2.diseño intermitente

5/27/2018 2.Diseo intermitente

1/80

C COPYRIGHT, PDVSA CIED, 2002


2/80

2C COPYRIGHT, PDVSA CIED, 2002Mecnica de vlvulas para levantamiento artificial por gas continuo

Contenido

Tema 1:Consideraciones de diseo

Tema 2: Procedimiento de diseo de instalaciones convencionales

Tema 3: Procedimiento de diseo de instalaciones delevantamiento artificial por gas intermitentecon cmara de acumulacin (Chamber Lift)

Tema 4: Uso del pistn metlico (Plunger Lift) en

instalaciones de levantamiento artificialpor gas intermitente

Diseo de instalaciones de levantamientoartificial por gas en flujo intermitente


3/80


Tema

1Consideracionesde diseo


4/80


Tema 1:Consideraciones de diseo

LAGI: Se implementa para disminuir la relacin gas-lquido de inyeccin

Limitacionesdel LAGI:

Tuberas de 2 7/8a 3 1/2pulg.Crudos > 18 API

Control deinyeccin

En mltiple acaudal constante

Uso de controladoresde superficie


5/80


Tema

2Procedimiento dediseo de

instalacionesconvencionales


6/80


Espaciamiento

presin

profun

didad

popwh

BglSnPkoG

PwhDGFFDDSnPkoDn nnn

)1(

*)(1)1( 112

LAG Intermitente - Glint

Tema 2:Procedimiento de diseo de instalaciones convencionales


7/80


PtPcvo

PcvcPcvoR




8/808C COPYRIGHT, PDVSA CIED, 2002Mecnica de vlvulas para levantamiento artificial por gas continuo

PtPcvoPcvcPcvoR

Pcvo Pt Pcvc R





QdovfgPwhPa *

524.1

541

QDov

fg

Pa PtPwh

Dov

Q

flquido QP 1000

fQfgPwhPt 1000*



Gradiente deliquido

Gradientede gas

Pa



@

APIww

API

ww

vedad

wf

w

ow

w

ff

wff

5,131

5,1411

5,131

5,141

1

1aguadeldensidad

)especfica(gra

0

f

w

g

g

ggg

g

g





Q

t

Longitud ptima de columna

)1000( fQAdt

dQ

1440*Bt

IP

)( PwfPsbhIPqf

dtdQBtqf

)1000( fQAPwfPsbh

fgPwhDovDtpPsbhAT

*)(

Pwf PsbhA



Dov

P



)1000( fQAdt

dQ

dtQA

dQ tQ

Qf

a

01000

QDovFFQa **

cmeeA

Q tf

t

f

f

1000

1


DovFFcm *Resbalamiento total

Resbalamiento puntual





vatDovtT /

1000

11440)1(

TBtcmQqf

cm

e

eT

e

eAC

qf

vatDov

T

f

vatDov

T

f

f

f

f

/

/

1000

1*3


)1(**44,13 cmBtC






0dT

dqf

cm

e

eT

e

eAC

qf

vatDov

T

f

vatDov

T

f

f

f

f

/

/

1000

1*3

4*2

4*4

CCe

CcmeCeT

T

TT

g

gg

g

vat

Dov

f

eC

cmC

g

g

4

12

optimofQfgPwhPt 1000*





Clculo de la presin Pcvc

vgevglvgavgs

vge vglvgs

vga





Clculo de la presin Pcvc.

(Clculo del gas inyectado por ciclo, vgs)

.**.* TstRnPstvgs

TazaRnPgaV ****

BGQDovV *

Taza

PgaQDovBGvgs

*

*)(**374,35







Q(1-cm)

Pga

Ptm

Pgu2PtmPguPga

fgPguPtm *

ffCcmQPwhPgu 1000)1(





dtvatfrCf

2

)(23,2071

ffCcmQPwhPgu 1000)1(

o

f vatdt

)(434,12Re

2229,0

124,0

Re*26153,035000Re1185

Re*09292,035000Re

Re/641185Re

fr

fr

fr

fr

Re







HwHH c

vgsGg

BtQcmDovcmQHw

f

*

))1()(1(7,2423

)()( TacTa HwHH

Encontrar Ta para satisfacer la ecuacin

Clculo de la presin Pcvc.(Clculo del gas inyectado por ciclo, vgs)





CALC. Hc

ASUME Ta

CALC. Za

CALC. VGS, Hw: H

H Tac

Tac=Ta

?

