ACTIVO INTEGRAL AYATSIL-TEKEL REGIÓN MARINA NORESTE PLATAFORMA PP-AYATSIL-A MEMORIA DE CALCULO AREA PROCESO MEMORIA DE CALCULO DE BOMBAS MULTIFASICAS No. DOCUMENTO: 104722-MC-A-006 OBRA: PLATAFORMA DE PERFORACIÓN PP-AYATSIL-A PROYECTO OCICSA: 104722 CLIENTE: PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN LOCALIZACIÓN: GOLFO DE MEXICO PROYECTO: “INGENIERÍA, PROCURA, CONSTRUCCIÓN, CARGA Y AMARRE DE UNA PLATAFORMA DENOMINADA PP-AYATSIL-A, PARA EL DESARROLLO DEL CAMPO AYATSIL, PERTENECIENTE A LA SUBDIRECCIÓN DE DESARROLLO DE CAMPOS”, CONTRATO PEP-420832814 0 30-ENE-13 APROBADA PARA CONSTRUCCION EPB RMB JZRA REV. FECHA DESCRIPCIÓN ELABORÓ REVISÓ APROBÓ MEMORIA DE CALCULO MEMORIA DE CALCULO DE BOMBAS MULTIFASICAS 104722-MC-A-006 PROYECTO: 104722 REQ. No: CCO173336 ELABORO: EPB FECHA: 30-ENE-13 REV No. 0 HOJA 1 DE 30
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ACTIVO INTEGRAL AYATSIL-TEKEL
REGIÓN MARINA NORESTE
PLATAFORMA PP-AYATSIL-A
MEMORIA DE CALCULO AREA PROCESO
MEMORIA DE CALCULO DE BOMBAS MULTIFASICAS
No. DOCUMENTO: 104722-MC-A-006
OBRA: PLATAFORMA DE PERFORACIÓN PP-AYATSIL-A
PROYECTO OCICSA: 104722
CLIENTE: PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN
LOCALIZACIÓN: GOLFO DE MEXICO
PROYECTO: “INGENIERÍA, PROCURA, CONSTRUCCIÓN, CARGA Y AMARRE DE UNA PLATAFORMA DENOMINADA PP-AYATSIL-A, PARA EL DESARROLLO DEL CAMPO AYATSIL, PERTENECIENTE A LA SUBDIRECCIÓN DE
DESARROLLO DE CAMPOS”, CONTRATO PEP-420832814
0 30-ENE-13 APROBADA PARA CONSTRUCCION EPB RMB JZRA
Esta memoria tiene como propósito dimensionar las Bombas Multifasicas A-GA-1100A/B/R, que se instalarán en la plataforma de perforación Ayatsil-A.
2. ALCANCE
El alcance de este documento contempla el cálculo de la potencia hidráulica de las
Bombas multifasicas A-GA-1100A/B/R, en función de las características del crudo a manejar.
3. BASES DE CÁLCULO
Se efectúan los cálculos para especificar las bombas multifasicas, en base a las condiciones de operación que a continuación son indicadas, de acuerdo a lo especificado, solo se analizaran condiciones coincidentes de acuerdo al balance de
materia y energía así como las condiciones de diseño.
CONDICIONES MAXIMAS 16 °API
PARÁMETROS OPERACIÓN
PRESIÓN DE SUCCIÓN (kg/cm² man) 13.0
PRESIÓN DE DESCARGA (kg/cm² man) 35.0
FLUJO DE ACEITE (m³/h Act./ MBPD) 198.73/30
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE LIQUIDA 0.933
VISCOSIDAD DEL ACEITE (cp) 329.67
FLUJO DE AGUA (m³/h Act./MBPD) 50.52/7.63
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE ACUOSA 0.976
VISCOSIDAD DEL AGUA (cp) 0.450
FLUJO DE GAS (std m³/h/MMPCSD) 2383.33/2.02
PESO MOLECULAR DEL GAS 31.51
FACTOR DE COMPRESIBILIDAD 0.947
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE GASEOSA 1.08
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CONDICIONES NORMALES 16 °API
PARÁMETROS OPERACIÓN
PRESIÓN DE SUCCIÓN (kg/cm² man) 10.0
PRESIÓN DE DESCARGA (kg/cm² man) 30.0
FLUJO DE ACEITE (m³/h Act./ MBPD) 165.61/25
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE LIQUIDA 0.937
VISCOSIDAD DEL ACEITE (cp) 432.5
FLUJO DE AGUA (m³/h Act./MBPD) 15.10/2.28
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE ACUOSA 0.981
VISCOSIDAD DEL AGUA (cp) 0.5
FLUJO DE GAS (std m³/h/MMPCSD) 1274.26/1.08
PESO MOLECULAR DEL GAS 31.38
FACTOR DE COMPRESIBILIDAD 0.956
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE GASEOSA 1.08
