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Bombeo Neumático
Sistemas Artificiales de Producción
TEMA 2
MARZO 2011
PRIMERA PARTE
Objetivo
El alumno conocerá y aplicará los principios de operación del
Bombeo Neumático, así como los métodos de diseño y
evaluación.
Bombeo Neumático:
• Principios de operación.
• Equipo superficial y subsuperficial.
• Ecuaciones que definen el funcionamiento de las válvulas.
• Diseño de aparejos de bombeo neumático continuo.
• Identificación y corrección de fallas.
Contenido del Tema 2
Definición
El Bombeo Neumático Continuo (BNC) es
el sistema artificial de producción más
utilizado en nuestro país, ya que
aproximadamente el 50% de los pozos
productores están operado con este
sistema, es utilizado en pozos con alto
índice de productividad (>0.5 bl/día/psi)
y presiones de fondo altas. El BNC
consiste en inyectar gas a alta presión
con la finalidad de aligerar la columna
de fluidos, reduciendo la presión de
fondo del pozo, Pwf.
El Bombeo Neumático es un método de levantamiento artificial
mediante el cual se inyecta continuamente gas a alta presión
para aligerar la columna hidrostática en el pozo (flujo
continuo), o en forma cíclica para desplazar la producción en
forma de tapones de líquido hasta la superficie (flujo
intermitente) .
Mecanismos involucrados:
• Disminución de la densidad
• Expansión del gas inyectado
• Desplazamiento del líquido
CONTINUO INTERMITENTE
Definición
Los efectos del gas dentro de latubería de Producción son:
Reducción de la densidad de lacolumna de fluidos
Expansión del gas conforme lascondiciones de presión cambian a lolargo de la profundidad
Empuje de baches de líquido cuandolas burbujas son suficientementegrandes para llenar el diámetrointerno de la TP.
Efecto del gas en la TP
Reducción dedensidad
ExpansiónDe Gas
Desplazamiento por baches de líquido
por burbujas de gas
Pressure gradient
The change in pressure per unit of depth, typically in units ofpsi/ft. Pressure increases predictably with depth in areas ofnormal pressure. The normal hydrostatic pressure gradient forfreshwater is 0.433 psi/ft and 0.465 psi/ft for water with 100,000ppm total dissolved solids (a typical Gulf Coast water).
Principio básico
Principio básico
El sistema artificial de producción de BNC es el que más se le
parece al flujo natural, y por lo tanto, puede ser considerado
como una extensión del mismo.
Definición
En un pozo con flujo natural, cuando el fluido
viaja hacia la superficie, la presión de la columna
de fluido se reduce, el gas se libera de la solución
y el gas libre se expande. El gas, siendo más
ligero que el aceite, lo desplaza, reduciendo la
densidad del fluido y el peso de la columna de
fluido sobre la formación.
Esta reducción del peso de la columna del fluido
produce que la presión diferencial entre el pozo y
el yacimiento ocasione en flujo en el pozo.
Definición
Reseña del Bombeo Neumático Continuo
Al inicio del siglo antepasado, se utilizó el aire como fuente de
bombeo neumático, pero debido a los problemas de corrosión y al
peligro potencial de una explosión por las mezclas de gases formados,
se opto por utilizar gas natural. Actualmente el gas natural continúa
siendo la fuente principal del bombeo neumático a pesar de que se ha
utilizado el nitrógeno en algunos casos. En ciertas ocasiones se ha mal
interpretado el concepto del gas utilizado para bombeo neumático,
suponiendo que el volumen comprimido diariamente para este fin, es
acumulado durante todo el año; lo cual es incorrecto, ya que este
volumen solo se recircula durante la vida del proyecto, por lo que la
operación del bombeo neumático no requiere de excedentes de gas.
Bombeo Neumático Continuo
Reseña del Bombeo Neumático Continuo
Carl Emamanuel Loschers (Ingeniero Minero Alemán) aplicó airecomo un medio para elevar líquido en experimentos de laboratorio en1797.
