SEMINARIO LAS CAPAS DE PROTECCIÓN EN LOS PROCESOS DE GAS Y PETRÓLEO

SEMINARIO

LAS CAPAS DE PROTECCIÓN EN LOS PROCESOS DE GAS Y PETRÓLEO

Ing. Luis Rodriguez Rodriguez Noviembre 2014

Auspiciado por:

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Basado en la normativa aplicable en Perú correspondiente a las operaciones de Gas y Petróleo, es necesario definir los niveles de protección que requieren los procesos, algunos de estos pueden ser entre otros sistemas producción de pozos petroleros, equipos de separación y tratamiento, sistemas de almacenamiento y despacho, sistemas de recolección de gas, compresión y uso.

La definición de los niveles de protección es bajo la aplicación del concepto de capas de protección en sus diferentes niveles, lo cual permitirá que los procesos estén cubiertos en 03 aspectos operacionales fundamentales: la seguridad, integridad y disponibilidad.

Sumario

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Los participantes al finalizar el curso contarán con criterios básicos de aplicación de los conceptos generales seguridad e integridad para los diseños y evaluación de procesos aplicables en la industria del petróleo y gas.

Conocer la importancia de los aspectos de seguridad e integridad.

Objetivos del Seminario

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Será requerido contar con conocimientos básicos en:

Instrumentación y Control Industrial.

Balance de Masa y Energía.

Termodinámica.

Transferencia de Calor.

Flujo de Fluidos.

Conocimientos Base

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Aspectos de Seguridad en la Industria del Petróleo y Gas.

Conceptos Generales de un Proceso.

Descripción de las Operaciones de Gas y Petróleo.

Pozos de Producción Petrolera.

Separador Trifásico Crudo, Agua y Gas.

Tratamiento de Gas (Eliminación de Condensados).

Compresión de Gas.

Transferencia de Crudo.

Tanques Colectores de Drenajes.

Temas a Tratar

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Marco General

•Aspectos de Seguridad en La industria del Petroleo y Gas

•Reglamentación Peruana

•Estandares Internacionales.

Conceptos de Proceso

•¿Que es un Proceso?

•Caracterización de Procesos.

•Descripción de las Operaciones de Gas y Petroleo.

Conceptos de Seguridad e Integridad

•Seguridad

•Integridad

•Capas de Protección

Talleres de Aplicación

•Análisis de las Operaciones de Pozos de Producción Petrolera.

•Análisis de un Separador Trifásico de Crudo, Agua y Gas.

•Análisis de un Sistema de Tratamiento de Gas.

•Análisis de un Sistema de Compresión de Gas.

•Análisis de un Sistema de Transferencia de Crudo.

•Análisis de un Sistema Colector de Drenajes.

Temas a Tratar

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Las operaciones industriales en general involucran diversas actividades, todas son riesgosas en cierto nivel.

En lo que corresponde a la industria del Petróleo y Gas los riesgos generalmente son altos tanto en su ocurrencia como en su consecuencia, para tal fin es muy importante abordar los asuntos asociados a la seguridad tanto desde el enfoque preventivo como desde el enfoque mitigante. Lo que implica finalmente establecer e implementar mecanismos de control (operacionales y administrativos) para tal fin.

MARCO GENERAL Aspectos de Seguridad en la Industria del Petróleo y Gas.

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MARCO GENERAL Reglamentación Peruana

Establece Detalles específicos, para

cada actividad

Establece las consideraciones para

Operar

Marco Legal Base para las Actividades

del Sector

Ley General de Hidrocarburos

Reglamento de las Operaciones de Hidrocarburos

Ingeniería Conceptual, Básica y Detallada,

Constructiva

Reportes Fiscales de Producción, Regalías

(PERUPETRO)

Reglamento de Seguridad en las Actividades de Hidrocarburos

DS-043-2007-EM

Instrumentos de Gestión de Seguridad

OS/CD 240-2010

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Existen Diversos Estándares y Guías Asociadas a Seguridad e Integridad en Gas y Petróleo.

MARCO GENERAL Estándares y Guías Internacionales

SOCIEDAD INTERNACIONAL DE AUTOMATIZACIÓN

(Instrumentación y Control de Procesos, Alarmas, SCADA, Sistemas Instrumentados de Seguridad, ETC.)