CONDICIONES MINIMAS 16 °API
PARÁMETROS OPERACIÓN
PRESIÓN DE SUCCIÓN (kg/cm² man) 8.0
PRESIÓN DE DESCARGA (kg/cm² man) 27.0
FLUJO DE ACEITE (m³/h Act./ MBPD) 59.63/9.00
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE LIQUIDA 0.947
VISCOSIDAD DEL ACEITE (cp) 840.6
FLUJO DE AGUA (m³/h Act./MBPD) 5.43/0.82
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE ACUOSA 0.992
VISCOSIDAD DEL AGUA (cp) 0.60
FLUJO DE GAS (std m³/h/MMPCSD) 471.95/0.40
PESO MOLECULAR DEL GAS 30.99
FACTOR DE COMPRESIBILIDAD 0.9612
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE GASEOSA 1.069
CONDICIONES MAXIMAS 21 °API
PARÁMETROS OPERACIÓN
PRESIÓN DE SUCCIÓN (kg/cm² man) 13.0
PRESIÓN DE DESCARGA (kg/cm² man) 35.0
FLUJO DE ACEITE (m³/h Act./ MBPD) 198.73/30
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE LIQUIDA 0.896
VISCOSIDAD DEL ACEITE (cp) 68.6
FLUJO DE AGUA (m³/h Act./MBPD) 36.17/5.46
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE ACUOSA 0.982
VISCOSIDAD DEL AGUA (cp) 0.506
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FLUJO DE GAS (std m³/h/MMPCSD) 955.69/0.81
PESO MOLECULAR DEL GAS 29.79
FACTOR DE COMPRESIBILIDAD 0.950
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE GASEOSA 1.027
CONDICIONES NORMALES 21 °API
PARÁMETROS OPERACIÓN
PRESIÓN DE SUCCIÓN (kg/cm² man) 10.0
PRESIÓN DE DESCARGA (kg/cm² man) 30.0
FLUJO DE ACEITE (m³/h Act./ MBPD) 165.61/25.0
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE LIQUIDA 0.906
VISCOSIDAD DEL ACEITE (cp) 88.3
FLUJO DE AGUA (m³/h Act./MBPD) 11.26/1.70
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE ACUOSA 0.988
VISCOSIDAD DEL AGUA (cp) 0.569
FLUJO DE GAS (std m³/h/MMPCSD) 519.14/0.44
PESO MOLECULAR DEL GAS 29.61
FACTOR DE COMPRESIBILIDAD 0.960
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE GASEOSA 1.02
CONDICIONES MINIMAS 21 °API
PARÁMETROS OPERACIÓN
PRESIÓN DE SUCCIÓN (kg/cm² man) 8.0
PRESIÓN DE DESCARGA (kg/cm² man) 27.0
FLUJO DE ACEITE (m³/h Act./ MBPD) 59.62/9.0
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE LIQUIDA 0.916
VISCOSIDAD DEL ACEITE (cp) 144.3
FLUJO DE AGUA (m³/h Act./MBPD) 4.06/0.613
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE ACUOSA 0.998
VISCOSIDAD DEL AGUA (cp) 0.712
FLUJO DE GAS (std m³/h/MMPCSD) 212.38/0.18
PESO MOLECULAR DEL GAS 29.18
FACTOR DE COMPRESIBILIDAD 0.964
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE GASEOSA 1.01
CONDICIONES MAXIMAS
PARÁMETROS OPERACIÓN
PRESIÓN DE SUCCIÓN (kg/cm² man) 13.0
PRESIÓN DE DESCARGA (kg/cm² man) 35.0
FLUJO DE ACEITE (m³/h Act./ MBPD) 198.73/30
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GRAVEDAD ESPECIFICA FASE LIQUIDA 0.913
VISCOSIDAD DEL ACEITE (cp) 1400
FLUJO DE AGUA (m³/h Act./MBPD) 32.79/4.950
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE ACUOSA 0.978
VISCOSIDAD DEL AGUA (cp) 0.465
FLUJO DE GAS (std m³/h/MMPCSD) 2359.7/2.0
PESO MOLECULAR DEL GAS 31.17
FACTOR DE COMPRESIBILIDAD 0.9482
GRAVEDAD ESPECIFICA FASE GASEOSA 1.07
4. CÁLCULOS
Para la obtención de la potencia de las bombas multifasicas se dividieron las fases que manejaran las bombas en aceite, agua y gas para ser calculadas por separado y de esta
forma obtener la potencia de cada uno de manera separadas una vez obtenidas dichas potencias se realiza la sumatoria para obtener la potencia final de las bombas multifasicas.