La primera aplicación práctica del Bombeo Neumático Continuo conaire fue en 1846, cuando un americano llamado Crockford produjoaceite en algunos pozos de Pennsylvania.
La primera patente en Estados Unidos para Bombeo Neumático congas, llamado “eyector de aceite” fue otorgado a A. Brear en 1865.
Reseña del Bombeo Neumático Continuo
1864-1900: En este periodo se produce mediante la inyección de
aire comprimido a través del espacio anular o de la tubería de
producción. Empleando este método en varias minas inundadas.
1900-1929: Se suscita el “boom” del empleo de aire en el área de
la costa del golfo para el BNC.
1929-1945: En este periodo se otorgan patentes a cerca de 25,000
válvulas de flujo diferentes. Se presentan gastos más eficientes,
causados por el desarrollo de estas válvulas. Ya se emplea el gas
natural como gas de BNC
1945 al presente: Desde el fin de la segunda guerra mundial las
válvulas operadas por presión han reemplazado prácticamente a todos
los demás tipos de válvulas de Bombeo Neumático.
1957: Introducción de válvulas de Bombeo Neumático recuperables
con línea de acero.
1980. Inyección con Nitrógeno y válvulas eléctricas.
1990. BNC con tubería flexible y motocompresores a boca de pozo
(México).
Reseña del Bombeo Neumático Continuo
Válvulas
Planta deCompresión
Gas deAlta
Presión
Mandriles
BNC
Infraestructura BNC
Válvulasy
Mandriles
InyecciónGas AltaPresión
CHP
THP
Planta deCompresión
Infraestructura BNC
Ventajas
Desventajas
BNC
Ventajas BNC
Pocos problemas al manejar gran volumen de sólidos
Manejo de grandes volúmenes en pozos con alto IP
Muy flexible para cambiar de continuo a intermitente
Discreto en localizaciones urbanas
Fuente de poder ubicable, alejado de la localización
Sin dificultad para operar pozos con alta RGL
Reacondicionamientos con unidad de “Wireline”
Opera en pozos con terminaciones desviadas
La corrosión usualmente no es adversa
Aplicable en costa afuera
Formación de hidratos y congelamiento del gas
Problemas con líneas de superficie obstruidas
Experiencia mínima necesaria del personal
Dificultad para manejar emulsiones
Disponibilidad del gas de inyección
La TR debe de resistir presiones elevadas
Desventajas BNC
Emulsión: Es una mezcla de dos líquidos inmiscibles de manera más o menos homogénea (aceite – agua)
Presión en la tubería de revestimiento y
línea de descarga
Profundidad de inyección
Tamaño de la TR, TP y LD
Profundidad, presión y temperatura del
yacimiento
Índice de Productividad del pozo
% de agua
Rs y gas libre en el fluido producido
Presión de separación
Desviación del pozo
Factores que afectan al BNC
Suministro de gas
Distribución del sistema de gas
de BNC
Medición y control del gas de
inyección
Muestreo, pruebas y manejo de
los fluidos producidos
Casos de diseños especiales
Otras consideraciones
Rangos de aplicación
Resistente a corrosión Excelente con el manejo de sólidos Utiliza sistemas de compresión Eficiencia del sistema 10%-30%
70º radio de bajo a medio0-50ºDesviación
400oF100-250oFTemperaturas
30,000 BPD100-10,000 BPDVolumen
5,000 m1,000-3,000 mProfundidad
MáximoRango Típico
Injection
Gas In
Side Pocket
Mandrel with
Gas Lift Valve
Completion
Fluid
Side Pocket
Mandrel with
Gas Lift Valve
Single
Production
Packer
Side Pocket
Mandrel with
Gas Lift Valve
El sistema consiste de cuatro partes fundamentales:
1. Fuente de gas a alta presión: Estación decompresión, pozo productor de gas a alta presión ocompresor a boca de pozo.
2. Un sistema de control de gas en la cabeza del pozo,válvula motora controlada por un reloj o unestrangulador ajustable (válvula de aguja).