STOPTa=Tac





T 2



460*)**(* 2222 PgaHBAHCHBoAoTa

6

32

10*)934,2*561,7*866,6(2

10*)3437,1*9663,2*5757,2(2

013944,0*11038,02

3223,1*78946,0

85,205*46,152

GgGgC

GgGgB

GgA

GgBo

GgAo





T 2



BtQcm

vgsRalf

**)1(

qfRalfQgi *

Conociendo Ta y Pga, se calcula el vgs y:





T 2



)520(*)1(

*)7,14(

..*.,

*.,

R

vscpsia

promTgeotcierrezga

VP anularcierrega

)520(*)1(

*)7,14(

..*.,

*.,

R

vsapsia

promTgeoterapertzga

VP anularapertga

APERTURA CIERRE

2.,

PvoPsoP apertga

2.,

PvcPscP cierrega

vscvsavga

4602

..

dovs

promgeoterTT

T

BaDovVanular *





T 2 P di i t d di d i t l i i l



vscvsavga

.,*)1005()(**37,35

promzgaTdovPvoPsoDovBavsa

.,*)1005()(**37,35

promzgaTdovPvcPscDovBavsc

)(*1*37,35 PvcPscPvoPsokvga

promzgaTdov

DovBaK

,*)1005(

*1





Tema 2: P di i t d di d i t l i i l



zgl

PsoLBlvsa

*545

**37,35

zgl

PscLBlvsc

*545

**37,35

vscvsavgl

)(*2*37,35 PscPsokvgl

zgl

LBlk

*545

*2





Tema 2: P di i t d di d i t l i i l



44,1/10001440

1/ Qgi

MPC

PC

dia

minDMPCQgiVPM

vatDovTiny .

vat

DovQgi

vat

DovQgivge

*94,50

*37,35

*44,1

*

vat

DovQgik

*94,50

*4

4*37,35 kvge








vgevglvgavgs

vge vglvgs

vga4*37,35 kvge



23*1

374,354)23*1(

kkk

fg

vgs

kkkkPsoPvc

fgPsoPvo

fgPscPvc

fgzk

*

*

13


(Balance general)






Clculo de la velocidad del tapn

144017,14

520*

Ptmpsi

RTgazgaQgiQgiinsitu

At

Qgivat

insitu






ENTRADA DE DATOS Y CALCULOS INIC.

TEMP. VL. INIC. Td= TEMP. GEOTRM.Pt INICIAL= PSBH/5

VAT INIC.=1

CLC. GAS EN SOL.

VISCOSIDAD, #Rrey, Fr, Cf

TIEMPO DE CICLO PTIMO

LOG. TAPN, PROD. DIARIA, TEMP. VL.(Tdc)

TDc=TD

CAL. Pt (Ptc)

Ptc=Pt Pt=(Pt+Ptc)/2

TDc=(TD+TDc)/2NO

NO

CLC. Pga, Hc, HW

Tga inic.= Tgeoterm.

ITERACIN TEMP. GAS(CALC. VGS)

PVC, QGI, RALF

CALC. VATC

VATC=VATVAT=(VAT+VATC)/2

NO






ITERACIN EN LA

VELOCIDAD

CAL. R*

INPUT R

*

**

PtPVO

PVCPVOR

PVO

PVO=PVO*NO

FIN






Objetivo: poder ajustar elvolumen de gas por ciclo en

forma precisa e independientedel tiempo de ciclo total

Ahorro del gas de inyeccin yposible incremento de laproduccin

Controladores de superficie




32/80


Se recomienda el uso de vlvulas pilotode subsuelo

Vlvula elemento sencillo slo si el anular

es pequeo Vlvula elemento sencillo requieren R

grandes e incrementan el tiempo de inyeccinde gas

No se recomienda el uso de vlvulas de

orificio





33/80


AperturaVlvula LAG

CierreVlvula LAG

tiempo

presin

DP(SPREAD)

tco

Tiempode Ciclo

(TT)

