LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS LIFT

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INTRODUCCIONUNO DE LOS PROCESOS MS IMPORTANTES DEL NEGOCIO PETROLERO ES LA PRODUCCIN DE CRUDOS, PARA LO CUAL SE VALE DE DIVERSOS MTODOS DE EXTRACCIN. LAS FUENTE PRINCIPAL DE ENERGA QUE PERMITE QUE UN POZO PRODUZCA POR FLUJO NATURAL ES: PRESIN y Gas. GENERALMENTE, ESOS POZOS DEJAN DE FLUIR NATURALMENTE POR UNA DECLINACIN DE LA PRESIN DEL YACIMIENTO. NO OBSTANTE, PUEDEN SER RETORNADOS A SU PRODUCCIN MEDIANTE DIFERENTES MTODOS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL, ENTRE LOS CUALES HABLAREMOS EN ESTE CASO DE EL LEVANTAMIENTO POR GAS .

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INTRODUCCION El flujo de fluidos hacia los pozos se origina por la diferencia de Presiones entre la presin del reservorio y la presin de fondo del Pozo. Las dos fuentes principales de energa para mantener el flujo en un pozo son el gas y la presin .Algunos pozos producen de reservorios de petrleo con empuje hidrosttico , con alta presin de fondo fluyente.Otros, en cambio , producen con baja presin de fondo y con alta relacin de gas liquido (250400 pie/bl/1000), en este caso el desplazamiento del petrleo es por empuje de gas .Si , un pozo tiene energa propia para mover y descargar los fluidos hasta la superficie el pozo es surgente natural. POZOS DE FLUJO EN SURGENCIA NATURAL

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INTRODUCCION Generalmente un pozo surgente deja de fluir cuando aumenta su porcentaje de agua y/o declina su presin de fondo fluyente. En estecaso es necesario inducir el flujo para prolongar la vida surgente del pozo o instalar equipo de bombeo artificial.

Para inducir el flujo es necesario primero determinar si el pozo tieneaun energa suficiente para levantar los fluidos hasta la superficie yluego decidir que equipo (tubera de produccin , empaque , tuberade flujo, estrangulador) es necesario instalar o que cambios sepodran hacer para volverlo al estado de surgente natural.

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INICIO

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FLUJO NATURALOCURRE CUANDO LA ENERGA DEL YACIMIENTOES SUFICIENTE PARA COMPLETAR EL PROCESO DE PRODUCCIN.LEVANTAMIENTO ARTIFICIALFUENTE EXTERNA DE ENERGA PARA EL LEVANTAMIENTO DEL FLUIDO DESDE EL FONDO DEL POZO HASTA LA ESTACIN.

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ASPECTOS GENERALESIPR FACTORES PVTINDICE DE PRODUCTIVIDAD.GRAVEDAD ESPECFICA DEL PETRLEO O APICORTE DE AGUA.ALTURA DE COLUMNAPRESIN ESTTICA.

PRESIN FLUYENTE

PRESIN DE BURBUJEO.

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Presin EstticaCaudalPresin de Fondo FluyentePsPb =PwfYacimiento: Unidad geolgica de volumen limitado, porosa y permeable capaz de contener hidrocarburos lquidos y/o gaseosoMecanismos de Produccin: Empuje hidrulico Empuje por gas en solucin Empuje por capa de gas Empuje por expansin lquida Empuje por gravedad Empuje combinado

ASPECTOS GENERALESQmaxQ

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LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS LIFTEl levantamiento artificial por Gas Lift es el sistema de bombeo artificial que ms se parece al proceso de produccin por flujo natural. El mismo consiste en levantar fluido del pozo por medio de la inyeccin de gas a una presin relativamente alta; esto puede hacerse suplementando continuamente la energa del yacimiento mediante la inyeccin de volmenes relativamente pequeos de gas a alta presin para aligerar la columna de fluidos, o mediante inyeccin durante cortos perodos de tiempo de un volumen de gas relativamente grande a fin de reducir la densidad del fluido en la columna.