3. Sistema de control de gas subsuperficial (válvulas deinyección).
4. Equipo necesario para el manejo y almacenamientodel fluido producido.
Bombeo Neumático
Bombeo Neumático Continuo
Hay dos tipos de diseño en la operación de los sistemas de BN:
1. Para instalación de flujo continuo.2. Para instalación de flujo intermitente.
Flujo continuo: inyección controlada de gas.
Flujo intermitente: flujo bache.
Tipos de diseño para BN
CONTINUO INTERMITENTE
Válvulas
B. N. Continuo: Apertura variable
B. N. Intermitente: Asiento Amplio
Para el diseño del aparejo de válvulas de flujo continuo setoman en cuenta las siguientes condiciones:
• Profundidad del intervalo productor.• Diámetro de la tubería de producción.• Diámetro de la tubería de revestimiento.• Presión de gas disponible.• Volumen de gas disponible.• Volumen de fluido por recuperar.• Gradiente de presión estática.• Gradiente de presión fluyendo.
Bombeo Neumático Continuo
• Válvulas sensibles a una determinada presión actuando enla TP (Pt) o en la TR (Pc).
• Generalmente son clasificadas por el efecto que la presióntiene sobre la apertura de la válvula.
Mecanismo de las válvulas subsuperficiales del Bombeo Neumático
Equipo Subsuperficial
Equipo Superficial
Válvulasde
Bombeo Neumático(fundamentos)
Una válvula de BN está compuesta de:
•Cuerpo de la válvula
•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)
Componentes de las válvulas de BN
Las válvulas de Bombeo Neumático se clasifican en:
a) Válvulas desbalanceadas.
b) Válvulas balanceadas.
Clasificación de las válvulas de BN
Son aquellas que tienen un rango de
presión limitado por una presión deapertura y por una presión inferior decierre.
Este tipo de válvulas se divide en:
a) Válvula operada por presión del gas
de inyección (válvula de presión).
Sensible a la presión en TR.
b) Válvula reguladora de presión (válvula
proporcional). Sensible a la presión en
TR o TP (cierre).
c) Válvula operada por fluidos de la
formación. Sensible a la presión en
TP.
d) Válvula combinada. Sensible a la
presión en TP (apertura) y TR (cierre)
Válvulas desbalanceadas
PcAb
Pd
PtAp
Pc
Ab
Pd
Pt
Ap
CERRADA
ABIERTA
Generalmente se conoce comoválvula de presión.
Se requiere un aumento depresión en el espacio anularpara abrir y una reducción depresión en la TR para cerrar laválvula.Dos conceptos importantes:1.Presión de apertura de laválvula bajo condiciones deoperación.2.Presión de cierre de laválvula bajo condiciones deoperación.
Válvula desbalanceada operada por la presión del gas de inyección
Instantes antes de abrir:
Fo = Fc
Fo = Suma de todas las fuerzasque tratan de abrir la válvula.
Fc = Suma de todas las fuerzasque tratan de mantener cerradala válvula.
Presión de apertura de la válvula bajo condiciones de operación
Rt
Pd
PR)(c
P
bA
pA
Rsi;
bA
pA
tP
dP
bA
pA
cP
:c
Pdespejandoyb
AentreDividiendo
bA
dP
pA
tP)
pA
b(A
cP
bA
dP
cF
pA
tP)
pA
b(A
cP
oF
1
1
R
RPPPP td
voc
1
Válvula desbalanceada operada por presión del gas de inyección
Suponiendo que una válvula está localizada a 7000 [pie], quetiene una presión de domo de 900 [psi] y una presión en laTP de 600 [psi], determinar la presión en la TR requeridapara abrir la válvula, si: Ab = 1.1 [pg2] y Ap = 0.2 [pg2].