Forma tradicional





34/80


SPREADNatural

SPREADInducido

Tiempo

P

resin

Descripcin del ciclo





35/80


Tiempo

Presin

tONTiempo deCiclo (TT)

tOFF

Descripcin del ciclo


e a Procedimiento de diseo de instalaciones convencionales

AperturaVlvula LAG Cierre Controlador

de Superficie

CierreVlvula LAG

Apertura Controladorde Superficie



36/80


Ventajas y desventajas del uso de controladores

Ventajas:

Permite optimizar el caudal de gas por ciclo (Vgs) sinrealizar CVGL.

Se puede ajustar el tiempo de ciclo independientementedel Vgs.

Ahorro en el consumo de gas.

Desventajas:

Se incrementa el mantenimiento.

Puede despresurizar Mltiples de Gas con muchospozos en LAGI al inyectar varios pozos a la vez.




37/80


Vgs

5%

Vgs Optimo




38/80


toff(min)

ton(min)

Control del tiempo de ciclo

controldel

C

audalporciclo

(Vgs)

10 20 30 40 50 60

2

4

6

8

10

Procedimiento de optimizacin




39/80


Clculo de la vlvula

Usar el mismo mtodo de clculo de la presin decalibracin y relacin de rea para el levantamientotradicional

Correguir la presin de apertura si esta es muy parecida a ladel mltiple

Dimensionar la relacin R a usar entre un 60 y 70% de lacalculada. La relacin R no debe ser muy alta para no perdercontrol de superficie, pero tampoco debe ser muy baja para noimcrementar el tiempo de inyeccin de gas



40/80


Procedimiento de diseode instalaciones de

levantamiento artificialpor gas intermitente concmara de acumulacin(Chamber Lift)

Tema

3

Tema 3:Procedimiento de diseo de instalaciones de levantamiento artificialpor gas intermitente con cmara de acumulacin (Chamber Lift)


41/80


DCH

DOV

CHT

DPT

CASING

MANDRIL LAG

EMPACADURA BP-2(BY-PASS TYPE PACKER)

MANDRIL MMA( VALVULA Rsm20)

NIPLE PERFORADO

EMPACADURA INFERIOR

NIPLE CAMCO "D"(VALVULA DE RETENCION M-1)LO

NGITUD

EFECTIVA

DELA

CMARA:

TUBERA

CABEZAL

LINEA INY. GAS

LINEA DEPRODUCCIN

TOPE DE LAS PERFORACIONES

LONGITUD

ENTRE

EMPACADUR

AS

BOTELLA 4 1/2 x 2 7/8

BOTELLA 4 1/2 x 2 7/8

TUBERIA 4 1/2 x 12,75 #/Pie

MANDRIL LAG

MANDRIL LAG

Cmaras de acumulacin

p g (C )



42/80


Espaciamiento

profundidad

presinpopwh

BglSnPkoG

PwhDGFFDDSnPkoDn nnn

)1(

*)(1)1( 112


p g ( )



43/80


PtPcvo

PcvcPcvoR


p g ( )



44/80


PtPcvo

PcvcPcvo

R

Pcvo Pt Pcvc R

Peso de la columna de gas por arriba de lavlvula operadora


p g ( )



