6-7 bombeo neumático

7/25/2019 6-7 Bombeo Neumático

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Bombeo Neumático


Sistemas Artificiales de Producción

BombeoNeumático

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El Bombeo Neumático Continuo (BNC) es el

sistema artificial de producción más

utilizado en nuestro país, ya que

aproximadamente el 50% de los pozos

productores están operado con este

sistema, es utilizado en pozos con alto

índice de productividad (>0.5 bl/día/psi) y

presiones de fondo altas. El BNC consiste

en inyectar gas a alta presión con la

finalidad de aligerar la columna de fluidos,

reduciendo la presión de fondo del pozo,

Pwf.

Definición

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DefiniciónEl Bombeo Neumático es un método de levantamiento artificial mediante elcua l se inyecta continuamente gas a a lta pres ión para a ligerar la columnahidrostática en el pozo (flujo continuo), o en forma cíclica para desplazar la

producción en forma de tapones de l íquido has ta la superficie (fl ujointermitente) .

Mecanismos involucrados:

• Disminución de la densidad

• Expansión del gas inyectado

• Desplazamiento del líquido

CONTINUO INTERMITENTE

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Los efectos del gas dentro de latuberí a de Producción son:

Reducción de la densidad de lacolumna de fluidos

Expansión del gas conforme lascondiciones de presión cambian a lolargo de la profundidad

Empuje de baches de lí quidocuando las burbujas sonsuficientemente grandes parallenar el diámetro interno de laTP.Reducción de

densidadExpansiónDe Gas

Desplazamiento debaches de líquidopor burbujas de gas

Efecto del gas en la TP

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Definición

En un pozo con flujo natural, cuando el fluido viaja

hacia la superficie, l a presión de la columna de

f lu ido se reduce, e l gas se l ibera de la soluc ión y el

gas l ibre se expande. El gas, s iendo más l igero que

el aceite, lo desplaza, reduciendo la densidad delfluido y el peso de la columna de fluido sobre la

formación.

Esta reducc ión del peso de la columna del f lu ido

produce que la pres ión diferencial entre e l pozo y

el yacimiento ocasione el flujo en el pozo.




Reseña del Bombeo Neumático Continuo

Al inicio del siglo antepasado, se utilizó el aire como fuente de bombeo

neumático, pero debido a los problemas de corrosión y al peligro

potencial de una explosión por las mezclas de gases formados, se optopor utilizar gas natural. Actualmente el gas natural continúa siendo la

fuente principal del bombeo neumático a pesar de que se ha utilizado el

nitrógeno en algunos casos. En ciertas ocasiones se ha mal interpretado

el concepto del gas utilizado para bombeo neumático, suponiendo que el

volumen comprimido diariamente para este fin, es acumulado durante

todo el año; lo cual es incorrecto, ya que este volumen solo se recircula

durante la vida del proyecto, por lo que la operación del bombeo

neumático no requiere de excedentes de gas.


Bombeo Neumático Continuo


Carl Emamanuel Loschers (Ingeniero Minero Alemán) aplicó airecomo un medio para elevar líquido en experimentos de laboratorio en1797.

La primera aplicación práctica del Bombeo Neumático Continuo conaire fue en 1846, cuando un americano llamado Crockford produjo

aceite en algunos pozos de Pennsylvania.

La primera patente en Estados Unidos para Bombeo Neumático congas, llamado “eyector de aceite” fue otorgado a A. Brear en 1865.






1864-1900: En este periodo se produce mediante la inyección de

aire comprimido a través del espacio anular o de la tubería de

producción. Empleando este método en varias minas inundadas.

1900-1929: Se suscita el “boom” del empleo de aire en el área de la

costa del golfo para el BNC.

1929-1945: En este periodo se otorgan patentes a cerca de 25,000

válvulas de flujo diferentes. Se presentan gastos más eficientes,

causados por el desarrollo de estas válvulas. Ya se emplea el gas

natural como gas de BNC



1945 al presente: Desde el fin de la segunda guerra mundial las

válvulas operadas por presión han reemplazado prácticamente a todos

los demás tipos de válvulas de Bombeo Neumático.

1957: Introducción de válvulas de Bombeo Neumático recuperables

con línea de acero.

1980. Inyección con Nitrógeno y válvulas eléctricas.

1990. BNC con tubería flexible y motocompresores a boca de pozo

(México).

2000 al presente: se esta empleando el BN en terminacionesinteligentes.