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FUNCIONAMIENTO DEL GAS LIFTEL GAS COMPRIMIDO ENTRA A LA COLUMNA DE PETRLEO A TRAVES DE LA VALULA DE GAS LIFT, REDUCE LA GRAVEDAD ESPECIFICA DEL CRUDO, DISMINUYENDO POR ENDE LA PRESIN DEL FONDO FLUYENTE Y FACILITA EL LEVANTAMIENTO DEL FLUIDO HASTA LA SUPERFICIE

CICLO CERRADO DE GAS LIFT

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Cuando un pozo es incapaz de fluir naturalmente, el peso de la columna de fluido se iguala a la presin esttica del yacimiento. Al inyectar gas ocurren los siguientes procesos:

Reduccin del gradiente del fluidoExpansin del gas inyectadoDesplazamiento del fluido por el gas inyectado.

FUNCIONAMIENTO DEL GAS LIFT

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En pozos de mediana relacin Gas-petrleo.En pozos desviados o torcidos (sin abrasin mecnica en la tubera derevestimiento o produccin).En pozos de difcil acceso en los que se requiere un espacio muy reducido para el cabezal del pozo y los controles de inyeccin de gas en la superficie.En pozos con completacin mltiple donde se requiere poco espacio el anular o en el cabezal del pozo.Pozos completados con dimetro de tubera muy pequeos.Pozos en los cuales se espera que la tasa de produccin cambie muy rpidamente. sta flexibilidad en cuanto a la tasa de produccin es una de las ventajas mas importantes del bombeo con Gas Lift. Las vlvulas en el subsuelo operarn eficientemente en un amplio margen de tasas de produccin; tambin se puede variar el volumen de gas circulante que se dirige a los pozos cambiando las tasas de produccin.Se recomienda el uso de este sistema de levantamiento en los siguientes casos:

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El levantamiento artificial por Gas Lift es mucho ms flexible porque al pozo se le puede instalar las vlvulas desde su completacin inicial, para uso futuro.No se ve afectado por los grados de desviacin que pueda presentar el pozo.El costo inicial de los equipos de completacin son menores que en otros sistemas de bombeo. Los equipos requieren poco mantenimiento. Permite utilizar el gas natural que se produce de los pozos. Cuando se detecta mal funcionamiento de las vlvulas se pueden reemplazar mediante trabajos de guaya fina sin necesidad de sacar la tubera de produccion.VENTAJAS

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LIMITACIONES Es indispensable que haya suficiente gas disponible. El espaciamiento excesivo de las vlvulas de gas lift disminuye la eficiencia del sistema.El revestimiento de produccin del pozo debe estar en buenas condiciones a fin de que el gas no se escape antes de alcanzar el punto deseado y pueda entrar en la tubera.No es recomendable por razones de ndole econmica, en pozos muy retirados del sistema de distribucin de gas de alta presin.

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TIPOS DE APLICACINFLUJO CONTINUOFLUJO INTERMITENTECUADRO COMPARATIVO

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Flujo ContinuoSe define como el medio para producir artificialmente el pozo mediante la inyeccin continua y controlada de gas en la columna de fluido. En el Levantamiento Artificial por Flujo Continuo el gas se inyecta a una profundidad que permita una levantamiento eficiente desde el punto de inyeccin a la superficie, reduciendo as la presin de fondo fluyente al nivel necesario para lograr la tasa de flujo deseada.

