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Procesos Industriales 2
Burgos Ximena Adriana Cossio Castedo Andres Alejandro
Irazoque Böhrt Carmiña Natalia
Murguia Daniela
Quisbert Vega Bayron
Objetivos
Estudiar lo que significa Gas Lift y las
aplicaciones del mismo en la Industria
Petrolera.
Objetivo General
Conocer la definición de Gas Lift además los tipos de Gas
Lift que existen y los tipos de instalaciones necesarios para
la aplicación del mismo gas.
Estudiar los distintos equipos que existen para la elevación
artificial por Gas, para saber qué equipo es más
conveniente utilizar en la Industria Petrolera.
Conocer la operación de bombeo de un sistema
neumático
Objetivos Especificos
Desarrollo
LEVANTAMIENTO ARTIFICAL , también llamado BOMBEO NEUMATICO.
Se puede considerar como una ampliación del proceso del flujo natural.
El gas libre, es más ligero que el petróleo que desplaza, reduce la densidad del fluido que fluye y reduce aún más el peso de la columna de fluido produce el diferencial de presión entre el pozo y el deposito que provoca que fluya el gas.
DEFINICIÓN
En este sistema se utiliza gas a una presión relativamente alta (250 lb/plg2 como mínima)
Tipos de GAS LIFT
Inyección de gas por flujo continúo
• Este consiste en suplir el gas de formación mediante la inyección continua de gas en la columna de fluidos.
• Este método, se utiliza en pozos con un índice de productividad alto y con una presión de fondo alta.
Hay dos tipos básicos de sistemas de elevación
de gas utilizadas en la industria del petróleo.
Inyección de gas por flujo intermitente
•Consiste en producir periódicamente determinado volumen de aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presión
Pozos sin producción de arena, en pozos con baja presión de fondo
Bajo índice de productividad
Baja presión de yacimiento
Bajas tasas de producción
Es usado en pozos las siguientes características:
Tipos de instalaciones
TIPOS DE INSTALACIONES
INSTALACIONES ABIERTAS
INSTALACIONES SEMICERRADAS
INSTALACIONES CERRADAS
Se clasifican dependiendo de sí el pozo se encuentra equipado o
no, con empaquetadura y/o válvula fija.
Equipos para elevación
artificial por gas
Boca de
pozo
Conexión de cañerías subsuelo,
superficie
Colgador de cañerías
Puente de producción
Tubing
Los dispositivos que utilizan este tipo de mecanismo de
elevación:
Puente aéreo bombas utiliza aire comprimido para
elevar el agua
Bombas Pulser utilizan una cámara subterránea de aire
para una bomba de transporte aéreo
Dragas de succión usan una bomba de puente aéreo
para aspirar barro, arena y escombros
Ascensor Mist bombas usos del agua vaporizada para
levantar el agua del mar en el Océano conversión de
energía térmica.
Operación de un sistema
de bombeo neumático
1
• El émbolo descansa en el resorte impulsor del agujero inferior que se ubica en la base del pozo.
2
• Para invertir el descenso de la producción de gas, el pozo se cierra temporalmente en la superficie mediante un controlador automático.
3
• Conforme se levanta el émbolo a la superficie, el gas y los líquidos acumulados por 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 salida superior del lubricador.
5 • El gas que ha levantado el émbolo fluye a través de la salida inferior a la línea de ventas.
6
• Una vez que se estabiliza el flujo de gas, el controlador automático libera el émbolo, bajándolo por la tubería.
7 • El ciclo se repite.
Válvulas
La válvula de Levantamiento Artificial por Gas son básicamente, reguladores de presión.
Las válvulas utilizadas para bombeo neumático operan de acuerdo a ciertos principios básicos, que son similares a los reguladores de presión.
Las partes que componen una válvula de bombeo
neumático son:
Cuerpo de la válvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte, gas o una combinación de
ambos)
Elemento de respuesta a una
presión ( fuelle de metal, pistón o
diafragma de hule)
Elemento de transmisión
(diafragma de hule o vástago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
CLASIFICACIÓN VÁLVULAS
Los diversos fabricantes han categorizado a las válvulas de bombeo neumático dependiendo de qué tan sensible es una válvula a una determinada presión actuando en las tuberías.
Son clasificadas por el efecto
que la presión tiene sobre la apertura de la válvula, esta sensibilidad está determinada por la construcción del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas.
De acuerdo con la presión que predominantemente abre la válvula, se clasifican en: Válvulas balanceadas. Esta
válvula es la que no está influenciada por la presión en la tubería de producción cuando está en la posición cerrada o en la posición abierta.
