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Problemas a tener en cuenta al invernorear bombas de petróleo y gas para condiciones extremas bajo cero

Procesamiento de petróleo y gas en ambientes de temperaturas extremadamente bajas

La exploración y producción de petróleo y gas se lleva a cabo en regiones cada vez más remotas del mundo y la atención de las empresas en los últimos tiempos se ha dirigido a áreas del mundo que están atrapadas en hielo durante gran parte del año. Esto plantea nuevos desafíos para que los fabricantes diseñen equipos que puedan funcionar de manera confiable en estos entornos hostiles.

Amarinth, una empresa líder especializada en el diseño, aplicación y fabricación de bombas centrífugas y equipos asociados para los mercados de petróleo y gas, petroquímico, químico e industrial, ha suministrado bombas en tales entornos, pero encontró poco escrito sobre el tema de bombas de invernada para trabajar confiablemente en temperaturas bajo cero.

En este artículo, Oliver Brigginshaw, director administrativo de Amarinth, analiza algunas de las lecciones aprendidas al asegurarse de que sus propias bombas funcionen de manera confiable en estas condiciones de prueba, aprovechando las experiencias de bombas que suministró al campo petrolero Prirazlomnoye, ubicado al sur de Novaya Zemla en el norte Rusia.

Invernalización
Al pensar en los equipos de procesamiento de petróleo y gas, como las bombas industriales, la invernada es el proceso de diseño de equipos de procesamiento de petróleo y gas para soportar temperaturas extremadamente bajas. El contratista o el usuario final especificarán las bombas refrigeradas en su hoja de datos a los proveedores potenciales junto con la extremidad (es decir, el rango de temperatura). Amarinth ha sido contratada por muchas compañías globales de petróleo y gas para proporcionar asesoramiento y diseñar bombas que puedan resistir el ambiente hostil del hielo subártico. Las bombas para invernaje requieren una cuidadosa selección de materiales y recubrimientos y diseño de sistemas de sellado, acoplamientos, motores y placas base.

Capas de hielo subártico
Una de esas ubicaciones subárticas a las que Amarinth ha suministrado recientemente bombas de invierno es Prirazlomnoye, situado al sur de Novaya Zemla, al norte de Rusia, en la plataforma marítima de Pechora, a una distancia de 60 km de la costa. Esta región está sujeta a temperaturas extremadamente bajas y fuertes cargas de hielo. No tiene hielo por solo 110 días al año y el período frío dura 230 días. El espesor del hielo es de hasta 1.7m y la temperatura promedio anual es de -4 ° C con un mínimo de -50 ° C.

Qué dice API 610
Curiosamente, cuando se trata de seleccionar bombas para condiciones de baja temperatura extrema, el comprador simplemente anotará en la hoja de datos técnicos que las bombas deben ser invernizadas, generalmente en la sección de notas o en la sección de medioambiente. Amarinth no ha podido encontrar ninguna definición estándar de la industria sobre lo que significa en realidad la invernada en las relaciones con las bombas y lo que se debería hacer para que el equipo lo logre. Por lo tanto, Amarinth ha desarrollado su propia lista de consideraciones para garantizar que sus bombas funcionen de manera confiable en condiciones subárticas, como el yacimiento Prirazlomnoye, algunas de las cuales se comparten a continuación.

materiales
El acero inoxidable es la elección mínima del material para bajas temperaturas extremas, ya que es mucho más resistente y menos quebradizo que el acero al carbono normal a medida que desciende la temperatura. Sin embargo, otros factores como el fluido bombeado también deben ser considerados. Por ejemplo, el agua producida a menudo es rica en sulfuro de hidrógeno (H2S), que podría corroer una bomba de acero inoxidable. El mejor material para bombas de agua producidas, tales como las Amarinth suministradas al campo petrolero Prirazlomnoye, es de acero inoxidable dúplex, por lo que los diseñadores siempre deben tener cuidado de equilibrar los requisitos de temperatura del sitio y los requisitos de material del fluido bombeado y luego encontrar un compromiso adecuado.

Placas de base
Las placas base generalmente se fabrican con acero bajo en carbono que es adecuado hasta -25C. Sin embargo, más allá de este punto, se debe considerar el acero inoxidable ya que el acero con bajo contenido de carbono comenzará a sufrir fragilidad. Pruebas como la Prueba de Impacto Charpy deben llevarse a cabo en el material elegido para asegurarse de que sea adecuado para las temperaturas que se experimentarán en el sitio.