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PwhPresinProfundidadFLUJO CONTINUO

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FLUJO CONTINUO

Pws

ggRGLfDPPiod

RGLtPresinProfundidadPioPiod

PpdRGLi = RGLt - RGLf

(pcn/bn)qgi = RGLi . ql / 1000qgi = ( RGLt - RGLf ) . ql / 1000 (Mpcn/d)Sustituyendo RGLi fasiento a ( qgi / D P )

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Flujo IntermitenteEs el desplazamiento de un tapn de fluido del pozo a la superficie mediante la inyeccin de gas de alta presin en la columna de fluido. La expansin del gas de alta presin debajo de la columna de fluido levanta la columna a la superficie en forma de tapn. En operaciones eficientes de Levantamiento Artificial por Gas Intermitente, el gas debe entrar a la tubera de produccion a una tasa tal, que mantenga la suficiente velocidad del tapn a fin de minimizar la irrupcin del gas de inyeccin a traves del tapon.

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CERRADAt i : TIEMPO DE INFLUJOt v : TIEMPO DE VIAJEt e : TIEMPO DE ESTABILIZACINTc (min) = TIEMPO DE CICLO = t i + t v + t eCIERRAABRE

CIERRA

CERRADAABREN = 1440 / Tc

FLUJO INTERMITENTE

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ESPACIAMIENTO DE MANDRILES FLUJO CONTINUOProfPresin

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ESPACIAMIENTO DE MANDRILES FLUJO CONTINUO

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COMPARACIN.

CONDICION.FLUJO CONTINUOFLUJO INTERMITENTEQ(bbl/d).100-75000Menor de 500BHP(Psi).>0.5 Psi/ft.0.4Psi/ft.100 Psi/1000ft.< 100 Psi/1000ftQs(bbl/d).Grandes volumenes.Pequeos volumenes.

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TIPOS DE INSTALACIN.

INSTALACION ABIERTAINSTALACION SEMI-CERRADAINSTALACION CERRDAINSTALACION DE CAMARA

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TIPOS DE INSTALACIN.Instalacin AbiertaNo se usan ni empaque ni la vlvula fija. Esto hace que la presin de inyeccin de gas en el revestimiento acte contra la formacin.

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TIPOS DE INSTALACIN.Instalacin Semi-CerradaSe instala un empaque pero sin vlvula fija. El empaque elimina un nivel de trabajo del fluido variable en el revestimiento y el peligro de que se dae el equipo.

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TIPOS DE INSTALACIN.Instalacin Cerrada Se instala un empaque y una vlvula fija. El empaque sella el anular que conecta la tubera con el revestimiento y la vlvula fija permite que el flujo de la tubera vaya nicamente en una direccin, lo cual es una necesidad en pozos de IP alto o medio

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TIPOS DE INSTALACIN.Instalaciones De Cmara

La instalacin del tipo de cmaras de acumulacin se usa en pozos de presin del yacimiento excepcionalmente baja, con ndices de produccin intermedios a altos. La produccin de fluido se acumula en una cmara de tubera o revestimiento. Varios tipos de Instalaciones de cmara se usan. Bsicamente, hay dos tipos ms populares, el tipo de insercin que usa tubera de menor calibre que el revestimiento del pozo para la cmara y el tipo de dos empacaduras que usa la parte del revestimiento del pozo como cmara.

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CONSIDERACIONES PARA CONTROL DE SUPERFICIE.Plumas Registradoras: para control de presin de las tuberas de Produccin y de Revestimiento.Medidor de Orificio: volumen de gas inyectadoOrifice RunEstranguladores (Choke),, intermitentes (intermitter), reguladores o combinacin.

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EQUIPO DE SUBSUELOMandriles

Son en s, una seccin de tubo que posee una forma geomtrica tal, que permite albergar la vlvula y mantenerla protegida.

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EQUIPO DE SUBSUELOVlvulas.Las vlvulas se constituyen en el elemento ms importante para el desarrollo de la tcnica de levantamiento artificial por gas lift. Dentro de las partes generales de una vlvula tenemos: El orificio de entrada, la zona activa de presiones, la cabeza, y el orificio de expulsin

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EQUIPO DE SUBSUELOGENERALIDADES SOBRE VLVULASSu uso depende de su aplicacin Especfica

Regulan la presin de inyeccin en la tubera de produccin

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DISEO.