Válvulas
desbalanceadas. Son
aquellas que tienen un
rango de presión
limitado por una presión
superior de apertura y
por una presión inferior
de cierre, determinada
por las condiciones de
trabajo del pozo.
Dentro de este grupo de válvulas se encuentran: Válvula operada por
presión del gas de inyección Generalmente se conoce como válvula depresión, esta válvula es del 50 al 100% sensible a la presión en la tubería de revestimiento en la posición cerrada y el 100% sensible en la posición de apertura.
Válvula reguladora de presión Es también llamada como válvula proporcional o válvula de flujo continuo. Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la válvula de presión en la posición cerrada.
Válvula operada por fluidos de formación La válvula operada por fluidos de la formación es 50 a100% sensible a la presión en la tubería de producción en la posición cerrada y 100% sensible a la presión en la tubería de producción en la posición abierta.
Válvula combinada
También es
llamada válvula
de presión
operada por
fluidos y por
presión del gas de
inyección.
Válvulas para
bombeo neumático continuo Una
válvula usada para
flujo continuo debe
ser sensible a la
presión en la tubería
de producción
cuando está en la
posición de
apertura.
Válvula para bombeo
neumático intermitente Una
instalación de bombeo
neumático intermitente
puede llevarse a cabo con
cualquier tipo de válvula de
bombeo neumático, solo
que debe ser diseñada
propiamente, de acuerdo a
las características o
condiciones de trabajo del
pozo.
Elementos auxiliares de las
válvulas
Las válvulas auxiliares son componentes que cumplen las
más variadas funciones en los circuitos neumáticos, en
general asociadas al control de las secuencias.
Silenciadores Se emplean para disminuir la
presión sonora producida por la expansión del aire
comprimido en los escapes de las válvulas
Tubo y mangueras Elementos encargados del
transporte del aire comprimido desde el están que
hasta los actuadores (cilindros o motores).
acero al carbón sin costuras
Conectores Los conectores son elementos que permiten
la unión entre los componentes a través de mangueras o
tubos.
Algunos conectores son:
Conector codo
material: acero inoxidable
tipo: 90 grado, aguda
90 de latón codo de grado
satinado y acabado de espejo
Presión baja
Conector T
Material: acero, la cara cincado
Con una capa galvanizada para aumentar la vida útil del conector
Conector doble hembra
Material: acero, la cara cincado
Conector doble hembra
el conector "HEMBRA" esta sujeta al aparato y el
"MACHO" esta en el dispositivo a conectar
Mandriles
Son tuberías con diseños
especiales. En sus extremos
poseen roscas para
conectarse a la sarta de
producción formando, de
este modo, parte integrada
de ella. Sirven de receptáculo
para instalar la válvula de
levantamiento o inyección a
la profundidad que se
necesite.
Se clasifican, de acuerdo alojamiento de las válvulas
Mandril convencional
Es el primer tipo usado en la industria. Consta de un tubo con una
conexión externa, en la cual se enrosca la válvula, con protector por
encima de la válvula y otro por debajo. Para cambiar la válvula, se debe
sacar la tubería.
Mandril concéntrico
La válvula se coloca en el centro del mandril y toda la producción del
pozo tiene que pasar a través de ella. No es posible correr bombas de
presión ni herramientas por debajo del primer mandril colocado, debido a
la limitación del área (1 3/8 pulgadas de diámetro)
Mandril de bolsillo
La válvula se encuentra instalada en el interior del mandril, en un
receptáculo llamado bolsillo. Puede ser fijada y recuperada con una
guaya fina, sin necesidad de sacar la tubería.
TAMAÑOS
El tamaño de los mandriles que se utiliza dependerá del diámetro de
la tubería de producción. Los tamaños más utilizados son:
2 3/8"
2 7/8"
3 ½"
Al definir el tamaño se define la serie.
Entre los tipos de serie se encuentran los
mandriles tipo K para válvulas de una
pulgada y los mandriles tipo M para
válvulas de 1 ½ pulgada.
Equipo para terminaciones
dobles
Instalación de dos tuberías eductoras que pueden correrse separadamente o simultáneamente. Se está usando cada vez más en la industria como la mejor solución para muchas instalaciones de gas lift dobles.
Tiene un diseño para el rápido montaje y
desmontaje del colgador de doble
oleoducto.
Permite explotar en un sólo pozo dos estratos diferentes al mismo tiempo,
también puede controlar y operar por
separado.
