PROLOGO

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CAPITULO VI

GAS LIFTVI-I DEFINICION

Se trata de un mtodo de extraccin artificial basado en la inyeccin de un gas con el objeto de elevar el fluido del pozo a la superficie, utilizando las condiciones fsicas, propias de los gases, de tener muy baja densidad y expandirse en forma inversa a la presin a la que estn sometidos, y en relacin directa a la temperatura.

Cuando un pozo surge naturalmente, es porque la presin de la capa es superior a la que acta en contra, compuesta por la columna hidrosttica ms la presin de la lnea de conduccin, que incluye la presin del separador de superficie. Normalmente la situacin es favorecida porque tal tipo de pozos tienen alta relacin gas-petrleo y consecuentemente una columna "liviana". Cuando envejece el pozo y baja la presin de formacin, deja de surgir naturalmente, debiendo ser asistido para continuar produciendo, y el "Gas Lift", como se ver en la implementacin de las instalaciones, puede ofrecer la continuacin de la surgencia, inyectando gas, bajo las condiciones necesarias para cada caso.

VI-II APLICACION

El sistema permite amplias posibilidades de aplicacin si se dispone de los medios necesarios, puesto que puede usarse en pozos pobres y en los que tienen gran capacidad de produccin,.. Tiene muy pocas limitaciones extractivas y puede operar petrleos de diversos tipos y adems la arena contenida en el fluido no afecta al conjunto en la misma medida que en otros, no obstante la resolucin econmica es la que prevalecer en la decisin, porque ser necesario disponer suficiente gas, y en la presin adecuada a las condiciones y requerimientos del pozo. Podra presentarse como de gran conveniencia, si el yacimiento dispusiera de pozos de gas de alta presin y menos econmico en el caso de ser necesario comprimir con medios mecnicos.

En pozos desviados o dirigidos donde el bombeo mecnico presenta serias dificultades como as tambin, en los profundos, es conveniente su uso. Debido al sistema neumtico de operacin, el casing debe estar en perfectas condiciones y ofrecer una hermeticidad total.

En las plataformas que operan en el mar es el principal mtodo de extraccin, despus de la surgencia natural.

VI-III DESCRIPCION DEL SISTEMAPara facilitar el desarrollo, en principio el tema se divide en instalaciones de superficie e instalaciones de subsuperficie, y luego en otras posibilidades.

Superficie

No quedan dudas de que el. elemento motor de la produccin ser en ste caso el gas, el que si es producido por pozos de alta presin, ir a un separador de lquidos, eventualmente a un tratamiento para deshidratarlo, y luego al sistema de distribucin. Sin analizar la conveniencia de los diferentes sistemas, se adoptar el ms generalizado para ste trabajo y consiste en lneas troncales que alimentan los conjuntos distribuidores, encargados de abastecer cada uno de los pozos de su zona. El conjunto se compone de vlvulas, orificios o reguladores de caudal y puentes de medicin para permitir el adecuado control de la inyeccin en cada pozo. Segn las condiciones de la calidad del gas a inyectar, se instalarn calentadores antes de los distribuidores, (tambin se pueden instalar despus), y de aqu, el gas llegar al pozo por la lnea individual de inyeccin. Es sabido que todo el conjunto, debe ser construido con los materiales adecuados a la presin, normalmente alta, que se usar y tanto en los montajes como en las reparaciones se tendr en cuenta la calidad del diseo hidrulico (en este caso neumtico), porque las prdidas de carga por friccin, turbulencias o cambios de rgimen de flujo, pueden requerir mayor presin en las cabeceras, para llegar al pozo con el caudal y presin necesarios. Conexiones como codos de 90', tipo "boca de pescado", dimetros muy pequeos etc. deben ser evitadas. En la figura VI-I se presenta solo a modo ilustrativo un esquema de un circuito de alimentacin de gas para inyectar los pozos.

En el caso en que el gas disponible est en baja presin, las instalaciones diferirn solo en que el separador ser de baja presin y previo tratamiento se incorpora a los compresores, encargados de elevar la presin, en una, dos o tres etapas segn las necesidades. Los primeros sistemas desarrollados para usar el gas como elevador de lquidos, utilizaban una fuente de gas pero no recuperaba el retorno, ventendolo a la atmsfera. Tal es el sistema llamado abierto que actualmente no se usa, por el incremento del precio del gas en el mercado y las posibilidades de reciclarlo y vender el excedente. Actualmente se usan sistemas cerrados casi exclusivamente.

Los rangos de presin usados estn en el orden de 50 a 100 p.s.i. en separadores succin de compresores, (baja ) y entre 1000 y 1500 p.s.. en el sistema de alta, es decir en la parte de inyeccin.

