IntroduccinEl Plunger Lift fue diseado e implementado inicialmente en los Estados Unidos para laexplotacin de aproximadamente 120,000 pozos degas condensado. Es por lotanto, un sistemade levantamiento para pozos que producen lquidos a bajas tasas (menores a 250 BOPD) conrelaciones gas lquido (GLR) elevadas.El sistema consiste de un muelle amortiguador en el fondo, un lubricador con conexin en T (FlowTee), un muelle amortiguador y un receptor en superficie, un controlador para abrir y cerrar elpozo, y por supuesto, un plunger o pistn libre. Tambin requiere de una superficie interna detubing lisa y un dimetro uniforme. Este mtodo no requiere de energa adicional a la delyacimiento, pero si necesita espacio donde la energa de gas se pueda almacenar para luego sersuministrada al tubing a una tasa alta. Usualmente se utiliza el anular entre el tubing y el casingpara este propsito, pero, si el pozo ha sido fracturado, el espacio de la fractura es tambin unabuena opcin. La energa del gas es usada para empujar el pistn, transportando un pequeobache de lquido hasta la superficie. Despus de producir el gas de cola, el pozo se cierra y elpistn cae de nuevo al fondo. El aumento en la presin de gas se inicia de nuevo y el proceso serepite tan pronto como la energa del gas por debajo del pistn sea superior a la carga del fluidopor encima de este, tras lo cual, se abre de nuevo el pozo y se repite el ciclo.El principio del mbolo es bsicamente la utilizacin de un pistn libre acta como una interfazmecnica entre el gas de formacin y los lquidos producidos, aumenta considerablemente laeficiencia de elevacin del pozo.Funcionamiento del sistema se inicia cierre en la lnea de flujo y permitiendo que el gas deformacin que se acumulan en la corona de la carcasa a travs de separacin natural. La coronaacta principalmente como un reservorio dealmacenamiento de este gas.Despus de que la presin se acumula en la carcasa de un determinado valor, se abre la lnea deflujo. La rpida transferencia de gas de la carcasa a la tubera adems de gas desde la formacincrea una alta velocidad instantnea que provoca una cada de presin entre el mbolo y el lquido.El mbolo, a continuacin, se mueve hacia arriba con todos los lquidos en el tubo por encima del. Sin esta interfaz mecnica, habra recuperada slo una parte de los lquidos.

La aplicacin del Plunger Lift tiene como objetivo,optimizar laproduccin depetrleo utilizandoel gas como fuente de energa, de esta manera logramos producir un flujo multifsico con unsistema de extraccin extremadamente econmico.La operacin requiere de la realizacin de varios ciclos diarios.Cada ciclo comienza con unperiododecierre(Shut-In)conelobjetode:1. Permitirque elpistn, queinicialmenteest dentro del lubricador enboca depozo,mantenidopor el flujo de produccin, pueda caer hasta el fondo de la instalacin en busca del lquidoacumuladodurantelafluencia.2. Permitir que el pozo acumule suficiente presin en el espacio anular para que la expansin delgas ubicado debajo del pistn pueda conducirlo hacia la superficie, llevando consigo el lquidoacumulado.Los controladores convencionales de Plunger Lift trabajan por presin y/o tiempo, el usuario puedefijar el tiempo de cierre para permitir que el pistn alcance el fondo y para que tenga la energa delevantamiento necesaria o tambin puede fijar la presin decasing a la que se quiere abrirel pozo,asegurando un tiempo mnimo que permite llegar con el pistn al fondo.PLUNGER LIFT.PRINCIPIO DE OPERACIN.El sistema Plunger Lift es una forma de levantamiento artificial basado en un mtodo decierre y apertura del pozo en superficie con el fin de utilizar la energa del yacimiento paraproducir los lquidos acumulados en el pozo mediante un plunger o pistn que acta comouna interface solida entre el nivel de liquido y gas de levantamiento. El pistn es unarestriccin que permite el paso degas alrededor de este porefecto del slipalcanzandovelocidades superiores a la velocidad crtica del lquido con el fin de minimizar el lquidoque se regresa alrededor del plunger.El ciclo comienza con un periodo de cierre con el fin de permitir que el pozo acumulesuficiente presin en el espacio anular es as como una de las vlvulas de control lateralesque controla el pazo de fluido a los tanques de almacenamientose cierra mediante unmotor para detener el