45/80


QdovfgPwhPa *

Pwh

524.1

541

QDovfg

Pa Pt

Dov

Q

flquido QP 1000

fQfgPwhPt 1000*




46/80


@

APIww

API

ww

vedad

wf

w

ow

w

ff

wff

5,131

5,1411

5,131

5,141

1

1

aguadeldensidad

)especfica(gra

0

f

w

g

g

ggg

g

g




47/80


Q

t


)( PwfPsbhIPqf

dt

dQ

Bchqf

)1000( fQAPwfPsbh

cmaravol.capacidad

*)(

Bch

fgPwhDovDtpPsbhA T

)1000( fQAdt

dQ

1440*Bch

IP

Pwf PsbhA

1000/


P

D



48/80


)1000( fQAdt

dQ

dtQAdQ tQ

Qf

a

01000

QDchFFQa **

cmeeAQ

t

f

t

f

f

10001


DchFFcm *




49/80


vatDchtT /

1000

11440)1(

TBchcmQqf

cme

e

T

e

eAC

qf

vatDch

T

f

vatDch

T

f

f

f

f

/

/

1000

1*3


)1(**44,13 cmBchC




50/80



0dT

dqf

cme

eT

e

eAC

qf

vatDch

T

f

vatDch

T

f

f

f

f

/

/

1000

1*3

4*2

4*4

CCe

CcmeCeT

T

TT

g

gg

g

vat

Dch

f

eC

cmC

g

g

4

12

524,1

541

DovPwhPto

ChtDchDov

QChtT

f

Q es la longitud ptima de la columna a partir dela cual se puede calcular la longitud de la

cmara.




51/80


Con el caudal qf y la profundidad de la vlvula,la temperatura de la vlvula se calculamediante:

2

)log(*02,11

7,14

*)75,12*0125,0log(*5,135,1

Dt

qf

Pto

RfTptG

DondeDovDtpGTtpTov




52/80



vgevglvgavgs

vge vglvgs

vga




53/80




.**.* TstRnPstvgs

TazaRnPgaV ****

61,5*** BtDovBchChtV

Taza

PgaBtDovBchChtBGvgs

*

*)**(**6,198




54/80




2

PtmPwhmPga

fgPguPtm *

ffCcmLPwhPwhm 1000)1( Pga

Ptm

Pwhm

PwhL




55/80


DlfDlf

Dtvatfr

Cf

2

2

2

23,207

o

f vatlf Dlfy

)(434,12Re

2229,0

124,0

Re*26153,035000Re1185

Re*09292,035000Re

Re/641185Re

fr

fr

fr

fr

Re

ffCcmLPwhPwhm 1000)1(






56/80


HwHH c

vgsGg

BlfDchcmLHw

f

*

*)1(13608

)()( TacTa HwHH

EncontrarTa para satisfacer la ecuacin

Clculo de la presin Pcvc(Clculo del gas inyectado por ciclo, vgs)




57/80


CALC. Hc

ASUME Ta

CALC. Za

CALC. VGS, Hw: H

H Tac

Tac=Ta?

STOPTa=Tac

Clculo de la presin Pcvc(Clculo del gas inyectado por ciclo, vgs)




58/80


460*)**(* 2222 PgaHBAHCHBoAoTa

6

32

10*)934,2*561,7*866,6(2

10*)3437,1*9663,2*5757,2(2

013944,0*11038,02

3223,1*78946,085,205*46,152

GgGgC

GgGgB

GgA

GgBoGgAo






59/80


BtQcmvgsRalf

**)1(

qfRalfQgi *

Conociendo Ta y Pga, se calcula el vgs y:

Q es la columna que ocupara todo el lquido en la tubera






60/80


)520(*)1(

*)7,14(

..*.,

*.,

R

vscpsia

promTgeotcierrezga

VP anularcierrega

)520(*)1(

*)7,14(

..*.,

*.,

R

vsapsia

promTgeoterapertzga

VP anularapertga

APERTURA CIERRE

2.,

PvoPsoP apertga

2.,

PvcPscP cierrega

vscvsavga

4602

.. dovs

promgeoter TTT

BaDovVanular *






61/80


vscvsavga

.,*)1005(

)(**37,35

promzgaTdov

PvoPsoDovBavsa

.,*)1005(

)(**37,35

promzgaTdov

PvcPscDovBavsc


promzgaTdov

DovBaK

,*)1005(

*1

Clculo de la presin Pcvc(Clculo del gas inyectado por ciclo, vga)