Los cálculos para la especificación de las bombas se realizaron mediante una hoja de
cálculo, en la cual se encuentran programadas las ecuaciones para determinar la carga diferencial y la potencia de la bomba:
Potencia:
P
gH
bomba
SDQP
39.367
(Ec. 1)
Donde:
bombaP = Potencia al freno requerida de la bomba (kW)
Q = Flujo (m3/hr)
gS = Gravedad Específica del fluido
P = Eficiencia de la bomba
DH = Carga diferencial, m
Para el calculo de el estado gaseoso se utilizo se utilizo una hoja de calculo utilizando un
compresor, en el cual se encuentran programadas las ecuaciones para determinar la potencia que se requiere.
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Potencia:
Hp= W*Hp/ƞ*33000 (Ec. 2)
Donde:
W= Flujo (Lb/hr) Hp= Cabeza Politropica (HP)
Ƞ = Eficiencia Con la carga diferencial y el flujo se obtiene la eficiencia de la bomba de las curvas de
operación del fabricante. La bomba se dimensiona de acuerdo a las condiciones de mayor energía mostradas en las bases de diseño, la Ec. 1 es utilizada para la fase liquida
y acuosa, mientras que la Ec. 2 se utiliza para la fase gaseosa. La potencia final de las bombas se vera afectado por la eficiencia que maneja el
proveedor.
Para mantener una operación de trabajo y eficiencia óptima en las bombas multifasicas, se deberán tener un 3-5% de líquido del flujo total.
5. RESULTADOS
Los resultados para las condiciones de operación establecidas, de las potencias
requeridas se muestran en las siguientes tablas obtenidas con los diferentes escenarios.
Ƞ=62.8%;16 °API MAX.
Parámetros POTENCIA
BOMBA DE ACEITE 254.32 HP
BOMBA DE AGUA 64.64 HP
COMPRESOR DE GAS 176.26 HP
TOTAL 495.22 HP
Ƞ=62.5%;16 °API NOR.
Parámetros POTENCIA
BOMBA DE ACEITE 193.59 HP
BOMBA DE AGUA 17.66 HP
COMPRESOR DE GAS 122.82 HP
TOTAL 334.07 HP
Ƞ=63%;16 °API MIN.
Parámetros POTENCIA
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BOMBA DE ACEITE 62.69 HP
BOMBA DE AGUA 6.30 HP
COMPRESOR DE GAS 52.45 HP
TOTAL 121.44 HP
Ƞ=70.4%;21 °API MAX.
Parámetros POTENCIA
BOMBA DE ACEITE 226.86 HP
BOMBA DE AGUA 41.29 HP
COMPRESOR DE GAS 56.37 HP
TOTAL 324.52 HP
Ƞ=67.8%;21 °API NOR.
Parámetros POTENCIA
BOMBA DE ACEITE 178.46 HP
BOMBA DE AGUA 12.13 HP
COMPRESOR DE GAS 44.41 HP
TOTAL 235.00 HP
Ƞ=60.9%;21 °API MIN.
Parámetros POTENCIA
BOMBA DE ACEITE 67.96 HP
BOMBA DE AGUA 4.87 HP
COMPRESOR DE GAS 24.16HP
TOTAL 96.99 HP
Ƞ=55.3%; DISEÑO MAX.
Parámetros POTENCIA
BOMBA DE ACEITE 288.81 HP
BOMBA DE AGUA 47.66 HP
COMPRESOR DE GAS 199.24 HP
TOTAL 535.71 HP
En el anexo se muestran los cálculos de las potencias detalladamente.
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6. CONCLUSIONES
De acuerdo a los resultados obtenidos en esta memoria de cálculo, se concluye que las
Bombas Multifasicas A-GA-1100A/B/R, cumplen con las condiciones de operación establecidas.
Las variaciones que existen entre los resultados obtenidos en la memoria y los del proveedor es debido a la metodología de cálculo utilizada y a los factores de eficiencia.
Los cálculos realizados muestran la potencia al freno que se requiere para las bombas multifasicas, sin embargo la potencia al freno deberá ser menor a la potencia de motor
seleccionado para el accionamientos de dichas bombas.
