PLUNGER LIFT SYSTEMS

Estudiantes: Nicolas QuirogaJoan PintoJuan Sebastián LizcanoGabriel PeñaBrayan PlataAlejandra Ramirez

Profesor: Gabriel SocorroProducción II

HISTORIA

El sistema de levantamiento artificialPlunger Lift fue diseñado eimplementado inicialmente en losEstados Unidos para la explotaciónde aproximadamente 120,000 pozosde gas condensado.

PLUNGER LIFT

FUNCIONAMIENTO

Consideraciones sobre las aplicaciones

RANGOS DE

FUNCIONAMIENTOTípica MÁXIMO

Profundidad 8000 ' Ninguno

Volumen 1-50 de bbl / d 400 bbl / d

Temperatura 120 F 500 F

Desviación N / A 60 º

ELEMENTOS DE FUNCIONAMIENTO

Controlador de cabeza de pozo

Lubricador

Válvulas motoras

Conjunto de separación y regulación de gas

Panel solar

Sensor de llegada

CONTROLADOR DE CABEZAL DE POZO

Elemento que controla las aperturas ycierres de las válvulas de producción enfunción de los parámetrospredeterminados, tiempos, presiones ouna combinación de ambos.

Controladores por tiempos fijos

Controladores por presión

Controladores por combinación de tiempoy presión

LUBRICADOR

Elemento que amortigua la llegadadel pistón a superficie y que contieneel dispositivo de detección del mismopermitiendo además atraparlo parainspección o cambio por necesidadde operación.

SENSOR DE LLEGADA

Monitorea la llegada del pistón a la superficie y reporta dichas llegadas al

controlador.

VALVULAS MOTORAS

Son válvulas de operación neumáticasque se utilizan para controlar laproducción y la inyección en los pozosasistidos.

CONJUNTO DE SEPARACIÓN Y REGULACIÓN DE GAS

Suministra el gas de operación de lasválvulas motoras con la cantidad ypresión adecuada.

PANEL SOLAR

Mantiene la carga de la batería delcontrolador.

RESORTE DE FONDO

Elemento que amortigua la llegada delpistón al fondo del pozo.

PISTÓN Ó ÉMBOLODispositivo viajero que constituye lainterface entre el gas impulsor y elliquido producido.

Pistones macizos con sellos turbulentos.

Pistones de cepillos.

Pistones con almohadillas.

PISTÓN SÓLIDO DE ACEROEstá hecho de una sola pieza de acero y notiene partes móviles.

No se debe usar en pozos con defectos en eltubing u otras irregularidades.

DOBLE PISTÓN

Diseñado para no permitir que la parafina se acumule en las paredes de la tubería durante el flujo.

Está hecho de acero para herramientas mecanizadas.

Presenta ranuras que permiten el flujo de gas para generar un efecto de giro del rotor creando un efecto de corte en las acumulaciones de ceras.

Los surcos a lo largo del pistón son más anchos para que más parafina se puede quitar.

PISTÓN DE ACERO HUECO

Es óptimo para los pozosque permiten la flotabilidad delpistón en la tubería.Está hecho de una sola piezade acero y el núcleo de la piezaestá en la parte inferior delpistón, reduciendo el peso sincomprometer su durabilidad.Tiene refuerzo en la cabeza delpistón para facilitar su pesca.

PISTÓN DE CEPILLOS

Está diseñado para operar enpozos con arena y sólidos ensuspensión en los líquidos.El cepillo se dobla para prevenirque los sólidos se acumulen enel cuerpo y permitir que elpistón trabaje es zonasirregulares o apretadas.Crea un mejor sellado dentrode la tubería lo cual mejora laextracción de fluidos.

PISTÓN TIPO PAD O DE ALMOHADILLAS

Está diseñado para su uso en tubos dañados odefectuosos.

El pistón tiene la capacidad de colapso de sudiámetro exterior, de modo que puede pasarpor espacios estrechos dentro de la tubería.

Las almohadillas son entrelazadas y restringen la fuga odeslizamiento y por lo tanto se aprovecha lapresión del pozo para maximizar la eficiencia deelevación.

Las almohadillas están hechas de acero y enpromedio, duran aprox. 6 meses. Sin embargo, suesperanza de vida depende del número de ciclos que elpistón ejecuta.

Está disponible en diseños de forma única, doble otriple.