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DATOS DEL POZO

Tamao del tubing: 23/8(1.995 ID)Tasa deseada: 700 bpd%Agua : 95%ge. Del agua: 1ge. Del gas: 0.65Profundidad: 8000 pies.Pwh. 100 Lpc.J = 7.BHT = 210F

Temp. Sup.:150F.Temp. Fondo.: 200F.P. Iny. Sup.: 900 psig.GLR: 210 SCF/BBL.Gr. Kill fluid= 0.5 Lpc/pie

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1.-Determine el Punto de inyeccin de gas.a.- Plotee la escala en vertical en pies (0-8000).b.- Plotee la escala horizontal en Lpc (0-2800 lpc).c.- Plotee BHP fluyente (2800 lpc a 8000 pies).d.- Usando el IP (Calcule el DD necesario para la tasa de produccin).

J= ql/DD DD = ql/J = 700/7 = 100 Lpc.

2.- A partir del DD sustraigalo de la presin esttica y obtenga la presin de fondo fluyente.

Pwf = 2900 100 = 2800 Lpc.PROCESO DE CALCULO

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3.- Plotee 2800 Lpc a 8000 pies.

4.- Desde el punto de BHP esttica (2900Lpc), extienda la lnea de gradiente esttico hasta interceptar la ordenada de prof(pies).Nota: Para un fluido de 95% agua salada y petrleo de 40API nos dan un gradiente de 0.46 lpc/pie.

Gradiente de una mezcla.

(%Oil)(Grad Oil) + (%Agua)( Grad Agua) = Grad. Mezcla(.05 x .357 lpc/pie) + (.95 x .466 lpc/pie) = 0.46 lpc/pie.

PROCESO DE CALCULO

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LINEA DEL GRADIENTEESTATICO. GRAFIQUE LOS DATOS

DE PROFUNDIDAD TOTAL DE 8000 PIES . UBIQUE LA Ps. = 2900 Lpc.

OBTENGA EL NIVEL DE FLUIDO ESTATICO = 1900 pies

Gradiente del fluido = 0,46 Lpc/pie

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GRAFIQUE LOS DATOS

DE PROFUNDIDAD TOTALUBIQUE LA Ps UBIQUE LA Pwf.

2.- Sustraiga de la presin esttica, el DD y obtenga la presin de fondo fluyente.

Pwf=2900 Lpc 100 = 2800 Lpc.Temp. en F150 160 170 180 190 200 210

Presion en Lpc0 200 400 600 800 1000

LINEA DEL GRADIENTEDINAMICO

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LINEA DE PRESIONDE INYECCION DE GAS. Dibuje la lnea que une las presines de inyeccin del tope al fondo con el gradiente de inyeccin

Ubique la Prof. de inyeccin del gas.

Continuar...Presin disponible = 900 Lpc en Sup. = 993.5 Lpc 4250 piesPresin de Operacin =800 Lpc en Sup. =877 a 4040 pies

Punto de balance a 4000 piesPunto de Inyeccin a 3820 pies

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LINEA DE PRESION DE INYECCION DE GAS.

CALCULAR LA PRESION

DE INYECCION EN EL FONDO. ENTRE CON PRESION DE INYECCION EN SUPERFICIE.

CORTAR CON LA GRAVEDAD ESPECIFICA DEL GAS.

TOMAR LA LECTURA DE GRADIENTE DE PRESION DE GAS EN EL FONDO

22 y 19Lpc/1000ft.

900 y 800 Lpc

LEA EL GRADIENTE DE PRESION DEL GAS DE LA GRAFICA

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RGL DESPUES DEL PUNTO DE INYECCION. Ajuste su grafica sobre la carta. Busque que en superficie en su grafica, tenga la Pwh deseada (100psi.), y trace el nuevo RGL.