INSTITUTO AMERICANO DE PETROLEO (Guías de Diseño de Procesos, Practicas Recomendadas para Puesta en Marcha,

Operación, Parada y Mantenimiento, Seguridad e Integridad, etc.)

ASOCIACIÓN NACIONAL DE PROTECCIÓN DE INCENDIOS

(Aborda todos los aspectos de protección y contingencias asociado riesgos que puedan generar incendios y explosiones, tambien

genera guías de prevención en estos tema)

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Diseño e Integridad

MARCO GENERAL Estándares y Guías Internacionales

Asociaciones Petroleras

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Marco General









•Seguridad

•Integridad









MARCO GENERAL Revisión

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CONCEPTOS DE PROCESO ¿Qué es un Proceso?

Un proceso es una parte de una planta de manufactura, en la cuál, el material o la energía es convertida a otras formas de material o energía. Ejemplos: – Cambio en presión, temperatura, velocidad, potencial eléctrico, etc.

¿Que Ocurre?

PROCESO Entrada de Aceite Frio

Salida de Aceite Caliente

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Proceso

Condiciones de Operación

Configuración y Modos de Operación

Materias que Intervienen

Elementos que lo

Conforman

CONCEPTOS DE PROCESO Caracterización de un Proceso

Un Proceso se puede caracterizar definiendo estos

04 componentes.

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Tanque

Bomba

Int. Calor


Proceso




Elementos que lo

Conforman

Aplica tanto para equipos como para instrumentos de proceso asociados a estos. Así como cualquier facilidad para que estos funcionen. El Proceso se encuentra acotado por la capacidad de sus elementos.

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Tanque

Bomba

Int. Calor

Aceite

Aceite

Vapor de Agua

Proceso




Elementos que lo

Conforman


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Tanque

Bomba

Int. Calor

Aceite

Aceite

Vapor de Agua

Proceso




Elementos que lo

Conforman


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Tanque

Bomba

Int. Calor

Aceite

Aceite

Vapor de Agua

Presión = 5 psig Temp. = 25 °C Nivel = 3 pies

P. Descarga = 40 psig Temp. = 25 °C Flujo = 300 gpm

T. Salida = 80 °C P. Salida = 38 psig

Proceso




Elementos que lo

Conforman


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Materiales que conforman los

elementos

Tanque

Bomba

Int. Calor

Resistencia Química

Resistencia Mecánica

Proceso




Elementos que lo

Conforman


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CONCEPTOS DE PROCESO Descripciones de las Operaciones de Gas y Petróleo

CADENA DE VALOR

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ESQUEMA GENERAL

Las Operaciones típicamente están conformadas por: •Pozos Productores. •Colectores de Producción y Prueba. •Tratamiento de Crudo. •Tratamiento de gas. •Almacenamiento y Despacho de Crudo. •Sistemas de Tratamiento de Agua y Reinyección.

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ESQUEMA GENERAL

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BATERIAS DE PRODUCCIÓN PETROLERA

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Pozos de Producción

Tienen como parte visible sus

cabezales, y a través de estos se

canaliza la producción petrolera.

Los fluidos típicamente se conforman de

Petroleo, Agua y Gas.

Los pozos pueden requerir de sistemas

de bombeo sumergibles para la

impulsión y extracción del fluido.

Toda la producción de pozos es

finalmente recolectada a traves de

tuberías (flowlines) y finalmente llegan a

los manifolds de producción.


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Manifold de Producción

Permiten cambiar las configuraciones de un

proceso según su necesidad, a traves de la

manipulación de válvulas y alineamiento de

líneas de proceso.

Por ejemplo los flujos de producción de pozos

llegan finalmente a los manifolds de

producción donde se derivan hacia los

sistemas separación o prueba.


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Sistemas de Separación.

Debido a que los fluidos de producción son

una mezcla de crudo, agua y gas, es

necesario contar con sistemas de separación.

Los separadores trifásicos son adecuados

cuando los fluidos son fácilmente separables

(cuando no hay emulsiones), las capacidades

de estos equipos se encuentran acotadas a

sus dimensiones y caudales.

