APUNTES DE MANEJO DE LA PRODUCCIÓN EN SUPERFICIE 1 CAPITULO VI MUESTREO Y ANÁLISIS DE LOS FLUIDOS MANEJADOS

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  APUNTES DE MANEJO DE LA PRODUCCIÓN EN SUPERFICIE 1 CAPITULO VI MUESTREO Y ANÁLISIS DE LOS FLUIDOS MANEJADOS
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  APUNTES DE MANEJO DE LA PRODUCCIÓN EN SUPERFICIE 1  CAPITULO VI MUESTREO Y ANÁLISIS DE LOS FLUIDOS MANEJADOS   INTRODUCCIÓN. La determinación de la calidad del crudo es una de las operaciones más importantes dentro del manejo de los hidrocarburos en la superficie y para efectuarlo es necesario recolectar muestras bajo las normas establecidas. Debe tenerse cuida-do para estar seguro de que la muestra sea representativa del volumen total del crudo. Errores de gran magnitud pueden introducirse como resultado de un muestreo incorrecto o inapropiado. Por ejemplo: en el muestreo del aceite que fluye en la tubería de descarga de un pozo se encuentran grandes variaciones en el porcentaje de agua o aceite. Aunque se hicieran muestreos a intervalos regulares y se promediaran los resultados, es mejor conducir el aceite a un tanque de aforo (prueba) y muestrearlo después que el agua se haya separado por gravedad. Una vez examinado, el valor obtenido será mucho más representativo que el deducido a partir de muestras en la tubería de escurrimiento. Además, parte del agua se encuentra emulsionada, por lo que no se separa. También se encuentran en suspensión pequeñas partículas de arcilla o arena. Esto sucede sobre todo cerca del fondo del tanque, por lo que un muestreo a diferentes profundidades muestra un incremento en los porcentajes de agua y sólidos conforme va hacia el fondo. El aceite almacenado por largo tiempo muestra una estratificación bien definida, por lo que se debe muestrear a diferentes profundidades y los resultados de los análisis promediarlos para obtener valores significativos. Este capítulo se divide en dos secciones: Una se refiere al equipo empleado en la toma de muestras y en los métodos para recolectarlos, tanto en tanques, como en tuberías de conducción. La segunda parte se relaciona con los análisis que se le hacen al petróleo crudo para determinar la densidad relativa., el porcentaje de agua y sólidos y la presión de vapor, mencionando brevemente el equipo y el procedimiento así como su utilidad. VI.l Técnicas de Muestreo de Fluidos.   EQUIPO: Extractor: sirve para tomar muestras en un tanque a cualquier profundidad y evita que se contamine al sacarla. Está hecho de metal   de baja tendencia a la chispa, es decir, que el acero no debe, al tener fricción con el crudo al desplazarlo dentro del tanque, producir chispas que provoquen el incendio del tanque. Consta de las siguientes partes: un recipiente que sirve para almacenar la muestra; válvulas para extraer la muestra del interior; varillas de extensión para sacar muestras a cualquier profundidad; una escala para determinar la altura de la columna de  APUNTES DE MANEJO DE LA PRODUCCIÓN EN SUPERFICIE 2   agua y sólidos; una abertura para medir la densidad relativa o la temperatura; un contrapeso para mantener el extractor en posición vertical; y un cable de acero para sumergir el extractor a cualquier profundidad dentro del tanque. Botella:  (Fig. VI.l) Es un envase de metal o de vidrio donde se recolectan muestras al sumergirlo en un tanque o conectarlo a una válvula muestreadora. En el fondo tiene un contrapeso con el fin de poder sumergirlo en el tanque. La abertura de la boca de la botella varía entre 18.75 mm. y 38.1 mm. y tiene una longitud de 349.25 mm. El diámetro de la boca depende del tipo de crudo a muestrear. Tiene un tapón para proteger la muestra de la contaminación. Adicionalmente a este equipo existe un portamuestras que es una probeta que sirve para detectar el porcentaje de agua del tanque; una copa que sirve para mezclar varias muestras de un tanque y a partir de ahí hacerles pruebas para determinar los valores por medio de sus profundidades. MÉTODOS DE MUESTREO Existen varias técnicas en el muestreo a tanques. La primera de ellas consiste en obtener una muestra compuesta, es decir, obtener varias muestras a diferentes profundidades y analizarlas independientemente para después promediar los resultados; o también mezclarlos en