flujo a travs de la tubera de produccin. La caja del bumper y elcatcher enel cabezaldel pozo alojan el plunger que caelibremente debido alefecto delagravedad a travs deltubing.Una vlvula abierta en el plunger permite el paso de fluido a travs de l mientras caehasta llegar al fondo del pozo. Cuando esto sucede el plunger hace contacto con una piezaen el fondo (Bumper Spring) que cierra la vlvula, esto genera que la presin en el fondodel pozo aumente progresivamente y permite que se acumule agua y aceite encima delplunger.Despus de que se genera la restauracin de la presin hasta determinado valor la vlvulaen superficie se abre. La transferencia rpida de gas desde el casing hacia la tuberaadems del gas proveniente de la formacin, genera una alta velocidad instantnea quegenera una cada de presin a travs del pistn y el lquido.Produccin IIEl sistema Plunger Lift es una forma de levantamiento artificial basado en un mtodo decierre y apertura del pozo en superficie con el fin de utilizar la energa del yacimiento paraproducir los lquidos acumulados en el pozo mediante un plunger o pistn que acta comouna interface solida entre el nivel de liquido y gas de levantamiento. El pistn es unarestriccin que permite el paso degas alrededor de este porefecto del slipalcanzandovelocidades superiores a la velocidad crtica del lquido con el fin de minimizar el lquidoque se regresa alrededor del plunger.El ciclo comienza con un periodo de cierre con el fin de permitir que el pozo acumulesuficiente presin en el espacio anular es as como una de las vlvulas de control lateralesque controla el pazo de fluido a los tanques de almacenamientose cierra mediante unmotor para detener el flujo a travs de la tubera de produccin. La caja del bumper y elcatcher enel cabezaldel pozo alojan el plunger que caelibremente debido alefecto delagravedad a travs deltubing.Una vlvula abierta en el plunger permite el paso de fluido a travs de l mientras caehasta llegar al fondo del pozo. Cuando esto sucede el plunger hace contacto con una piezaen el fondo (Bumper Spring) que cierra la vlvula, esto genera que la presin en el fondodel pozo aumente progresivamente y permite que se acumule agua y aceite encima delplunger.Despus de que se genera la restauracin de la presin hasta determinado valor la vlvulaen superficie se abre. La transferencia rpida de gas desde el casing hacia la tuberaadems del gas proveniente de la formacin, genera una alta velocidad instantnea quegenera una cada de presin a travs del pistn y el lquido.El diferencial de presin que se genera a travs de la vlvula del plunger lift hace que esteviajehastalasuperficieaunavelocidaddesde500hasta1000piesporminutodependiendo de la forma en la cual este configurado el chocke, de la carga del fluido y delapresinenfondo.Mientrasel plungerse desplazahaciaarribaporefectodelarestauracin de la presin, el fluido por encima del plunger es empujado hacia la superficie.En realidad con este procedimiento se esta sueveando el pozo en diferentes intervalos detiempo.Cuando el pozo es productor de aceite o contiene un gas dbil la llegada del plunger asuperficieactivaunsensorcontroladomagnticamentequecierrainmediatamentelavlvula anteriormente mencionada con el fin de conservar el gas presente en la formacin yen la tubera de produccin para utilizarlo en el siguiente ciclo.Una vez el plunger llega al ctcher se detiene por un instante para repetir nuevamente elciclo hasta cuando la presin y la configuracin del sistema de levantamiento lo permita.PARTES DEL SISTEMA:El equipamiento de PlungerLift est compuesto por las siguientes partes:* Stop Collar Tubing Stop: El Stop Collar es undispositivo que se fija en las cuplas deltubing y sirve para alojar el resorte de fondo. Cuando se utiliza una caera del tipo SEC envez de un Stop Collar se baja un Tubing Stop que cumple la misma funcin, con ladiferencia que se puede fijar en cualquier parte de la tubera.* Resorte de Fondo (Bumper Spring):El resorte sefija enel Stop Collar y tiene lafinalidad de amortiguar lacarrera descendente del pistn, actualmente sedispone deresortesen conjunto con Stop Collar y Standing Valve en un mismo cuerpo. La vlvula depie oStanding valve tiene lafinalidad deno dejar escapar ellquido deltubing durante losperiodos de cierre. Este elemento es de suma utilidad en pozos de poco caudal de lquido,evitando viajes secos del pistn.