Esquema de una instalación petrolera y sus componentes
básicos para GAS LIFT
VIDEO
Equipo de Superficie para
controlar la inyección de gas.
El equipo de superficie se encuentra constituido por:
La planta compresora
El sistema de distribución del gas de alta presión
El sistema de recolección de fluidos.
Descripción del
funcionamiento
Bombeo neumático continuo
• Reducción de la densidad
• Expansión del gas
• Desplazamiento de líquido
Descarga
• Descarga de los fluidos del pozo
Líneas de gas
Líneas de recolección de gas a baja presión
• Recolectar el gas producido a través del espacio anular de los pozos
Líneas de distribución de gas a alta presión
• Transportan el gas a los pozos de producción por gas lift.
Pozos de abastecimiento de gas
Pozos que No Producen y Reciben gas
Si el pozo no circula el
gas de
levantamiento, es
muy probable que la
tubería de
revestimiento este
rota.
Si el pozo circula el gas de
levantamiento y recibe el
gas con baja presión
existe un hueco en la
tubería o una válvula en
mal estado o mal
asentada en el mandril.
Si recibe gas
con alta presión esta operando
una válvula. Si la válvula es mas
profunda se puede
afirmar que el
problema existente
no es de
levantamiento si no
de la formación
productora. Se requiere un
trabajo de
estimulación o
limpieza, o un
trabajo de
rehabilitación
para.
Si la válvula
no es más
profunda. Se recomienda un
cambio de válvulas
para bajar el punto
de inyección, siempre
que la presión del
sistema lo permita.
Pozos que No Producen ni Reciben Gas
Pueden presentarse cuando la línea de gas esta obstruida o cuando fallan las válvulas
de levantamiento.
Para dilucidar cuál de los casos es el presente se compara la presión del sistema o de
múltiple de gas con la presión de inyección en el anular.
Si la presión del
Sistema o de múltiple
de gas es mayor que
la presión de
inyección en el
anular el problema
es: Congelamiento en la
corriente medidora.
Obstrucción en la
línea de gas ocasionada por falla de alguna válvula en
la línea.
Obstrucción en la
línea de gas
ocasionada por
falla de alguna
válvula en la línea.
Solución:
Reemplazo de la
válvula dañada.
Congelamiento
en la corriente
medidora.
Solución 1: abrir
totalmente la válvula
reguladora del gas
previa instalación de una
placa de orificio de
pequeño diámetro a la
llegada de la línea del
gas al pozo.
Solución 2:aumentar la
presión de inyección en el
“casing” seleccionando un
orificio mas pequeño para la
válvula operadora, si no se
trata de un orificio, se debe
recalibrar la válvula
operadora a mayor presión.
Si la presión del
sistema o múltiple de
gas es alta y similar a
la presión de
inyección en el
anular el problema
es:
Falla de algunas
válvulas de
levantamiento.
Solución: cambiar las
válvulas con
guaya fina.
Si la presión del
sistema o múltiple de
gas es baja y similar
a la presión de
inyección en el
anular el problema
es:
Falla en el
sistema de
distribución
de gas
Válvulas
cerradas.
Líneas de
distribución
rotas o con
fugas.
Solución: notificar a la
organización de
Ingeniería de gas para
solventar los problemas
existentes en el sistema
de distribución de gas a
alta presión.
Pozos que Producen y Reciben Gas
Si el pozo
produce y
recibe gas a
una tasa
constante:
Se determina si la presión de
inyección en el anular
corresponde a la presión de
operación en superficie de
la válvula mas profunda, o a
la de alguna válvula
superior o si se trata de
inyección de gas a través
de un hueco en la tubería.
Si la inyección de
gas en la tubería
es a través de la válvula mas
profunda.
Se debe aplicar análisis
nodal para establecer si el
pozo se encuentra optimizado, subinyectado
o sobre-inyectado.
Si la inyección es
por una válvula
superior o de
descarga
Se cuantifica mediante
análisis nodal la
ganancia esperada, si se
baja el punto de
inyección a través de un
rediseño de la instalación
(recalibración y cambio
de válvulas).
Si la inyección
es por un
hueco
Se calcula la
profundidad del
hueco para
establecer si la
inyección es por un
mandril o por hueco
en la sarta de
producción
Reasentar
válvulas en el
mandril o
reparar
tuberías
La profundidad del
hueco estará
aproximadamente
donde se intercepten
las curvas de gradiente
de gas de inyección y
la de presión de fluido
multifásico.
Si el pozo
produce pero
recibe gas a
una tasa
variable.