62/80


zgl

PsoLBlvsa

*545

**37,35

zgl

PscLBlvsc

*545

**37,35

vscvsavgl


zgl

LBlk

*545

*2

L es la longitud de la lnea de gas en este caso

Clculo de la presin Pcvc(Clculo del gas inyectado por ciclo, vgl)




63/80


44,1/10001440

1/ Qgi

MPC

PC

dia

minDMPCQgiVPM

vatDovTiny .

vat

DovQgi

vat

DovQgivge

*94,50

*37,35

*44,1

*

vat

DovQgik

*94,50

*4

4*37,35 kvge


(Clculo del gas inyectado por ciclo, vge)




64/80


Clculo de la presin Pcvc.(Balance general)

vgevglvgavgs

vge

vgl

vgs

vga

4*37,35 kvge

)(*2*37,35 PscPsokvgl )(*1*37,35 PvcPscPvoPsokvga

23*1

374,354)23*1(

kkk

fgvgs

kkkkPso

Pvc

fgPsoPvo

fgPscPvc

fgzk

*

*

13




65/80


Clculo de la velocidad del tapn

1440

17,14

520

*

Pta

psi

R

TgazgaQgiQgiinsitu

At

Qgivat

insitu




66/80


ENTRADA DE DATOS Y CALCULOS INIC.

TEMP. VL. INIC. Td= TEMP. GEOTRM.

Pt INICIAL= PSBH/5

VAT INIC.=3

CLC. GAS EN SOL.

VISCOSIDAD, #Rrey, Fr, Cf

TIEMPO DE CICLO PTIMO

LOG. cmara, PROD. DIARIA, TEMP.VL.(Tdc), PT, PCVO

CLC. Pga, Hc, HW

Tga inic.= Tgeoterm.

ITERACIN TEMP. GAS(CALC. VGS)

PVC, QGI, RALF,

CALC. VATC

VATC=VATVAT=(VAT+VATC)/2NO




67/80


ITERACIN EN LAVELOCIDAD

CAL. R*

INPUT R

*

**

PtPVO

PVCPVOR

PVO

PVO=PVO*NO

FIN




68/80


Las cmaras se han venido instalando en el Lago de Maracaibocon muy poco xito desde finales de los aos 80.

Posibles causas:

Desahogo del gas en el anular

Altos RGL

Bajos IP

Diseo en s(estrangulamiento del gas... etc)

1997: Primeros estudios de diagnstico usando registrosde presin a fondo de pozo:

El nivel en la tubera alcanza, y en muchos casos sobrepasa,la profundiad de la empacadura superior y sin embargo laproduccin no se compagina con un llenado total de la cmara.




69/80


)1

1(1000 e

t

ff

AQ

))/(1440()

11(

1000 )(44.1

titbtA

q

e t

bt

ip

f f

bt

A

vole

tbt

ip

f f

)

1

1(1000. )(44.1

Produccin vs. tiempo de ciclo

Pyac=350; IP=1

0

50

100

150

200

250

300

10 20 30 40 50 60 70 80 90

Tiempo de ciclo (min)

Produccin

(Br/d)

bt=5,7 Br/M pie bt=10 Br/M pie

bt=15 Br/M pie bt=20 Br/M pie


bt=40 B r/Mpie

Columna vs. tiempo Pyac=350; IP=1

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

10

30

50

70

90

110

130

150

170

190

Tiempo (min)

ColumnaMpie




bt=40 Br/M pie

Vol. acumulado vs. tiempo Pyac=350;

IP=1

0

5

10

15

20

25

30

10

30

50

70

90

110

130

150

170

190

Tiempo (min)