Nuevo RGL=400 SCF/BBL.

Consiga la grafica que se ajusta a sus condiciones.

Despus Antes

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RGL ANTES Y DESPUES DEL PUNTO DE INYECCIONGradiente dinmico despus de inyectar gas =0,183 lpc/piea RGL =400 pc/bGradiente dinmico antes de inyectar gas = 0.46 lpc/pieA RGL =200 pc/ bRGL1 = 200; RGL2=400

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UBICACION DE LAS VALVULAS.Con el fin de observar de manera clara la forma en como se ubican las vlvulas ampliaremos nuestra zona de inters.

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PROFUNDIDAD DE LA PRIMERA VALVULA.

Prof1 =1880 pies.Tome la pendiente del gradiente de 0.5 lpc/pie y trace la lnea hasta que corte la paralela a el gradiente de gas(delta de presin =0 psi.).Trace una paralela a la horizontal y la prof. a la que corta es la prof.1 de la 1 vlvula.1 Valv. 1880 pies

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PROFUNDIDAD DE LA SEGUNDA VALVULA.

Tome la misma pendiente y en el punto de corte de la horizontal de la primera vlvula con el gradiente dinmico trace la lnea hasta que corte la paralela a el gradiente de gas(delta de presin=25 psi.).Trace una paralela a la horizontal y la prof. a la que corta es la prof.2 de la vlvula.

Prof2= 2960 pies.1 Valv.2 Valv.

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PROFUNDIDAD DE LA TERCERA VALVULA.

Prof.3= 3500 ft.Con la misma pendiente, y en el punto de corte de la horizontal de la segunda vlvula trace la lnea hasta que corte la paralela a el gradiente de gas(delta de presin=50 psi.).Trace una paralela a la horizontal y la profundidad. a la que corta es la ubicacin de la 3vlvula.3 Valv.Presin de Apertura = 917 Lpc

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PROFUNDIDAD DE LA CUARTA VALVULA.

Seguimos el mismo procedimiento que con la vlvula anteriorProf.4= 3820pies.De la misma manera mostrada, se continua la ubicacin de las vlvulas.4 Valv. y Pto de inyeccionPresin de Apertura = 898 Lpc

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Por lo general se ubican tan solo cinco o seis vlvulas...Ac podemos ver ahora la ubicacin de todas las vlvulas.Ubicacin de todas las vlvulas1 Valv.2 Valv.3 Valv.4 Valv. y Pto. de InyecionPwh =100 Lpc

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PRESION DE CIERRE DE LA PRIMERA VALVULA.Trazamos una lnea que parte de Pwh y corta una paralela (delta de presin=25 psi.)al gradiente de gas en el punto de la segunda vlvula.En el punto de corte con la horizontal de la primera vlvula trace una vertical y esa es la presin de cierre de la primera vlvula

640

PC1=640 Lpc.

640 Lpc

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PRESION DE CIERRE DE LA SEGUNDA VALVULA.Trazamos una lnea que parte de Pwh y corta una paralela (delta de presin=50 psi.)al gradiente de gas en el punto de la tercera vlvula.En el punto de corte con la horizontal de la segunda vlvula trace una vertical y esa es la presin de cierre de la segunda vlvulaPC2= 780 psi.

780 Lpc

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PRESION DE CIERRE DE LA TERCERA VALVULA.PC3= 820 lpcEn el punto de corte con la horizontal de la tercera vlvula trace una vertical y esa es la presin de cierre de la tercera vlvula.Trazamos una lnea que parte de Pwh y corta una paralela (delta de presin = 50 psi.) al gradiente de gas en el punto de la cuarta vlvula.820 lpc

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F 150 160 170 180 190 200 210 0 200 400 600 800 1000164F172F177F180F179F1880 pies2960 pies3600 pies3820 pies4000piesDiseo completo con las temperaturas de flujo a cada profundidad de vlvula.

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