una copa y analizar la mezcla. Las profundidades de las muestras recolectadas dependerán del nivel del aceite en el tanque. Si se encuentra a su máxima capacidad se pueden recolectar tres muestras: una en la parte superior, una en la intermedia y otra en la parte inferior, cerca de la salida de la descarga. Si se encuentra a dos tercios de su capa-cidad total se toma una muestra en la parte superior y otra en la inferior. Si se encuentra a la mitad o menos, se toma una muestra a la mitad de la columna de aceite. Otra técnica consiste en obtener una muestra continua. Esta consiste en introducir el extractor o la botella tapada hasta el fondo del tanque al llegar ahí se retira el tapón y se empieza a subir el envase a una velocidad uniforme, permitiendo que se recolecte una muestra del crudo que represente aproximadamente el 85% del volumen total del tanque. Un método más consiste en obtener una muestra corrida. Se introduce la botella o el extractor destapado en el aceite hasta la profundidad de la descarga del tanque, llenándose el recipiente; al llegar al fondo se sube, renovándose el liquido contenido, a una velocidad uniforme, permitiendo que se llene hasta alrededor del 85% de su capacidad. Al obtener la muestra en la parte superior del tanque, en cualquiera de los métodos descritos anteriormente, debe tenerse la precaución de que sea por lo menos 30 cm debajo del nivel superior del aceite, para evitar la contaminación. Al hacerlo en la parte media debe ser lo más exacto posible. Al hacerlo en la parte inferior debe encontrarse a un nivel más abajo de la descarga. Cuando se sube o se baja el recipiente muestreador debe moverse lentamente con el fin de evitar la agitación del contenido, ya que esto puede provocar la evaporación de los componentes ligeros. Los muestreros (válvulas muestreadoras) constituyen otro procedimiento de muestreo. Son válvulas que se instalan en la pared del tanque. Están formadas por  APUNTES DE MANEJO DE LA PRODUCCIÓN EN SUPERFICIE 3 un tubo que traspasa la pared del tanque y por una válvula de cierre. El diámetro del tubo varía entre 12.5 mm. y 18.75 mm., dependiendo del tipo de crudo. El extremo del tubo dentro del interior del tanque debe estar por lo menos a 10 cm. de la pared. Cuando la capacidad del tanque es menor a 1590 m 3 la disposición de las válvulas muestreadoras es la siguiente: la superior se coloca a 45 cm. debajo del techo (cúpula) del tanque y la intermedia equidistante de las anteriores. Además existe otra a 10 cm. Debajo de la descarga para muestrear el aceite que no se bombea. Para tanques mayores a 1590 m 3 se instalan por lo menos dos juegos de 5 válvulas equidistantes del tubo de descarga y del tubo de llenado.  APUNTES DE MANEJO DE LA PRODUCCIÓN EN SUPERFICIE 4  Cuando se inicia la toma de una muestra, primero se debe drenar un volumen igual a dos veces el de la válvula muestreadora, para evitar recolectar aceite estancado y después se recaba la muestra. Debe procurarse que el volumen de las muestras que se obtiene de las diferentes válvulas sea el mismo. MUESTREO EN TUBERÍAS DE CONDUCCIÓN. CRUDO: Las muestras de crudo que se obtienen en tuberías se toman en conexiones que se encuentran preferentemente en líneas verticales , y si están en líneas horizontales, deben estar situadas arriba de la parte media del tubo y penetrar hasta el centro del mismo. La parte de la conexión que se encuentra en la línea donde puede estar perforada o con un bisel al final que tenga un ángulo de 45 0 y esté dirigido en contra del flujo. La muestra se recolecta en una botella de vidrio o metal y después se guarda en un contenedor, para efectuar su análisis. GAS NATURAL: Para evitar la acumulación de líquido y polvo en gasoductos, primeramente se debe tener la información sobre las condiciones de flujo y operación del sistema, tales como: diámetros y longitudes de tuberías, presiones, gastos, temperaturas, mantenimiento a las tuberías y análisis composicional del gas. Esta información es útil al identificar el problema, contando con un muestreo y análisis de las partículas contenidas en el flujo de gas. Muestreo: El muestreo de las partículas suspendidas en la corriente de gas es muy importante, ya que la selección de los dispositivos que serán usados para eliminarlas, depende en gran parte de sus