 DP P 6.625*(1 0.32 ) 6 30*106 *0.141 3.0189*10 DP 43.649[ Psi / C ] Variación de la presión dP P * T f TI dP 43.649* 20.556 21.111 dP 24.225[ PSI ] Criterios de selección Ti= 21.111 [°C] Tf= 20.556 [°C] Casos Caso1 Condición Procedimiento Se admite SI TI>TF Padm PI dP PI PF Padm Caso 2 TI<TF Padm PI dP PI PF Padm Padm PI dP Padm 2010 24.225 Padm 1985.775 PI PF Padm 2010 2000 1985.775 LA PRUEBA HIDROSTATICA SE APRUEBA Presion mínima de prueba Pmin 1, 25* MOP Pmin 1, 25*1485 Pmin 1856.25[ PSI ] Presión máxima de prueba 2 St * FS OD 2*52000*0.141 P *0.95 6.625 Pmax 2102.762[ PSI ]g P Determinar a. Aprobar o rechazar la prueba hidrostática (40%) La prueba hidrostática se aprueba b. Determinar el diámetro teórico real (15%) ID=6.343 [in] c. Determinar el espesor teórico real (15%) t=0.141 [in] d. La presión mínima de prueba (10%) 1856.25 [PSI] e. La presión máxima de prueba (10%) 2102.762 [PSI]