* Pistn (Plunger): es la interface slidaentre el gas de levantamiento yel slug de lquido,ste viaja libremente dentro del tubing produciendo demanera intermitente.* Catcher: Este dispositivo sirve para retenerel pistn cuando arriba asuperficie.lquido,ste viaja libremente dentro del tubing produciendo demanera intermitente.* Catcher: Este dispositivo sirve para retenerel pistn cuando arriba asuperficie.* Lubricador: Este dispositivo va instalado en la boca de pozo encima de la vlvulamaestra, tiene por objetivo el alojar al pistn cuando este arriba a superficie, internamentetiene un pequeo resorte que amortigua la llegada del pistn.* Sensor de arribo: Este dispositivo va colocado en el lubricador y tiene la finalidad dedetectar la llegada del pistn, cuando lo hace le enva una seal al controlador para que dcomienzo al periodo denominadoAfterflow (almacenamiento).* Vlvula Neumtica: Esta vlvula se conecta en la salida de la produccin y es eldispositivoquerealizaelcierreylaaperturadelpozo,gobernadaporelcontroladorelectrnico.INSTALACIONES DE SUPERFICIE:Como dispositivo de seguridad se instala en la lnea de produccin una vlvula hidrulicade seguridad (Line Break) que posee dos pilotos que cortan por alta y baja presin. Todosestos pozos producen a estaciones separadoras que drenan el lquido mediante la presindel separador, si se produce un Shut Down de la estacin por algn motivo, la vlvula LineBreak tiene la finalidad de cerrar el pozo para no trasmitir la presin acumulada a lasinstalaciones de superficie.La boca de pozo posee una vinculacin entre el tubing y casing, esto permite producir elpozo a travs del casing para revertir una situacin de ahogue.Enlalneadeproduccin,seinstalauna vlvulaaguja(chockedeproduccin)paracontrolar el pozo al ponerlo inicialmente en produccin, tambin posibilita la restriccin delpozo ante cualquier necesidadoperativa.TIPOS DEINSTALACIONES:* Convencional: este no usa un empaque y es utilizado en pozos que tienen suficientegas de formacin para levantar el fluido. Es el tipo de instalacin ms comn.* Gas Lift intermitente usando un pistn: se usa para pozos con una presin de fondobaja. En este caso la altura de la columna de fluido permite el paso de gas a travs de estaen el ciclo de levantamiento. El tapn permite mantener el gas y el lquido separadosreduciendo el regreso de lquido mientras se aumenta el flujo del lquido. El gas requeridoparamoverelpistnseinyectadesdelasuperficie.Esteprocedimientonoalteraladensidad del fluido.* Con un empaque: se utiliza para pozos de gas o con una alta relacin gas lquido. Esteutiliza un empaque en el anular entre la tubera de produccin y el casing. Cuando el pistnalcanzalasuperficiesemantieneallparapermitirelpasodefluidoporlalneade produccin.APLICACIONES:* Remocin de lquidos de pozos productores de gas: por encima de cierta velocidadcritica, los liquidos tienden a migrar hacia abajo en la tubera y empiezan a acumularse enel fondo. Esta velocidad crtica es funcin de la presin en cabeza durante el flujo y eltamao de la tubera. Esto hecho genera prdidas en la produccin tanto de lquidos comode gas. La funcin del plunger es prevenir la acumulacin de estos lquidos mediante larestauracin de la presin hasta un valor suficiente para levantar los lquidos acumuladosjunto con el pistn dejando libre de fluido la tubera y permitiendo que la formacin continefluyendo. Este sistema de levantamiento es muy efectivo incluso en pozos de gas con bajapresin pero con buena productividad.* Pozos productores de petrleo con alto GOR: cuando la relacin entre el gas y liquidoes alto es fcil de obtener el desplazamiento hacia arriba y hacia abajo del pistn sinimportar si se est produciendogas o aceite.Pozos que presentan parafinas y otras depositaciones: se debe ubicar el bumper Springpor debajo de las depositaciones as a medida que el pistn se desplaza por la tuberaremueve las depositaciones presentes y evita laformacin de nuevas.