El Crudo es finalmente almacenado para se

transferido posteriormente.

El Gas es enviado al sistema de tratamiento

para eliminar condensados y luego según sea

requerido se comprime para ser usado como

gas combustible.

El Agua finalmente es tratada y reinyectada

en el reservorio.


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Sistemas de Transferencia de Crudo

El crudo resultante del sistema de

separación puede requerir algún tratamiento

secundario para eliminar agua y contenido

de sales.

Luego de esto el crudo es finalmente

almacenado en tanques para posteriormente

ser transferido a estaciones de acopio y

transferencia de custodia (Gathering

Stations).

Los sistemas de transferencia de crudo

involucran operaciones coordinadas entre la

instalación origen y destino.

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Sistemas de Tratamiento de Gas

El gas obtenido de la separación

primaria/secundaria finalmente es colectado

en sistemas de despojamiento de

condensado en gas (Gas Scrubbers) en

estos se retinen por expansión los productos

condensables existentes en el gas.

Según sea requerido los sistemas de

tratamiento pueden requerir eliminación de

H2S y otros, en tal sentido es necesario

implementar sistemas de endulzamiento ý

posterior tratamiento del H2S retenido.

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Sistemas de Compresión de Gas

Luego de tratar el gas este según sea

necesario puede ser comprimido con el fin

de ser usado como producto combustible

(suministro) para generación de energía

eléctrica y sistemas de calentamiento u otros

usos.

Los sistemas de compresión son típicamente

riesgosos por trabajar presurizados y

además que los gases son altamente

inflamables.

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Marco General









•Seguridad

•Integridad









CONCEPTOS DE PROCESO Revisión

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La SEGURIDAD son todas aquellas mecanismos de control preventivos y correctivos que se establecen en un proceso con el fin de mantener la integridad de las instalaciones, del personal y del entorno.

La INTEGRIDAD son los diversos aspectos que caracterizan a cada elemento que conforma un sistema, cada elemento a su vez tiene un fin específico. Pejem: Un Tanque tiene como función contener un volumen y su integridad involucra que pueda contener la magnitud de volumen para el cual fue diseñado.

CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Seguridad e Integridad

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Esto se puede Prevenir con la Integridad en Ductos.

Esto se puede prevenir con el Análisis de Riesgos Operacionales.

Esto se puede

prevenir con la Integridad de Tanques.

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Los conceptos de seguridad e integridad han ido tomando cada vez más importancia, tanto así que la normativa peruana ha establecido Instrumentos de Gestión de Seguridad (IGS) y reglamentos asociados a Integridad de Equipos y Ductos.


IGS

PAAS

RISI

Estudio de Riesgos

Planes de Contingencia

PAAS: Programa Anual de Actividades de Seguridad. RISI: Reglamento Interno de Seguridad Integral.

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Una vez que establecemos la configuración del proceso, en la cual se indican las operaciones unitarias asociadas, la intención de diseño y las condiciones de operación mínima, máxima y normal. Nos enfocamos en el análisis de necesidades basado en las capas de protección. Un PFD, P&ID puede ser buen punto de partida.

CONCEPTOS SEGURIDAD E INTEGRIDAD Capas de Protección

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Plan de Respuesta a Emergencias (PDC)

Protecciones Físicas (Diques de Contención)

Protecciones Físicas (Válvulas de Alivio)

Sistemas Instrumentados de Seguridad

Alarmas e Intervención Operativa

Control Básico del Proceso

Proceso


El enfoque consiste en aplicar niveles de protección según la necesidad del proceso y los riesgos asociados a las fallas de contención.

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PROCESO Todo conjunto de operaciones unitarias con cierta configuración con un fin específico (refinación, procesamiento, tratamiento, etc.).







Proceso


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CONTROL BÁSICO Establece los lazos de control manuales y/o automáticos requeridos para que el proceso se mantenga en las condiciones operativas deseadas.







Proceso


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ALARMAS E INTERVENCIÓN OPERATIVA Establece las funciones de alarmas y los tipos de acciones necesarias el control básico del proceso no logra su función por existir desviaciones superiores a las esperadas.