PISTÓN DE VIAJE RÁPIDO (By-Pass)

Está diseñado para permitir el rápidoretroceso del pistón en la parte inferior de latubería para iniciar el próximo ciclo.Es ideal para pozos que tienen unarecuperación rápida de la presión deelevación y/o producen grandes volúmenesde líquido.Es extremadamente duradero y esto evitatrabajos costosos de pesca necesarios paraotro tipo de pistones.Tiene una válvula de bypass interna quepermite que el gas y los líquidos pasen através de su cuerpo central y de la partesuperior, mejorando el tiempode desplazamiento de los líquidos.Este pistón cae en aproximadamente lamitad del tiempo de un pistón convencional.

SELLOS DEL PISTÓN

A) Sellos en posición expandida.B) Sellos en posición contraída.

OPERACIÓN DEL PLUNGER LIFT1. El émbolo descansa en el resorte impulsor del agujero inferior que se ubica en labase del pozo. Conforme se produce gas en la línea de ventas, los líquidos seacumulan en el agujero del pozo, creando un aumento gradual en contrapresiónque hace más lenta la producción de gas.

2. Para invertir el descenso de la producción de gas, el pozo se cierratemporalmente en la superficie mediante un controlador automático. Esto causaque la presión del pozo aumente conforme un volumen grande de gas a altapresión se acumula en la corona entre la tubería de ademe y la tubería. Una vezque se obtiene suficiente volumen de gas y presión, el émbolo y la carga de líquidoson empujados a la superficie.

3. Conforme se levanta el émbolo a la superficie, el gas y los líquidos acumuladospor encima del émbolo fluyen a través de las salidas superior e interior.

4. El émbolo llega y queda capturado en el lubricante, situado enfrente de la salidasuperior del lubricador.

5. El gas que ha levantado el émbolo fluye a través de la salida inferior a la línea deventas.

6. Una vez que se estabiliza el flujo de gas, el controlador automático libera elémbolo, bajándolo por la tubería.

7. El ciclo se repite.

Características del sistema Doble Pistón

•Partiendo de la base de un pozo con sistema de plunger liftconvencional instalado, el mismo se puede adaptar instalando unresorte intermedio y utilizando un pistón adicional.

•El resorte intermedio se instala con equipo de alambre o slick line.

•El mismo debe instalarse a la profundidad óptima de acuerdo a lascaracterísticas del pozo según las recomendaciones de losproveedores. Como regla de pulgar esta distancia es un tercio de lalongitud total de la cañería considerada desde el fondo.

Características del sistema

Pistón inferior

Resorte de fondo

Lubricador

Controlador electrónicoVálvula

Motora

Pistón superior

Resorte Intermedio

Resorte para

amortiguación de

pistón superior en

su carrera

descendente.

Tubing stop

(dispositivo de

anclaje) + resorte

para amortiguación

del pistón inferior

en su carrera

ascendente

Retención para

contener los

líquidos elevados

por el pistón

inferior

La aplicación de dos pistones en un mismo pozo permite optimizar el gas disponible para el levantamiento de los

líquidos.

Características del sistema:Ciclo de funcionamiento

Estado Inicial: Pozo cerrado

1) Apertura de pozo ascenso de los pistones 2) Arribo de pistones

Características del sistema:Ciclo de funcionamiento

4) Cierre de pozo –descenso de pistones3) Período de fluencia

del pozo

Características del sistema:

• El seguimiento del pistón inferior es indirecto.

• Debe chequearse que el pistón superior arribe con líquido.

• Operación y optimización: aplican los mismos criterios para operación con un pistón.

CONSIDERACIONES PARA LA SELECCIÓN DEL PISTÓN

l. Resistencia al impacto y al desgaste.

2. Coeficiente de fricción con el tubo.

3. Alto grado de repetición del funcionamiento de la válvula.

4. Capacidad de proporcionar un buen sellado contra el tubo durante el viaje hacia arriba.5. La capacidad de caer rápidamente a través de gas y líquido.

¿QUE POZOS PUEDEN USAR ESTE SISTEMA?

GOR mínimo de 300 – 400 SCF/BL por cada 1,000ft de profundidad que se desee levantar, si seespera implementar este sistema sin ningúnempuje o gasto de energía adicional.

Desviación máxima recomendada de 35° a 40°.

El restablecimiento de presión en el casing seamayor de 250 psi en 3horas.

Alto contenido de parafinas.

INSTALACIONES DE PLUNGER LIFT

Gas Lift Intermitente con Packer

Este tipo de instalación se emplea cuando no sedispone completamente del gas de la formación, sino queel gas proviene completa o parcialmente de una fuenteexterna.

Normalmente la presión de fondo del pozo es tan bajaque el líquido de la formación no es suficiente para evitarel escape de gas a través de la columna de líquidodurante un ciclo de elevación intermitente.

Utilizar el pistón permite mayor uso de la energía queproporciona el gas de la formación reduciendo el fallback.

