Diseño de una estación de comprensión y selección de compresores Booster para abastecimiento de gas natural en el Perú

Abstract

El gas natural utilizado en Perú proviene de pozos o campos gasíferos, siendo Camisea el más importante por su mayor cantidad de reservas probadas. A pesar de que el gas sale a la superficie con una presión elevada, se necesitan compresores para hacer llegar el gas hasta las plantas procesadoras. Sin embargo, con el paso del tiempo, las condiciones de operación de los pozos tienden a deteriorarse y esto significa que los compresores inicialmente seleccionados, diseñados para funcionar en un determinado rango de operación, podrían llegar a operar fuera de los límites seguros y normales. De llegar a este punto, no solo se pone en peligro la seguridad de las personas y de la facilidad de producción, también existe el riesgo que no llegue el caudal de gas necesario a las plantas de procesamiento y, por tanto, se ponga en riesgo el abastecimiento de gas natural en el país. Siendo un hecho que la presión de los pozos productores está disminuyendo, el presente estudio buscó realizar el diseño y la selección de un nuevo sistema de compresores booster en una Estación de Compresión que operen en estas nuevas condiciones y así asegurar el abastecimiento de gas natural en el Perú. Para esto, se determinaron los perfiles de producción del 2023 al 2042 de uno de los campos gasíferos que suministra gas natural hacia la Planta Procesadora de Gas Malvinas, ubicada en la selva del Perú, además de parámetros de operación como la presión de ingreso y descarga. Adicionalmente, se estableció la configuración de los compresores existentes y los nuevos compresores booster, determinando el número de unidades en operación, unidades en stand by y unidades instaladas. En el trabajo también se realizó una evaluación hidráulica que permitió dimensionar, conforme a criterios de diseño y buenas prácticas de ingeniería, los diámetros de las tuberías colectoras de gas, de succión y descarga de gas asociados a los nuevos compresores. Como resultado, se determinó que el tipo de compresor más adecuado fue del tipo reciprocante del fabricante Ariel y modelo KBZ6. Dicho compresor satisface las condiciones de operación de caudal de producción, presión de ingreso y descarga. Adicionalmente, la selección del modelo KBZ6 permitió asegurar que no ocurrieran problemas de sobre carga al compresor y de esta manera evitar poner en riesgo la integridad del equipo y la seguridad de la operación. Finalmente, a partir de los análisis realizados y de la selección del modelo de compresor booster, para el periodo de operación evaluado, se estableció que para el año 2026 se deberían tener instalados como mínimo tres compresores booster del modelo seleccionado y a partir del año 2031 se debería contar con el cuarto compresor booster instalado.

The natural gas used in Peru comes from gas wells or fields, with Camisea being the most important due to its greater amount of proven reserves. Although the gas comes to the surface at high pressure, compressors are needed to deliver the gas to the processing plants. However, over time, the operating conditions of the wells tend to deteriorate and this means that the compressors initially selected, designed to operate in a certain operating range, could end up operating outside of safe and normal limits. If this point is reached, not only is the safety of people and the ease of production at risk, there is also the risk that the necessary gas flow will not reach the processing plants and, therefore, the supply of natural gas in the country is put at risk. Given that the pressure of the producing wells is decreasing, the present study sought to design and select new booster compressors system in a Compression Station that operate under these new conditions and thus ensure the supply of natural gas in Peru. For this purpose, the production profiles from 2023 to 2042 of one of the gas fields that supplies natural gas to the Malvinas Gas Processing Plant, located in the Peruvian jungle, were determined, in addition to operating parameters such as inlet and discharge pressure. Additionally, the configuration of the existing compressors and the new booster compressors was established, determining the number of units in operation, units on standby and units installed. The work also carried out a hydraulic evaluation that allowed sizing, according to design criteria and good engineering practices, the diameters of the gas collector, suction and discharge pipes associated with the new compressors. As a result, the most suitable type of compressor will be determined to be the reciprocating type from the manufacturer Ariel and model KBZ6. Said compressor satisfies the operating conditions of production flow, inlet and discharge pressure. In addition, the selection of the KBZ6 model made it possible to ensure that overload problems did not occur to the compressor and thus avoid putting the integrity of the equipment and the safety of the operation at risk. Finally, based on the analyses carried out and the selection of the booster compressor model, for the evaluated operating period, it was established that by 2026 at least three booster compressors of the selected model should be installed and from 2031 the fourth booster compressor should be installed.