Proceso


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SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURIDAD (SIS) Se activan cuando las alarmas y las intervenciones operativas no son suficiente para controlar las desviaciones existentes, colocan en modo seguro parcial o totalmente el proceso.







Proceso


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VÁLVULAS DE ALIVIO Permiten despresurizar parcial o totalmente un sistema, son sistemas mecánicos independientes de las otras capas de protección.







Proceso


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DIQUES DE CONTENCIÓN Permiten contener derrames de líquidos de recipientes o tanques bajo la normativa nacional se dimensionan con 10% adicional del volumen del tanque mayor de un patio de tanques.







Proceso


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PLAN DE RESPUESTA A EMERGENCIAS Forma parte de los instrumentos de gestión de seguridad exigidos por la normativa peruana, establece las acciones preventivas y de contingencia para mitigar el impacto de los riesgos.







Proceso


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Revisar o Realizar un diseño con el enfoque de las capas de protección nos permite cubrir los aspectos de seguridad e integridad que resultan útiles, facilitando además la realización de análisis de riesgos operacionales (HAZOP) reduciendo con esto los cambios en los diseño o ingeniería que pueden resultar al aplicar las recomendaciones.


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Marco General









•Seguridad

•Integridad









CONCEPTOS DE SEGURIDAD E INTEGRIDAD Revisión

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CASO I: Análisis de las Operaciones de Pozos de Producción Petrolera.

CASO II: Análisis de un Separador Trifásico de Crudo, Agua y Gas.

CASO III: Análisis de un Sistema de Tratamiento de Gas.

CASO IV: Análisis de un Sistema de Compresión de Gas.

CASO V: Análisis de un Sistema de Transferencia de Crudo.

CASO VI: Análisis de un Sistema Colector de Drenajes.

TALLERES DE APLICACIÓN CASOS

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TALLERES DE APLICACIÓN CASO I: Análisis de las Operaciones de Pozos de Producción

Petrolera.

Esquema General:

Flujo de Crudo, Agua y Gas

Cabezal de Pozo Opera con BES

BES: Bomba Electrosumergible.

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Identificación de las capas de Protección

TALLERES DE APLICACIÓN CASO I: Análisis de las Operaciones de Pozos de Producción

Petrolera.

Elemento Nivel de Protección Existe/Requerido Comentarios

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TALLERES DE APLICACIÓN CASO II: Análisis de un Separador Trifásico de Crudo,

Agua y Gas.

Esquema General:

Salida de Crudo

Ingreso de Crudo, Agua, Gas

Salida de Agua

Salida de Gas

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TALLERES DE APLICACIÓN CASO II: Análisis de un Separador Trifásico de Crudo,

Agua y Gas.


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TALLERES DE APLICACIÓN CASO III: Análisis de un Sistema de Tratamiento de Gas.

Esquema General:

Ingreso de Gas Húmedo

Salida de Gas Seco

Salida de Condensados a

Tanque Sumidero

Reciclo de Gas del Sistema de

Compresión

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TALLERES DE APLICACIÓN CASO III: Análisis de un Sistema de Tratamiento de Gas.


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TALLERES DE APLICACIÓN CASO IV: Análisis de un Sistema de Compresión de Gas.

Esquema General:

Ingreso de Gas Húmedo

Salida de Gas Presurizado

Salida de Condensados a

Tanque Sumidero

Reciclo de Gas del Sistema de

Compresión

Ingreso de Gas al Sistema de

Compresión

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TALLERES DE APLICACIÓN CASO IV: Análisis de un Sistema de Compresión de Gas.


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TALLERES DE APLICACIÓN CASO V: Análisis de un Sistema de Transferencia de

Crudo.

Esquema General:

Salida de Crudo a Destino

Caudal del sistema de

Bombeo

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TALLERES DE APLICACIÓN CASO V: Análisis de un Sistema de Transferencia de

Crudo.


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TALLERES DE APLICACIÓN CASO VI: Análisis de un Sistema Colector de Drenajes.

Esquema General:

Ingreso de Drenajes de

Planta

Salida de Producto para

Reproceso

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TALLERES DE APLICACIÓN CASO VI: Análisis de un Sistema Colector de Drenajes.


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GRACIAS!!!

Para Consultas a:

[email protected]

Fin

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