Vol.Br




bt=40 B r/Mpie




70/80


))/(1440()1

1(1000 )(

44.1

titbtA

q

e t

bt

ip

f f

Bt aparece en dos lugares con efectos contrarios

Se logra acumular ms volumen de lquido pero se tardams tiempo en hacerlo




71/80



Pyac=350; IP=0,5

0

50

100

150

10 20 30 40 50 60 70 80 90


Produccin

(Br/d)




bt=40 Br/Mpie


Pyac=350; IP=1

0

50

100

150

200

250

300

10 20 30 40 50 60 70 80 90


Produccin

(Br/d)

bt=5,7 Br/M pie bt=10 Br/M piebt=15 Br/M pie bt=20 Br/M pie


bt=40 Br/Mpie


Pyac=350; IP=2

0

100

200

300

400

500

600

10 20 30 40 50 60 70 80 90


Produccin

(Br/d)

bt=5,7 Br/M pie bt=10 Br/M piebt=15 Br/M pie bt=20 Br/M pie


bt=40 Br/M pie

No se toma en cuenta la prdida porresbalamiento y la presencia del gas

IP (Br/d)/psiGanancial

Bt=20 b/ MpieGanancial (%)Bt=40 b/ Mpie

0,5 22 321 32 46

2 43 63




72/80


Derivada de la produccin con

respecto a la capacidad vol. de la

cmara

0

12

3

45

6

78

9

10 20 30 40 50 60


Derivadadelaprod.

Br/(Br/Mpie)

bt=5,7 Br/Mpie

bt= 10 Br/Mpie

bt=15 Br/Mpie

bt=20 Br/Mpie

bt= 25 Br/Mpie

bt=30 Br/Mpie

bt=40 Br/Mpie

La derivada es siempre positiva, la produccin siempre aumenta alincrementarse la capacidad volumtrica. El lmite tiende a cero amedida que se incrementa la capacidad volumtrica.

))44,1

1(11()(

)44,1(

44,1

bt

tip

titA

btq f

bt

tip

f

ef




73/80



btcamaraqdtdQ

/

btQ anularg dtdQ

)615,5(

bt

btQcamara

anular

gq

7,14520)615,5(

TP

btbtQ

anular

anular

camara

anular

gstq

No toma en cuenta el gas de formacin




74/80



CAUDAL DE DESAHOGO DE GASANULAR (PC/D)

presinanul.= 35 psi

presinanul.= 50 psi

presinanul.=70 psi

Produccin instantnea de lquido


0

50010001500200025003000350040004500

5000

Caudaldelgas(P

C/D)



75/80



Para niveles de produccin entre 70 y 120 BBPD con RGL de3500 PC/BB:

Qgformacin entre 245 y 420 MPCD

Si se toma solo el 10 % como el caudal de gas que entraen el anular se tiene entre 24500 y 42000 PC/D

Caudal de gas (PC/D)

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

65 70 80 90 109 120 130Presin en el anular, psi.

Caudalde

gasM(PC/D)

orif. 1/16pulg

orif. 3/16

orif. 3/8

limite inf.

limitesuperior

Presin en tubera igual a60 PSI




76/80



DP

Presin

Profundidad




77/80


Efecto del gradiente de lquido (presencia de gas)

Profundidad

DP

Presin

Grad. Fluido psi/pie Dif=10 psi Dif= 20 psi Dif= 30 psi Dif= 40 psi

0,1 100 200 300 4000,2 50 100 150 200

0,3 33,3 66,6 100 133,30,4 25 50 75 100




78/80


Efecto del gradiente de lquido (presencia de gas) y diferencial de

presin para el desahogo del gas en el anular

Grad. Fluido psi/pie Dif=10 psi Dif= 20 psi Dif= 30 psi Dif= 40 psi

0,1 100 200 300 4000,2 50 100 150 2000,3 33,3 66,6 100 133,30,4 25 50 75 100



79/80


Uso del pistn metlico(Plunger Li f t) en

instalaciones delevantamiento artificialpor gas intermitente.

Tema

4

Tema 4:Uso del pistn metlico (Plunger Lift) en instalaciones de levantamiento artificial por gas intermitente


80/80

Lnea de flujo

Vlvula maestra

Columna de lquido

Pistn mecnico

ResorteAsiento del resorte

Vlvula de retencin

Cabezal del pozo

Lubricador

Niple de recuperacin

Lnea de gas

Revestidor

Tubera de produccin

Vlvula operadora

Empacadora

2.diseño intermitente

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