Solución:
Bajo estas condiciones de operación, cuando la presión en laTR se incrementa a 966.65 [psi], la válvula abre.
psi65.966P
8182.0
92.790
1818.01
)1818.0)(600(900
R1
RPPP
c
tdc
Ejemplo 1
Para determinar el efecto que tiene la presión en la TP paraabrir la válvula, se utiliza la ecuación anterior de la siguienteforma:
El término que se resta de la ecuación anterior es llamado“Efecto de Tubería de Producción”:
El término R/(1-R) es llamado “Factor de Efecto de Tubería deProducción”.
R
RP
R
PPP td
voc
11
R
RPET t
1..
R
RFET
1...
Calcular el efecto de tubería causado por la presión en la TPde 600 [psi], del ejemplo anterior.
Solución:
psi26.133)2221.0(600.E.T
:estuberíadeefectoeltanto,lopor
2221.01818.01
1818.0.F.E.T
Ejemplo 2
Ejemplo 2
De estos resultados, se establece quecuando la presión en la TP es igual a cero(psi), la válvula a la profundidad de 7000[pie] requiere de 966.65 + 133.26 =1099.91 [psi] en el espacio anular paraabrirse.
Dicha presión de 1099.91 [psi] es llamadaalgunas veces como la presión máximade operación. La presión en la TP (600[psi] para el ejemplo) reduce la presiónnecesaria para abrir la válvula de 1099.91[psi] a 966.65 [psi].
AYUDA A LA APERTURA
bdpvcpvcbvc
bdpvcpbvc
vcc
bdpcpbc
bdc
pcpbco
co
APAPAPAP
APAPAAP
PPHaciendo
APAPAAP
APF
APAAPF
FF
)(
:
)(
)(
dvc PP Donde:
Pvc = presión en el espacio anular para cerrarla válvula a condiciones de operación.
Presión de cierre de la válvula bajo condiciones de operación
Instantes antes de cerrar:
Presión de cierre de la válvula bajo condiciones de operación
Con base en dicha ecuación,la válvula que abre a 966.65[psi] en el ejemplo 1, puedecerrar cuando la presión en laTR a la profundidad de laválvula sea reducida a 900[psi] .
La diferencia entre las presiones de apertura y de cierrede una válvula es llamada “Amplitud de la válvula”.
Amplitud = Pvo-Pvc
:tieneseecuación,landoSimplifica
R1
R)(1P
R1
RPPP
R1
RPPΔPAmplitud dtd
vctd
Amplitud de las válvulas (Spread)
)P - (P TEF ΔP td
Calcular la amplitud de la válvula descrita en el ejemplo 1.
Solución:
psi65.66P
)600900(2221.0)PP(TEFP td
Ejemplo 3
La presión para abrir la válvula es:
Pvo = Pd + P = 900 + 66.65 = 966.65 [psi]
Que es resultado obtenido anteriormente en el ejemplo 1.
•La mínima diferencia de presión: Pt=Pd.
•La máxima amplitud de la válvula ocurre cuando la presiónen la TP es igual a cero (Pt = 0)
•Máxima amplitud de la válvula = Pmáx = TEF (Pd)
Amplitud de las válvulas (Spread)
zT
LPP
g
fondo
01877.0expsup
Gradiente de la columna de gas.
•La presión de operación del gas deinyección está controlada en la superficie.
•Se debe hacer una predicción del cambio dela presión causado por la columna de gas ypor las pérdidas de fricción cerca de la válvulade BN, tanto bajo condiciones estáticascomo dinámicas (fluyendo).
PRESION DE OPERACIÓN
Presión de apertura en el taller (Ptro)
Válvulas operadas por presióncon carga de nitrógeno en elfuelle.
Son aquellas válvulas cuyo diseño
permite inyectar nitrógeno a
presión al domo del fuelle de la
válvula para proveerla de la fuerza
necesaria a fin de mantenerla
cerrada hasta que las fuerzas que
tiendan a abrirla logren vencerla.
¿Por qué Nitrógeno?
•Se encuentra fácilmente.
•No es caro.
•No es corrosivo.
•No es inflamable.
