CIC-Erosión: herramienta computacional para la predicción del desgate erosivo en líneas de producción y transporte de hidrocarburos

CIC-Erosion: computational tool for predicting erosive wear in transport and production pipelines of hydrocarbons

La presencia de daño mecánico por erosión en la pared de la tubería, daño debido al impacto de partículas sólidas, puede afectar gradualmente la integridad de los componentes que conforman los sistemas de producción y transporte de hidrocarburos. La implementación de métodos o modelos para predecir el desgate erosivo es una actividad de interés para la industria del petróleo, debido a que sus resultados son usados para el estudio, valoración y seguimiento de los procesos erosivos, además de ser considerados en el dimensionamiento de las líneas y determinación de velocidades máximas de flujo, con el fin de mitigar y controlar la erosión. En este sentido, considerando la necesidad de mejorar la implementación de modelos, y análisis e interpretación de resultados de erosión, se presenta en este trabajo una metodología de cálculo, estructurada y de carácter selectivo, para predecir el desgaste erosivo en líneas de producción y transporte de hidrocarburos. Para conducir la metodología hasta un estado operativo práctico, se desarrolló una herramienta computacional (CIC-Erosion), usando el lenguaje de programación C#. En la fase de desarrollo y aseguramiento de la funcionalidad operativa de la herramienta se realizaron las siguientes subfases: a) definición de la arquitectura del software; b) codificación de los fundamentos teóricos de la metodología de cálculo y de la interfaz del usuario, y c) diagnóstico de la funcionalidad operativa del software usando datos experimentales de tasa de erosión reportados en la literatura e información de casos de estudio hipotéticos. Finalmente, se evaluó el comportamiento predictivo de la metodología de cálculo de erosión usando información de un caso de estudio asociado a un campo de producción de petróleo crudo ubicado en Colombia.

En la evaluación de la capacidad de predicción del software se observó que existe concordancia entre los resultados obtenidos con la metodología de cálculo de erosión y la información experimental de campo usada en el estudio. De esta manera, la herramienta computacional CIC-Erosion puede ser considerada una alternativa eficiente y confiable para la predicción del desgaste erosivo en infraestructura usada para la recolección y transporte de hidrocarburos.

Introducción

La presencia de arena en los fluidos de producción es un problema de relevancia para las compañías operadoras de yacimientos de hidrocarburos. Esto se debe a que puede afectar de diversas maneras la rentabilidad del negocio y, en casos críticos, inducir un impacto ambiental por derrames sobre el entorno, causado principalmente por la pérdida de contención del fluido.

Dentro de las múltiples problemáticas asociadas a la presencia de arena se destacan: a) obstrucción en los canales de flujo en la formación productora; b) dificultad en la manipulación de grandes volúmenes de sólidos en superficie; b) afectación en los volúmenes de producción por causa de la reducción en el área de flujo asociado a acumulación de sólidos en las tuberías, y finalmente c) erosión por el impacto de partículas sólidas sobre la infraestructura, tanto  de  fondo de pozo como de superficie.