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7. ANEXO
16 ° API, CONDICIONES MAXIMAS, ACEITE
PLANTA: AYATSIL-A FECHA: 22-ene-13
PROYECTO: 104722 REALIZÓ:
SERVICIO: BOMBAS REVISÓ:
CLAVE A-GA-1100A/B/R
FLUIDO MANEJADO: ACEITE
DATOS DE PROCESO:
QNOR = 875.0 [gpm] 3312.2 [lpm] 7018.2 [ft3/hr]
QMAX = 875.0 [gpm] 3312.2 [lpm] 7018.2 [ft3/hr]
933 [kg/m3] 58.2 [lb/ft3]
S.G. = 0.933 []
329.670 [cP]
CÁLCULO DE LA PRESIÓN DE SUCCIÓN:
Psucción = 184.90 [psig] 13.000 [kg/cm2]
CÁLCULO DE LA PRESIÓN DE DESCARGA:
Pdescarga = 497.8 [psig] 35.00 [kg/cm2]
ΔPbomba = Pdescarga - Psucción
ΔPbomba = 312.9 [psi] 22 [kg/cm2]
H = 774 [ft] 236 [m]
CÁLCULO DE LA POTENCIA HIDRÁULICA
WHP = 159.71 [WHP]
DATOS FINALES DE LA BOMBA
FLUIDO MANEJADO: ACEITE
SERVICIO: BOMBAS
CLAVE DE LA BOMBA: A-GA-1100A/B/R
QNOR = 875.00 [gpm] 3312.24 [lpm]
QMAX = 875.00 [gpm] 3312.24 [lpm]
58.25 [lb/ft3] 933.00 [kg/m3]
S.G. = 0.93 [] 0.93 []
329.67 [cP] 329.67 [cP]
Psucción = 184.90 [psig] 13.00 [kg/cm2m]
Pdescarga = 497.81 [psig] 35.00 [kg/cm2m] 0.628
ΔPbomba = 312.91 [psi] 22.00 [kg/cm2]
H = 774.37 [ft] 236.03 [m]
WHP = 159.71 [WHP] 119.08 [KW] MECANICA 254.32 HP
EFICIENCIA MECANICA
3960
.G.SHQWHP max
MEMORIA DE CÁLCULO DE BOMBAS
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16 ° API, CONDICIONES MAXIMAS, AGUA
PLANTA: AYATSIL-A FECHA: 22-ene-13
PROYECTO: 104722 REALIZÓ:
SERVICIO: BOMBAS REVISÓ:
CLAVE A-GA-1100A/B/R
FLUIDO MANEJADO: AGUA
DATOS DE PROCESO:
QNOR = 222.4 [gpm] 842.0 [lpm] 1784.0 [ft3/hr]
QMAX = 222.4 [gpm] 841.9 [lpm] 1783.8 [ft3/hr]
976 [kg/m3] 60.9 [lb/ft3]
S.G. = 0.976 []
0.450 [cP]
CÁLCULO DE LA PRESIÓN DE SUCCIÓN:
Psucción = 184.90 [psig] 13.000 [kg/cm2]
CÁLCULO DE LA PRESIÓN DE DESCARGA:
Pdescarga = 497.8 [psig] 35.00 [kg/cm2]
ΔPbomba = Pdescarga - Psucción
ΔPbomba = 312.9 [psi] 22.00 [kg/cm2]
H = 740 [ft] 226 [m]
CÁLCULO DE LA POTENCIA HIDRÁULICA
WHP = 40.59 [WHP]
DATOS FINALES DE LA BOMBA
FLUIDO MANEJADO: AGUA
SERVICIO: BOMBAS
CLAVE DE LA BOMBA: A-GA-1100A/B/R
QNOR = 222.42 [gpm] 841.95 [lpm]
QMAX = 222.40 [gpm] 841.88 [lpm]
60.93 [lb/ft3] 976.00 [kg/m3]
S.G. = 0.98 [] 0.98 []
0.45 [cP] 0.45 [cP]
Psucción = 184.90 [psig] 13.00 [kg/cm2m]
Pdescarga = 497.81 [psig] 35.00 [kg/cm2m] 0.628
ΔPbomba = 312.91 [psi] 22.00 [kg/cm2]
H = 740.26 [ft] 225.63 [m]
WHP = 40.59 [WHP] 30.27 [KW] MECANICA 64.64 HP
EFICIENCIA MECANICA
3960
.G.SHQWHP max
MEMORIA DE CÁLCULO DE BOMBAS
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PLATAFORMA PP-AYATSIL-A
MEMORIA DE CALCULO AREA PROCESO
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16 ° API, CONDICIONES MAXIMAS
CALCULO DEL COMPRESOR
1.-Datos de Entrada
Propiedades
K (ExponenteAdiabatico)= 1.261
Peso Molecular (Lb/Lb-mol)= 31.51
Factor de Compresibilidad (Z)= 0.9476
Presión de Succión (Psia/kg/cm2 a)= 199.55 14.030
Presión de Descarga (Psia/ kg/cm2 a)= 512.55 36.037
Temperatura de Succión (0F/°C) 150.62 65.900
Temp de Succión (0R)= 610.62 Eficiencia volumetrica