•Se conoce su factor de desviación Z a presión y temperatura
elevadas.
Presión de apertura en el taller (Ptro)
Presión de apertura en el taller (Ptro)
Para corregir la Pd a unatemperatura de 60 [°F] se usala ley de los gases reales de lasiguiente manera:
R
FPP d
tro
1
60@
)520(
60@
60 F
d
dd
d
z
FP
Tz
P
GAS A ALTA
PRESIÓN
Obviamente puede usarse cualquier temperatura base.Algunos fabricantes utilizan 80 [°F].
Entonces:
dd
dF
dTz
PzFP
60)520(60@
Presión de apertura en el taller (Ptro)
Tarea 7 - Resumen del artículo:
“ Computer Design and Fieldwide Optimization for Gas-Lift
Wells ”.
H.K. Lee.
SPE 25625
AÑO 1993
EQUIPO No.1. 1 Marzo 2011
Tarea 8 - Resumen artículo:
“Gas lift Optimization in One Iranian South Western Oil
Field”.
M. Ebrahimi, SPE, ACECR-Production Technology
Research Institute.
SPE 133434
AÑO 2010
EQUIPO No.2. 1 marzo 2011
Ejercicio
1.- Calcular las presiones en el fondo de un pozo
considerando el gradiente de una columna de gas a
las siguientes condiciones:
Presión en la superficie = 850 psi.
Profundidad = 9000 pies
Densidades relativas del gas = 0.6, 0.75 y 0.95
Temperatura superficial = 95 F
Temperatura en el fondo = 190 F
2.- Trazar los gradientes correspondientes (4 puntos)
Sean los siguientes datos:
Presión del gas en la superficie =Presión de apertura en la superficie = Pso =
Densidad relativa del gas de inyección = Temperatura superficial =
Temperatura @ 8000 [pie] =Presión en la TP = Pt =
Diámetro exterior de la válvula =Área del asiento =
R = Profundidad de la válvula =
800 [psi]800 [psi]0.7100 [°F]180 [°F]
655 [psi]1 ½ [pg]½ [pg2]0.25628000 [pie]
Carga de la válvula: Nitrógeno @ 60 [°F]
Ejemplo 4
Determinar:
• Presión de apertura de la válvula, Pvo
• Presión de cierre de la válvula, Pvc = Pd
• Amplitud de la válvula @ 8000 [pie]
• Presión superficial de cierre, Psc
• Amplitud de la válvula en la superficie (Ps)
• Presión de apertura en el taller, Ptro @ 60 [°F]
a) La presión de apertura de la válvula a la profundidad de8000 [pie] es igual a la presión superficial para abrir laválvula, más un incremento de la presión en el espacioanular a 8000 [pie] debido al gradiente de la columna degas.
De la figura 3A-1 se obtiene:
Solución
La presión para abrir la válvula es:
Pvo = Pso + P
psiPP
psipiepie
psiP
FT
pie
psi
pie
psiP
vovo
correg
graf
graf
52.97080052.170
52.1708000460140
460149021.0
1492
100
80006.170100
021.01000
21
Solución
b) La presión de cierre en la válvula es igual a la presión en el domo, Pd @ 180 [°F].
psiP
P
RPRPPP
vc
vc
tvodvc
68.889
)2562.0(655)2562.01(52.970
)1(
dvc PP
R
RPPP td
vo
1
c) La diferencia de presión a esta profundidad es igual a:
psiPPTEFP
o
psiPPP
tvcd
vcvo
84.8065568.8892562.01
2562.0)(
84.8068.88952.970
Amplitud = Pvo-Pvc
)P - (P TEF ΔP td
d) La presión superficial de cierre, Psc :
e) La amplitud de la válvula en la superficie es igual a lapresión superficial de apertura menos la presión superficialde cierre:
psiP
PPPP
PPPPPP
sc
sovovcsc
cvcscscvcc
16.719
)80052.970(68.889)(
psiPPP scsos 84.8016.719800
f) La presión del domo puede ser calculada utilizando latabla 30.1 para una temperatura de la válvula de 180 [°F]:
psiP
R
FPP
Entonces
psiFP
psiPFP
FPFPFP
FPC
tro
dtro
d
vcd
dd
d
dt
93.950
2562.01
30.707
1
60@
:
30.707)68.889(795.060@
68.889180@
180@795.060@795.0180@
60@
Las ecuaciones siguientes permiten calcular,respectivamente, el gasto del gas de inyección y eldiámetro del orificio de una válvula.