La cabeza del pozo "gas lft" variar en su composicin, segn el tipo de flujo que se utilice, pudiendo ser, continuo o intermitente, condiciones elegidas de acuerdo a la capacidad de produccin del pozo o su potencial, que es lo mismo. Los pozos con recuperacin lenta, usarn la inyeccin intermitente.

Las conexiones en el pozo que corresponden a ambos sistemas, difieren solamente en la parte de inyeccin, conectada al casing o "entre columnas" y en el caso de inyeccin contnua, tendrn una vlvula reguladora de flujo tipo orificio,. reguladora automtica, o bien un porta orificio y vlvulas de bloqueo y purga como en todos los pozos gas lift. Es importante mencionar que no se deben usar las vlvulas de bloqueo para "restringir" el paso de gas porque no estn preparadas para esa funcin y se daarn de tal manera que no sern tiles para cerrar cuando sea necesario, y se trata de un elemento de alto costo, Los pozos en inyeccin intermitente, poseen adems una vlvula neumtica que opera con un temporizador accionado por un reloj, que permitir el ingreso o no del gas al pozo de acuerdo al programa preestablecido.

Los actuadores modernos electrnicos que operan con un amplio rango en los parmetros presin y tiempo, son los preferidos por el servicio que ofrecen. (figura VI-2).

Sub-superficie.El objetivo de las instalaciones dentro del pozo, ser crear las condiciones de acuerdo a lo revisado en la definicin (al inicio de ste captulo), y se disean, utilizando informacin del pozo y condiciones fsicas de los lquidos y gases que se manejan adems de las presiones y caudales de gas disponible. Usualmente se utilizan tablas preestablecidas porque son pocas las variables en un yacimiento ya que la generalidad de las condiciones es la misma por lo tanto el clculo individual estar orientado a la posicin de las vlvulas para el arranque del pozo que es el punto crtico del sistemas, aplicable tanto a la forma continua como la intermitente.

Donde las condiciones del pozo lo permiten y se elige la inyeccin continua, sta puede ser por inyeccin tipo "jet" o bien con vlvula piloto y/o convencionales.

El jet responder a la simple mezcla a alta velocidad del gas inyectado, con el petrleo del pozo para su elevacin. La vlvula piloto operar normalmente abierta y cerrar cuando las condiciones de la presin diferencial as lo requieran. La vlvula convencional, precalibrada, tambin responde a las variaciones de presin tanto en la inyeccin como en el pozo. Figura VI-3

Normalmente las capas deben ser protegidas de las altas presiones para obtener mejor rendimiento y para no introducir gas en ellas, por lo tanto, se utiliza un packer que se ocupar de aislar totalmente el espacio anular, del tubing de produccin, de tal manera que equipando el fondo de la caera con una vlvula de pie, el flujo de gas inyectado pasar del casing al tubing sin contacto ni incidencia sobre las capas productoras, creando un circuito obligado de circulacin hacia la superficie.

VI-IV CONTINUO E INTERMITENTE

En la produccin intermitente , se regula el cierre de las vlvulas y los tiempos de inyeccin y parada, en funcin del tiempo en que el pozo recupera determinado nivel para extraerlo. Suponiendo que el pozo demora 20'en llenar 150 metros de tubing, claro est, de abajo hacia arriba, a partir de la vlvula de pi que estar instalada muy cerca de la primer vlvula de gas, (se cuentan de abajo hacia arriba), la vlvula motora de superficie, regulada en ese tiempo, abrir permitiendo el ingreso del gas y cerrar, cuando el volumen inyectado sea suficiente para bajar la densidad de la columna y la presin en el fondo hasta los valores necesarios para transportar el lquido hasta la batera.

Tanto en los pozos con inyeccin intermitente como en los continuos, opera la primer vlvula y eventualmente segn el pozo una segunda, luego las instaladas ms arriba, operarn solo para iniciar la surgencia asistida y cerraran por diferencial de presin, dejando de operar, cuando son restablecidas las normales condiciones de produccin, es decir, cuando la vlvula primera (la ms profunda), funcione normalmente.

VI-V VALVULAS

Las vlvulas diferenciales, verdadero corazn del sistema son alojadas dentro de mandriles, los que podrn ser de instalacin fija que para reemplazar la vlvula ser necesario sacar el tubing del pozo (los mandriles se enroscan en el tubing), y los de bolsillo lateral que mediante el uso de un equipo de alambre o cable (wire line), se pueden reemplazar las vlvulas alojadas en su interior. Figura VI-4. La vlvula funcionar por diferencia de presin y la calibracin se hace segn el mecanismo que ella tenga, pudiendo ser de resorte, con fuelle cargado con nitrgeno, y con pistones que se movern en funcin del rea sometido a la presin necesaria. Juegan un papel importante las presiones de las columnas hidrostticas. La combinacin de tales valores generarn la fuerza, para el accionamiento de los obturadores.