INSTALACIONES DE PLUNGER LIFTGas Lift Intermitente con Packer

INSTALACIONES DE PLUNGER LIFTPlunger Lift Convencional sin Packer y

con comunicación entre el casing y el tubing.

Instalaciones de este tipo son mucho el más utilizadas. Normalmente, no requieren suministros de energía adicionales.

INSTALACIONES DE PLUNGER LIFTPlunger Lift con Packer y sin comunicaciónentre el casing y el tubing.

Esta instalación no se considera para Gas Lift,pero representa la aplicación de pistones. Estetipo de instalación requiere que todo el gas debevenir directamente de la formación duranteel ciclo de levantamiento, y exige que elRGLf sea muy superior al requeridopara bombeo neumático convencional, ya que elgas requerido por ciclo debe serproducido durante el ciclo.

No hay período de almacenamiento U otrafuente externa de gas posible.

PARÁMETROS DE DISEÑO

La velocidad normal de funcionamiento de un pistóndebería estar entre 750 – 1000 pies/min.Velocidades por encima de los 1000 pies/min redundanen un desgaste excesivo de los componentes y ademáscomprometen la integridad de la instalación de superficie.Velocidades inferiores a 750 pies/min disminuyennotablemente la eficiencia de sello del pistón, dado queuna parte importante del gas de empuje se escapa através de la luz tubing – pistón.La velocidad del pistón es controlada por la presiónacumulada durante el periodo de cierre y el tamaño delslug de líquido acumulado durante el periodo deAfterflow.

Respecto al tiempo de afterflow, es necesario definir unminino con el objetivo de que el pistón no realice viajessin liquido y deteriore las instalaciones de superficie porno tener líquido que amortigüe la llegada del pistón asuperficie.Este parámetro también debe tener un limite superiorpara no dejar acumular una excesiva cantidad de líquidoque pueda llegar a provocar un no arribo y un posteriorahogue.Para asegurar un buen funcionamiento del sistema serealiza el seguimiento de una variable denominadaFactor de Carga que se calcula conforme a la siguienteecuación:

VENTAJASEspecíficamente diseñado para el uso en pozos de baja tasa con problemas de carga de líquido, por ejemplo para remover el líquido de pozos de gas.

Buena confiabilidad, combinada con un fácil mantenimiento y bajos costos de instalación y operación.

Fácil de recuperar, sin estructura ni taladro.Ayuda a mantener el tubing libre de parafinas.

Aplicable para pozos con alto GOR.Se puede utilizar en conjunto con gas lift intermitente.Se puede utilizar incluso sin suministro de energía externa, excepto para la apertura remota de las válvulas.

VENTAJASNo se ve afectado por la desviación que posee el pozo a menos quese utilice un pistón de sellos positivos (los sellos positivos detienensu caída por el rozamiento, al no llegar al fondo la válvula de by passno se cierra y no regresan a superficie).

La inversión inicial necesaria es baja para la compra de la instalación.Es capaz de interactuar con la producción de arena.

Al producirlo a bajos caudales, la misma cámara del pozo hace elpapel de separador natural de la arena por decantación de la misma(por gravedad), durante los periodos de cierre del pozo en cadaciclo.

No presenta inconvenientes con la producción de gas libre del pozo.

DESVENTAJASBajas ratas de producción.

Anular vivo, lo cual representa riesgo en superficie.

No permite alcanzar el agotamiento del yacimiento, para lo cual serequiere de otro sistema.

Requiere supervisión de ingeniería para una adecuada instalación.

Peligro para las instalaciones en superficie, asociado a las altasvelocidades que puede alcanzar el pistón durante la carrera.

Se requiere comunicación entre el casing y el tubing para unabuena operación, a menos que se use con gas lift.

RESTRICCIONES DE USO DEL SISTEMA

1. Restricciones en los equipos de superficie en

las válvulas del árbol de navidad o en el cabezal

del pozo.

2. Desviación excesiva del pozo.

3. Áreas restringidas en el tubo.

4. Áreas excesivas en la tubería.

5. Alta tasa de intermitentes operaciones de

bombeo de gas.

POSIBLES PROBLEMAS

Fallback o resbalamiento: cada slug delíquido pierde entre un 5 y 7% porcada 1,000ft de prof.

Formación de Anillos de sal, porevaporación del agua de formación.

Depósitos de parafinas y asfalteno.

Sistema de Elevación del Embolo

Sistema de elevación del émbolo los

costos de operación son:

Por lo general, son menos de $ 1000 por año en mantenimiento.$ 6500 o menos por circuito completo.