Acoplamientos

En regiones subárticas como Prirazlomnoye donde las temperaturas mínimas pueden alcanzar -50C, los componentes para acoplamientos deben seleccionarse cuidadosamente para temperaturas muy bajas y es importante que en estas condiciones extremas los fabricantes de acoplamientos trabajen estrechamente con el fabricante de la bomba para definir las condiciones de operación. Las variaciones de acero también se deben considerar, por ejemplo, los pernos de impulsión pueden endurecerse por inducción y ser adecuados para aplicaciones de mayor resistencia cuando también se requiere resistencia al impacto.

Sellos y sistemas de soporte de sellos
Los sistemas de sellado, en particular para fluidos peligrosos como el agua producida tratada por los filtros de cáscara en el campo Prirazlomnoye, deben considerarse cuidadosamente con protecciones integradas en el diseño para permitir el almacenamiento y operación de los sistemas cuando las condiciones son tan bajas como -50C .

Deben seleccionarse materiales y elastómeros de baja temperatura, como vejigas de nitrilo de baja temperatura para acumuladores. Los materiales de acero inoxidable son más resistentes a bajas temperaturas y generalmente se recomiendan para reemplazar cualquier componente de acero al carbono dentro de los sistemas de soporte de sellos. Para tareas de frío, los sistemas también pueden rastrearse con calefacción o retrasarse.

Acabados
Para temperaturas tan bajas como -50C, pueden requerirse acabados de pintura especializados, como un recubrimiento epoxi resistente a la abrasión de dos componentes que tendría una baja adhesión al hielo y una baja resistencia a la fricción. El espesor de película típico para temperaturas extremadamente bajas estaría en la región de 400-500 micrones.

Motores y unidades
Los fabricantes de motores generalmente pueden certificar sus equipos hasta -55C y continúan utilizando y garantizando sus carcasas de hierro fundido gris a esta temperatura. Sin embargo, el acero del eje se aleará y tratará térmicamente para temperaturas frías y se usarán grasa especializada y sellos de eje. Huelga decir que los ventiladores deben estar hechos de acero, latón o aluminio, ciertamente no de plástico.

Instrumentación

Aunque las pantallas LCD pueden funcionar a temperaturas hasta -20C, debajo de esto, cualquier instrumentación se monta mejor dentro de recintos con calefacción ambiental. Los medidores llenos de aceite de silicona operarán a temperaturas mucho más bajas que los medidores normales y los tanques y las tuberías deberían estar rezagados o provistos de calentadores de inmersión para mantener las temperaturas de barrera.

Envío, almacenamiento e instalación
Se recomiendan varios procedimientos de almacenamiento y conservación para garantizar la integridad del equipo entre el envío, el almacenamiento y la instalación / puesta en marcha. El fabricante de la bomba debe trabajar estrechamente con el contratista y / o usuario final para garantizar que los procedimientos de almacenamiento e instalación estén detallados para evitar daños a las bombas antes de la operación.

Otras Consideraciones
Además de las consideraciones de diseño de invernada, en regiones como Rusia, donde se utilizan con frecuencia tales bombas, existen otros desafíos asociados con el acceso, los pasaportes, el idioma y la documentación (GOST-R o GOST-K). Superar estos desafíos adicionales también es crucial para el éxito general de cualquier proyecto y no debe subestimarse cuando se selecciona un fabricante de bombas, ya que los costos solo pueden ser significativos.

Más información
Los puntos anteriores no son de ninguna manera exhaustivos, pero ilustran algunas de las consideraciones de diseño para operar bombas en entornos de temperatura extremadamente baja. Más detalles técnicos están disponibles en el sitio web de Amarinth en su boletín técnico de winterización. Sin embargo, como API 610 no define la invernada, Amarinth recomienda que se brinde tanta información como sea posible sobre el entorno operativo a los diseñadores de la bomba para garantizar un funcionamiento confiable, en lugar de basarse simplemente en una nota en la hoja de datos de que se requiere la invernada.

Steve Buckley
Director de marketing
Amarinth Limited
Bentwaters Parque
Rendlesham
Woodbridge IP12 2TW
Reino Unido

Tel: + 44 (0) 1394 462122
Móvil: + 44 (0) 7971 506 994
[Email protected]

Amarinth también puede ser contactado en su sitio web: www.amarinth.com.

Amarinth Ltd

Amarinth es una empresa líder mundial especializada en la fabricación de bombas centrífugas y equipos asociados para la exploración, producción y refinación de petróleo y gas costa afuera y en tierra, mercados petroquímicos, químicos e industriales

Firma: membresía Gold

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