VI-VI MEDICIONES

El desempeo del supervisor de produccin tiene fundamental importancia en el manejo de la informacin de las mediciones para el seguimiento de la operacin de gas lift. Un pozo en bombeo, si se para, se ve de lejos pero uno en gas lift, puede recircular gas sin producir petrleo y hasta que no se mide o se controla en algn registro, no se detecta. Por otra parte las mediciones fundamentalmente de gas, para que sean contables tienen que concretarse con instrumental calibrado y un buen control de la calidad de las lecturas.

Teniendo en cuenta el circuito de gas de inyeccin y el asociado, se seguir, la direccin del flujo partiendo del punto de alta presin, como puede ser, la salida de los compresores. Aqu el primer punto de medicin debe controlar el volumen total de gas enviado al sistema general de inyeccin, luego en los distribuidores, cada lnea de conduccin a los pozos debe estar equipada con un puente de medicin, cualquiera sea el mtodo adoptado, que permita medir permanentemente o si las Instalaciones no lo permiten, hacer registros muy frecuentes de cada pozo, en lo que hace a determinar los volmenes de gas que se utilizan individualmente y las presiones de inyeccin. Los registradores de presin diferencial son los medidores ms usados y pueden leer tambin, la presin esttica. Continuando el circuito se llega a la cabeza de pozo donde la mejor informacin se obtendr, del registro simultneo de la presin de inyeccin y la de fluencia en la salida de la caera de produccin. Esto se logra con un registrador de presin de doble pluma y es sumamente til para determinar el funcionamiento del pozo con la interpretacin de las cartas, pues se puede identificar el funcionamiento de las vlvulas, tiempos de inyeccin, de surgencia, de recuperacin etc. El prximo paso y el ms importante ser en la batera donde un separador de control medir la cantidad de gas, de petrleo y de agua de cada pozo y luego todo el trabajo estadstico y de mejoramiento o correccin de problemas que sea necesario para que el sistema funcione adecuadamente. No hay dudas que el pozo nunca puede producir menos gas del que se inyecta, la relacin gas petrleo de la produccin es un dato importante y considerando todo el sistema siempre debe existir un excedente casi constante solo afectado por la declinacin natural de los pozos, por lo que un control del gas no utilizado en el sistema indicar permanentemente el funcionamiento del mismo.

Depende de las instalaciones de cada operacin la calidad de los controles, pero sin dudas el supervisor de produccin, tiene la responsabilidad de adecuar lo necesario para mediciones que en definitiva sern las que darn las pautas a los programas operativos. El instrumental, la toma de informacin, y los clculos sern tratados en el captulo que corresponde a "gas".

Debido a que en las mediciones de gas a nivel de yacimientos, una vez establecidas las variables que pasaran a ser constantes, como el dimetro del orifico, la temperatura, la presin etc. , en un instrumento de medicin diferencial, la variable ser, precisamente la presin diferencial que dar el volumen del gas medido. Si se calcula un valor de metros bicos por cada pulgada de agua de presin en el registro diferencial, se podr leer directamente metros cbicos y esto que es muy simple, ayudar en gran medida al manejo rpido de la informacin con muy buena aproximacin.

Los modernos medidores electrnicos y aquellos que emiten y envan seales que sern procesadas e interpretadas en programas computados simplifican la tarea de control, pero la evaluacin de lo que ocurre en cada punto de lectura es la misma.

En la figura VI-5 se esquematiza, una instalacin para producir por el sistema intermitente y muestra en el corte, la vlvula inferior de operaciones cerrada, porque complet un ciclo por lo tanto se observa el lquido ya en la lnea de conduccin. En B, el petrleo de la formacin est ingresando en el tubing porque se han dado las condiciones de presin para que ello ocurra. En el corte c, abre la vlvula de operaciones, porque el control de intermitencia en superficie, permite la entrada de gas y este al entrar al tubing se ubica en la parte inferior del lquido e inicia su elevacin, por las condiciones descritas anteriormente. este estado se mantiene mientras el lquido viaja hacia arriba por el tubing, y hasta que llegue aproximadamente a la superficie, el prximo paso ser el reinicio del ciclo como en a. Muchas son las variantes alternativas para mejorar lo descripto, pero ste es el principio bsico.

Los pozos con mayor ndice de productividad, lo que significa que tienen mayor capacidad de produccin y consecuentemente mayor es tambin la presin de surgencia, utilizan el sistema continuo. Este sistema prev una vlvula o ms que permiten el ingreso permanente del gas al tubing, mientras entra simultneamente el petrleo del pozo por lo tanto lo que ocurre es que el gas mantiene una columna ms "liviana" facilitando las condiciones de produccin.