V á l v u l a s

P l a n t a

d e C o m p r e s i ó n

G a s

d e A l t a P r e s i ó n

M a n d r i l e s

BNC

Infraestructura BNC


Válvulas y Mandriles

Inyección Gas Alta Presión

CHP

THP

Planta de Compresión

Infraestructura BNC


Ventajas

Desventajas

BNC




Pocos problemas al manejar gran volumen de sólidos

Manejo de grandes volúmenes en pozos con alto IP

Muy flexible para cambiar de continuo a intermitente

Discreto en localizaciones urbanas

Fuente de poder ubicable, alejado de la localización

Sin dificultad para operar pozos con alta RGL

Reacondicionamientos con unidad de “Wireline”

Opera en pozos con terminaciones desviadas

La corrosión usualmente no es adversa

Aplicable en costa afuera

Ventajas BNC


Formación de hidratos y congelamiento del gas

Problemas con líneas de superficie obstruidas

Experiencia mínima necesaria del personal

Dificultad para manejar emulsiones

Disponibilidad del gas de inyección

La TR debe de resistir presiones elevadas

Emulsión: Es una mezcla de dos líquidos inmiscibles de maneramás o menos homogénea (aceite – agua)

Desventajas BNC


Presión en la tubería de revestimiento y línea

de descarga

Profundidad de inyección

Tamaño de la TR, TP y LD

Profundidad, presión y temperatura del

yacimiento

Índice de Productividad del pozo

% de agua

Rs y gas libre en el fluido producido

Presión de separación

Desviación del pozo

Factores que afectan al BNC(Considerar en el diseño-operación)




Suministro de gas

Distribución del sistema de gas de

BNC

Medición y control del gas de

inyección

Muestreo, pruebas y manejo de los

fluidos producidos

Casos de diseños especiales

Otras consideraciones


Resistente a corrosión Excelente con el manejo de sólidos Utiliza sistemas de compresión Eficiencia del sistema 10%-30%

70º radio debajo a medio0-50ºDesviación

400oF100-250oFTemperaturas

30,000 BPD100-10,000 BPDVolumen

5,000 m1,000-3,000 mProfundidad

MáximoRango Típico

Injection

Gas In

SidePocketMandrel with

Gas Lift Valve

Completion

Fluid

SidePocketMandrel with

Gas Lift Valve

SingleProduction

Packer

SidePocket

Mandrel withGas Lift Valve

Rangos de aplicación


El sistema consiste de cuatro partes fundamentales:

1. Fuente de gas a alta presión: Estación de compresión,pozo productor de gas a alta presión o compresor a

boca de pozo.2. Un sistema de control de gas en la cabeza del pozo,

válvula motora controlada por un reloj o unestrangulador ajustable (válvula de aguja).

3. Sistema de control de gas subsuperficial (válvulas deinyección).

4. Equipo necesario para el manejo y almacenamiento delfluido producido.

Bombeo Neumático






Tipos de diseño para BN

Hay dos tipos de diseño en la operación de los sistemas de BN:

1. Para instalación de flujo continuo.

2. Para instalación de flujo intermitente.

Flujo continuo: inyección controlada de gas.

Flujo intermitente: flujo bache.

CONTINUO INTERMITENTE

Válvulas

B.N. Cont inuo: Apertura var iable

B. N.Intermitente: Asiento Amplio


Para el diseño del aparejo de válvulas de flujo continuo setoman en cuenta las siguientes condiciones:

•Profundidad del intervalo productor.

•Diámetro de la tubería de producción.•Diámetro de la tubería de revestimiento.•Presión de gas disponible.• Volumen de gas disponible.• Volumen de fluido por recuperar.•Gradiente de presión estática.•Gradiente de presión fluyendo.





Mecanismo de las válvulas subsuperficialesdel Bombeo Neumático

Válvulas sensibles a una determinada presión actuando en la TP (Pt) o en la TR (Pc).

Generalmente son clasificadas por el efecto que la presión tiene sobre laapertura de la válvula.


Válvulasde

Bombeo Neumático(fundamentos)


Componentes de las válvulas de BNUna válvula de BN estácompuesta de:

•Cuerpo de la válvula

•Elemento de carga (resorte,gas o una combinación de

ambos)•Elemento de respuesta a

una presión (fuelle demetal, pistón o diafragmade hule)

•Elemento de transmisión(diafragma de hule ovástago de metal)

•Elemento medidor (orificio oasiento)




Clasificación de las válvulas de BN

Las válvulas de Bombeo Neumático se clasifican en:

a) Válvulas desbalanceadas.

b) Válvulas balanceadas.


Válvulas desbalanceadasSon aquellas que tienen un rango de presión

limitado por una presión de apertura y poruna presión inferior de cierre.Este tipo de válvulas se divide en:

a) Válvula operada por presión del gas

de inyección (válvula de presión).

Sensible a la presión en TR.

b) Válvula reguladora de presión (válvula

proporcional). Sensible a la presión en

TR o TP (cierre).

c) Válvula operada por fluidos de la

formación. Sensible a la presión en

TP.

d) Válvula combinada. Sensible a lapresión en TP (apertura) y TR (cierre)


PcAb

Pd

PtAp

Pc

AbPd

PtAp

CERRADA

ABIERTA




a) Válvula desbalanceada operada po r l apresión del gas de inyección

Generalmente se conoce como válvula de

presión.