características. El muestreo debe ser cuidadoso, a fin de que la muestra sea representativa de las partículas contenidas en el gas. Instrumentos de Muestreo : El funcionamiento de los dispositivos de muestreo está basado en uno o más fenómenos físicos asociados con las partículas pequeñas, tales como su comportamiento bajo la influencia de fuerzas externas, las propiedades ópticas de las partículas sólidas y líquidas en medios gaseosos. De acuerdo al principio de funcionamiento de los instrumentos de muestreo se dividen, en dos grupos: a) de detección b) Colección de partículas. a)  El instrumento de detección que se ha empleado más ampliamente, es el dispersor de luz, un dispositivo que mide la intensidad de la luz dispersa por las partículas suspendidas. Calibrando el aparato se puede obtener la concentración de las partículas en el gas. El primer instrumento basado en la dispersión de la luz fue desarrollado por la Mer y Sinclair (Fig. VI.2). Sus principales componentes son: una fuente luminosa, un conjunto de lentes y difractores, una fotocelda, un amplificador, un medidor, y un registrador.  En este aparato se hace fluir el gas a través de un rayo de luz y las  APUNTES DE MANEJO DE LA PRODUCCIÓN EN SUPERFICIE 5   partículas se detectan en la fotocelda, como pequeñas manchas luminosas en un fondo negro. Posteriormente estas manchas se amplifican, se miden y se registran, con lo que se obtiene la concentración de las partículas en el gas. b)  Colectores de partículas: En estos dispositivos se hace pasar una muestra de gas a través del colector, el cual separa las partículas suspendidas, las cuales se pueden examinar ya sea con el microscopio o bien por análisis físicos y químicos. Los aparatos de muestreo más usados son los filtros, de los cuales existen dos tipos: a)  Filtro tipo Mat  b)  Membranas Porosas. Los primeros están fabricados de papel o fieltro y se emplean cuando se desea colectar muestras para análisis gravimétricos y químicos. El tipo Membrana colecta las partículas sobre su superficie, facilitando su examen microscópico. Las partículas líquidas no se pueden examinar porque son absorbidas por el fieltro, por lo cual únicamente son útiles con partículas sólidas. Sistema de Muestreo : La disposición de los componentes del sistema para muestreo de gas en una línea, se muestra en la Fig. VI.3. Aunque la configuración del sistema mostrado puede variar, los componentes básicos son los mismos. Las partes más importantes son: el probador de muestreo y la boquilla.  El equipo incluye un colector o detector de partículas tal como un filtro o un fotómetro dispersor de luz. Para controlar el flujo a través del probador, se coloca una válvula después del detector. El gasto se registra continuamente durante el muestreo, mediante un medidor de flujo. La línea, en la sección de muestras debe tener un empaque, para extraer e insertar el probador sin que ocurran fugas de gas. El diámetro de la boquilla debe ser preferentemente mayor de 0.40 pg. y su borde biselado para reducir la turbulencia. Para que la muestra sea representativa, el muestreo del gas debe ser ISOCINÉTICO , es decir el gasto de gas a través del probador debe ser tal que la velocidad del gas en la boquilla sea la misma que en el gasoducto. La Fig. VI.4 sirve para obtener el gasto de flujo necesario para que el muestreo sea ISOCINETICO , si se entra con el diámetro de la boquilla y la velocidad en la línea. El punto de muestreo, se debe localizar a lo largo de una sección recta del ducto, donde el gas fluya sin perturbaciones. Nunca deben ponerse después de codos o contracciones, porque se provocan turbulencias que afectan la corriente de gas. El probador se puede colocar en diferentes posiciones, como muestra la Fig. VI.5, en teoría la configuración más conveniente es la VI.5 (a) , ya que la corriente de gas a través del probador no cambia de dirección. Sin embargo esta forma de muestreo está limitada a tuberías de diámetro pequeño, ya que el probador para tuberías de gran diámetro debe ser muy largo y resulta difícil de manejar. La boquilla de muestreo debe localizarse al menos 10 diámetros de tubería antes del cambio de dirección a fin de evitar las turbulencias causadas por el cambio de dirección en la línea.
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