* Control de Hidratos: los hidratos se forman en funcin dela temperatura y la presin.Cuanto mayor sea la presin, mayor ser la temperatura a la cual los hidratos se forman.Los pozos ms propensos a este problema son los productores de gas con alta presin. Elproblema se da cuando una zona de agua fresca genera una anomala en la temperatura,el enfriamiento causa la formacin de hidratos que pueden bloquear el flujo en la tubera.para solucionarlo el sistema plunger lift es instalado en conjunto con una bomba neumticaque se sincroniza con los ciclos del pistn para inyectar metanol o alcohol en la tubera deproduccin cuando la lnea de flujo est cerrada y el pistn est cayendo. el alcohol suaviza el tapn de hidratos para ser posteriormente arrastrado por el tapn.* Adicional a esto el sistema se usa Cuando la presin de fondo es insuficiente parapermitir el flujo de fluidos hasta lasuperficie. Tambin para reducir almximolaposibilidaddequeloslquidossedevuelvanyeliminarlaposibilidadlapenetracindegas. Proporciona un excelente rendimiento encampos pequeos y mejora el recobro enpozos desviados.En la siguiente tabla se dan a conocer las limitaciones de la herramienta:VENTAJAS:* Econmico. Reduce costos de levantamiento.* Ofrece una gran variedad de diseos.* Gran cantidad y variedad de controladores en superficie.* Mayor eficiencia en ladescarga de pozos productores.* Conserva la presin degas en formacin.* Incrementa la Produccin.* Produce desde una presin baja en casing.* Disminucin del promedio de BHP, lo que causa un incremento en la produccin.* Maximizar el drawdown y mantenerla curva de declinacin normal.* Aplicable a diferentes condiciones de pozo.* Mantiene tubera de produccinlimpia de hidratos y parafinas.* No necesita energa adicional oexterna para funcionar.* Bueno en pozosdesviados.DESVENTAJAS:* El sistema utiliza GLR especficas.* Produce a 400 BPD. DISEO EINSTALACIN:Para detener el plunger cuando cae al fondo, se cuenta con un resorte llamado BumperSpring que es fijado con cable en la parte inferior de la secuencia de la tubera. Estebumper Spring se coloca justo porencima de las perforaciones. En lospozos que producende formaciones con baja permeabilidad, una standing valve se puede instalar debajo de lasperforaciones, entre la parada de la tubera y el bumper Spring.Diseo mecnico:Los plungers se fabrican en distintos dimetros, longitudes y rangos de temperatura segnlas necesidades especficas de cada pozo y fluido. Los plungers pueden ser slidos opueden tener una vlvula de derivacin interna que funciona con varilla. Los plungersslidos caen al fondo lentamente y se utilizan en los pozos con tiempos de ciclo mslargos. Los plungers con vlvulas de derivacin se utilizan en los pozos con los tiempos deciclo ms corto, donde es importante que el plunger caiga hasta el fondo con mayorrapidez. Determinacin del pozo idneo para el sistema Plunger lift:Determinar la idoneidad de un pozo para este tipo de bombeo y el tipo de sistema de flujodebera ser considerado como los principales factores para las aplicaciones de plunger lift.Unmtodopararealizarestevaluacinfuedefinidopor FossyGaul.Lasiguienteinformacin es necesaria para realizaresa evaluacin:Profundidad del pozo Presin decabeza GLR (en MPC /Bl) MPC requiere por ciclo Se requiere la presin media en superficie del casing. Mxima produccin que puede alcanzar el pozo en BPD Mximos ciclos por da.Tambin es importante tener en cuenta en la evaluacin de un pozo o un campo para estetipode bombeoel suministro degasparainyeccin.Todala energa necesariaparalevantar el pistn y los fluidos producidos proviene del gas, as que si no hay suficiente gasen el fluido de formacin o disponible en el sistema de separador de campo, ste debevenir de otra fuente.Otras consideraciones en la evaluacin de un pozo son los dimetros de la vlvula maestra(master valve) y la tubera. Deben tener el mismo dimetro de manera que el plungerpuedamoverseenellubricadorfcilmenteycaerlibrementeencadaciclodelevantamiento. Las condiciones que pueden hacer de este sistema un mal candidato paraun pozo son puntos estrechos o inclinacin en la tubera de produccin, ciertos tipos demandriles, ola produccinde arena. Unadesviacin alta delpozo tambinpuede impedirque el mbolo se mueva libremente a travs de la tubera.Limitaciones:Las aplicaciones del sistema estn condicionadas a ciertas limitaciones. En todos los casosel proceso est condicionado al usode unacantidad considerable degas. La presin quese requiere y la relacin gas lquido para una profundidad y un volumen determinado seestablecen mediante las graficas que se muestran a continuacin. Estas graficas son unpoco conservadoras pues en ocasiones