Se requiere un aumento de presión en el

espacio anular para abrir y una reducción

de presión en la TR para cerrar la válvula.

Dos conceptos importantes:

1.Presión de apertura de la válvula

bajo condiciones de operación.

2.Presión de cierre de la válvula bajo

condiciones de operación.


c) Válvula desbalanceada operada por fluidos de laformación (presión en la TP)

Esta válvula requiere un

incremento en la presión de

la TP para abrir y una

reducción en la presión de la

TP para lograr el cierre.


Válvula desbalanceada

DIFERENCIASOperada por el gas de inyecciónOperada por el fluido de formación




Clasificación de las válvulas de BN

Las válvulas de Bombeo Neumático se clasifican en:

Válvulas desbalanceadas.

Válvulas balanceadas.


Este tipo de válvula no está influenciada por la presión enla TP cuando está en la posición cerrada o en la posiciónabierta.

La presión en la TR (Pc) actúa en el área del fuelle durante todo el tiempo . Esto significa que la válvula cierra y abre al a misma presión (presión de domo).

Este tipo de válvulas abren y cierran a la misma presión.

Controladas 100% por la presión de inyección.

La amplitud (Spread) es cero

Válvulas balanceadas (operadas porpresión en la TR)


Válvulas balanceadas (operadas por presiónen la TR)




Válvulas balanceadas (operadas porpresión en la TR)


Bombeo neumático intermitente










Básicamente existen dostipos de bombeointermitente:

Punto único de inyección.-Todo el gas se inyecta a

travésde la válvula operante.

Punto múltiple de inyección.-La expansión del gas actúasobre el bache de aceite,empujándolo hacia unaválvula posterior por mediode otra válvula que seencuentra inmediatamentedebajo del bache.





Válvulas para bombeo neumáticointermitente

CONSIDERACIONES:

1.- Para el bombeo neumático intermitente es básicoutilizar válvulas con sección piloto (válvula piloto), yaque se requieren diámetros de puerto amplio.

2.- Se emplea un controlador del tiempo de ciclo ensuperficie.

3.- Se emplea una válvula motora en superficie.


• CONTROLADOR DEL TIEMPO DECICLO:

El controlador de ciclos es un controlador electrónico que tiene como funciónc on tr ol ar l a ap er tu ra y c ier re d e l a(s )válvula(s) d e con tr ol, según unaprogramación de tiempo predeterminada.

• Existen tres tipos de controladores quepermiten controlar el ciclo de la válvulamotora de la línea de flujo y los cuales son:el controlador de tiempo de ciclo, elcontrolador de presión y el controlador electrónico.


VÁLVULA DE CONTROL O MOTORAEs un equipo de control en superficie que opera de manera automática por

un controlador del tiempo de ciclo de inyección de gas.




Clasificación de las válvulas


DIAGNÓSTICODE

FALLAS DEL BN


Diagnóstico de Fallas

Mediante el análisis de las presiones superficiales en lastuberías de revestimiento y producción, se puedendiagnosticar muchos problemas.

Este análisis permite corregir problemas existentes sinnecesidad del empleo de registros subsuperficiales o de larealización de reparaciones al aparejos de producción.

Las gráficas empleadas pueden utilizarse para el análisis deinstalaciones de bombeo neumático continuo e intermitente.




Diagnóstico de Fallas

Una instalación de BN siempre debe contarcon un registrador de presión.


TOMA DE LA PRESIÓN EN TP

TOMA DE LA PRESIÓN EN TR


Diagnóstico de Fallasen el fondo

Es posible determinar:

a) Secuencia de la descarga del pozo.

b) Operación de la válvula operante.

c) Fugas en el aparejo de producción.

d) Incremento excesivo de la presión en la TR durante la

inyección.

e) Apertura de una o más válvulas por ciclo de inyección.

f) Apertura y cierre de la válvula operante en flujo continuo.




Diagnóstico de Fallasen la superficie

Con las presiones superficiales en TR yTP se pueden determinar también:

a) Fugas en el asiento de la válvula

motora del control de tiempo en el BNI.

b) Fallas mecánicas del sistema de

relojería en el BNI.

BOMBEO NEUMÁTICO INTERMITENTE


Diagnóstico de Fallasen la superficie

Con las presiones superficiales en TR y TP se puedendeterminar también:

c) Congelamiento en la línea de inyección de gas.

d) Pérdidas de presión en la línea de inyección.

e) Volumen de gas de inyección inadecuado en el sistema.

f) Excesiva contrapresión en la cabeza del pozo.







GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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