Se debe observar el
comportamiento de la
presión del sistema para
descartar que el
problema esta en el
sistema de distribución
de gas a alta presión.
Si existen
problemas
notificar a la
organización de
ingeniería de gas.
Si el problema no esta
en el sistema se debe
chequear en el pozo o
múltiple si existen
problemas de
congelamiento o
problemas con el
regulador del gas.
Pozos que Producen sin Recibir gas
Pozos que se encuentran
produciendo por flujo
natural y se requiere
realizarles un análisis
nodal para cuantificar el
impacto de la tasa de
inyección de gas sobre
la tasa de producción.
Si el análisis indica que se
puede aumentar la producción
sustancialmente, se debe
proceder a eliminar la causa
por la cual el pozo no recibe
gas.
Línea de gas obstruida o
falla en las válvulas de
levantamiento.
Compresores
Un compresor es una máquina de fluido que está construida para
aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados
compresibles, tal como lo son los gases y los vapores.
Compresor Reciprocante
Son dispositivos o máquinas de
desplazamiento positivo en las
cuales los elementos de
compresión y desplazamiento son
un pistón que tienen un
movimiento reciprocante dentro
de un cilindro.
Compresor de Desplazamiento positivo rotatorio
Son máquinas en las
cuales la compresión y el
desplazamiento son
efectuados por la
acción positiva de
elementos rotatorios.
Compresor de Aspas Deslizantes o Corredizas
Son máquinas en las cuales las
aspas axiales se desplazan rápidamente en un rotor excéntrico
montado en un cilindro. El gas
atrapado entre las aspas es
comprimido y desplazado.
Compresor Pistón Líquido
Son máquinas de
desplazamiento positivo
en las cuales el agua o
cualquier otro líquido es
usado como pistón para
comprimir y desplazar el
gas manejado.
Compresor de Lóbulo Recto Doble Impelente
Son máquinas de
desplazamiento positivo rotatorios en los cuales dos
lóbulos rectos se aparean e
impulsan el gas atrapado y lo
llevan desde la entrada hasta la salida, no existe compresión
interna.
Compresor de Lóbulo Helicoidal o Espiral
Son máquinas de
desplazamiento positivo
rotatorio en las cuales dos
rotores los cuales con su
forma de hélice comprimen y
desplazan el gas.
Compresor Centrífugo
Son máquinas dinámicas en
los cuales uno o más
impulsores rotatorios
comúnmente ocultos en los
lados aceleran el gas, el flujo
del gas es radial.
Compresor Axial
Son máquinas dinámicas
en las cuales la
aceleración del gas se
obtiene por la acción del
rotor con cuchillas ocultas
sobre el final de las
mismas, el principal flujo
de gas es axial.
Compresor de Flujo Mezclado
Son máquinas
dinámicas con un
impulsor que combina
tanto características
de tipo centrífugo
como axial.
Ventajas y Desventajas
VENTAJAS
• Gran flexibilidad para producir con diferentes tasas.
• Puede ser utilizado en pozos desviados usando mandriles especiales.
• Ideal para pozos de alta relación gas - líquido y con producción de arena.
• Se pueden producir varios pozos desde una sola planta o plataforma.
• El equipo del subsuelo es sencillo y de bajo costo.
• Bajo costo de operación.
DESVENTAJAS
• Se requiere una fuente de gas de alta presión.
• No es recomendable en instalaciones con revestidores muy viejos y líneas de flujo muy largas y de pequeño diámetro.
• El gas de inyección debe ser tratado.
• No es aplicable en pozos de crudo viscoso y/o parafinoso.
• Su diseño es laborioso.
• Aplicable a pozos de hasta + 10.000 pies.
VIDEO
Conclusiones
Se conocieron los distintos tipos de Gas Lift Se estudiaron los distintos equipos que existen para la elevación
artificial del Gas Lift como ser: Las bombas de elevación de gas o burbujas que utilizan el levantamiento artificial, esto tiene el efecto de reducir la presión hidrostática en el tubo de salida frente a la presión hidrostática en el lado de entrada del tubo.
Se estudiaron los tipos de pozos de abastecimiento de Gas, que fueron, los pozos que no producen y reciben gas, los pozos que no producen ni reciben gas, los pozo que producen y reciben gas y los pozos que producen sin recibir gas.
Se estudiaron los tipos de pozos de abastecimiento de Gas, que fueron, los pozos que no producen y reciben gas, los pozos que no producen ni reciben gas, los pozo que producen y reciben gas y los pozos que producen sin recibir gas.