muestran una presin y una relacin gas liquidoms alta que la requerida para algunos pistones. Sin embargo, si el pozo que se estevaluando encaja con la grafica entonces se puede asegurar una buena instalacin.Otro aspecto que se debe considerar es el tamao de la tubera y del cabezal. La tuberasde produccin debe tener el mismo tamao que el hanger al fondo del resorte (BumperSpring); por su parte, la cabeza de pozo, incluyendo vlvulas maestras y Tee de flujo,deben serdel mismo tamaoque la tubera.Se debe tenerprecaucinen pozosconproduccin de arenas, se han observado casos en los cuales el sistema a operado bajoestascondiciones sinembargo secorre el riesgo deun atascamiento dela herramienta ode daos en las facilidades de produccin.Caudal de gas requerido para levantar lquidos a travs de la tubera de produccin:Comosemencionanteriormenteenlasaplicaciones,porencimadeciertavelocidadcritica, los lquidos tienden a migrar hacia abajo en la tubera y empiezan a acumularse enel fondo. Esta velocidad crtica es funcin de la presin en cabeza durante el flujo y eltamao dela tubera.Es precisamente por esto quees necesariodeterminarel caudal degasque serequiereparalograreldesplazamientodel lquidoporencimadelpistnsuperando dicha velocidad crtica. Para ello es necesario conocer la presin y temperaturaen superficie, el tipo de lquido a desplazar y el rea interna de la tubera de produccin(funcin del dimetro interno). Con estos datos se calcula el caudal de gas en MMCFDcomo se muestra en lafigura:Capacidad estimada de produccin parauna instalacin de gas Lift intermitente:La capacidad estimada de produccin depende de tres etapas:1. Carga inicial: La carga inicial es la presin en la vlvula de operacin justo cuando estase abre. Esta presin es ejercida por la columna de fluido sobre esta.Para un diseonormalla presinejercidaporla columnade fluido esdel50 al70%de lapresindisponible en el casing. Para determinar la carga incial se debe calcular el volumen delquido que se encuentra en el tubing de la siguiente manera:

Dnde:p: presin impuesta por el fluido en el tubing sobre la vlvula.Pt: presin del tubing en el fondoPts: presin en cabeza del tubingh: la altura que alcanza el fluido en el tubing, ignorando la columna de gas.Gs: gradiente de presin del fluido producido.Ftb: capacidad del tubing, volumen/pie.Be: volumen de influjo, volumen/ ciclo.2. Eficiencia de levantamiento: hace referencia a cunto volumen del fluido que est en eltubingesproducidoduranteelciclodeterminandolaeficienciadelprocedimiento.Laeficiencia disminuye debido a que una pequea cantidad del fluido que se encuentra en eltubing se queda adherido a las paredes por efecto del holdup.Se ha demostrado que un holdup de 5 a 7% de la carga inicial por cada 1000 ft existecuando la carga tiene una presin que oscila entre el 65 - 75% de la presin del casing.Esta condicin se cumple cuando los fluidos tienen una velocidad ptima. Al asumir unHold Up de 5% por cada 1000 ft la eficiencia del levantamiento es:3. Nmero de ciclos por da: Conociendo el volumen de fluido producido por ciclo, elsiguiente paso es calcular el nmero de ciclos que son posibles por da, y se hace de lasiguiente manera:Nc=24hrD*60minhr*1000fttc*Dv=1440000tc*DvDnde:Nc = nmero de ciclos por das.tc = tiempo mnimo por ciclo (minutos por cada 1000 ft de profundidad)Dv= profundidad de la vlvula, ft.Ncdepende de la profundidad dellevantamiento y del tiempo requerido para reducir lapresin y los periodos de influjo.La tasa de produccin diaria es el productoentre Nc y Bt. esta estimacin generaun punto de partida seguro para determinar la produccin diaria, el valor que se obtiene delnmero de ciclos por da es el ideal aunque normalmente el real suele ser mucho menor aeste.Para calcular la mxima tasa de produccin diaria q, se utiliza la siguiente frmula:q= Nc* Bt=Nc*E*Be100En el caso de una instalacin de unsistema plunger Lift convencional no existe tal vlvula sino queel gas proviene directamente de la formacin sin lanecesidad de una inyeccin externa. Es a partirde esto que se puede concluir que la profundidad de la vlvula (Dv) puede ser reemplazada en lasanteriores ecuaciones por la profundidad de los perforados o del intervalo productor ya que de aqupasa directamente por el interior del bumper Spring en donde se realiza la acumulacin y serestaura la presin.