•Gasto de gas de inyección requerido:
•Diámetro del orificio:
adapudeavosend
ACd
o
do
lg64:
π
464
5.0
Cálculo del gasto del gas de inyección y del diámetro del orificio de la válvula
))(( RGAiqq ogir
Donde:
v
p
k
k
k
g
g
d
c
ck
P
P
P
P
kT
kP
qAC
5.01
1
2
2
1
21
)1)(460(
34.64500155
Cálculo del gasto del gas de inyección y del diámetro del orificio de la válvula
T, temperaturaP1, presión corriente arribaP2, presión corriente abajo
Relación de calores específicos en función de la temperatura y la densidad relativa del gas
Especificaciones para válvulas CAMCO de bombeo neumático operadas por presión
FUELLE Ab RVALVULA Ap
R=Ap/Ab
Donde:Ap, es el área del asiento de la válvula.Ab, es el área efectiva del fuelle
Válvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presión limitadopor una presión de apertura y por una presión inferior decierre.
Este tipo de válvulas se divide en:
a) Válvula operada por presión del gas de inyección
(válvula de presión). Sensible a la presión en TR.
b) Válvula reguladora de presión (válvula
proporcional). Sensible a la presión en TR o TP
(cierre).
c) Válvula operada por fluidos de la formación.
Sensible a la presión en TP.
d) Válvula combinada. Sensible a la presión en TP
(apertura) y TR (cierre)
Válvulas desbalanceadas u operadas con presión Momentos antes de abrir
Pc
Ab
Pd
Pt
Ap
Válvulas desbalanceadas u operadas con presiónMomentos después de abrir
Pc
Ab
Pd
Pt
Ap
Esta válvula requiere unincremento en la presión dela TP para abrir y unareducción en la presión de laTP para lograr el cierre.
Válvula desbalanceada operada por fluidos de la formación (presión en la TP)
Válvula desbalanceada
DIFERENCIAS
Operada por el gas de inyecciónOperada por el fluido de formación
Válvula cerrada a punto de abrir:
vgvbto
vbstbbtc
APAAPF
AAPAPF
)(
)(
st
gbt
vot PR
RPPPP
1
Válvula abierta a punto de cerrar:
bto
vbstbbtc
APF
AAPAPF
)(
)1( RPPPP stbtvct
Válvula desbalanceada operada por fluidos de la formación
Las válvulas de Bombeo Neumático se clasifican en:
Válvulas desbalanceadas.
Válvulas balanceadas.
Clasificación de las válvulas de BN
Este tipo de válvula no está influenciada por la presión enla TP cuando está en la posición cerrada o en la posiciónabierta.
La presión en la TR (Pc) actúa en el área del fuelle durantetodo el tiempo. Esto significa que la válvula cierra y abre ala misma presión (presión de domo).
La amplitud (Spread) es cero
Válvulas balanceadas (operadas por presión en la TR)
Este tipo de válvulas abren y cierran a la misma presión.
Controladas 100% por la presión de inyección.
Válvulas balanceadas (operadas por presión en la TR)
Válvulas balanceadas (operadas por presión en la TR)
Haciendo un balance de fuerzassimilar al de las válvulasdesbalanceadas, se obtienen lasecuaciones tanto de aperturacomo de cierre para las válvulasbalanceadas.
POSICIÓN POSICIÓN CERRADA ABIERTA
Pvo = Pbt
Pvc = Pbt
Válvulas balanceadas (operadas por presión en la TR)
Manga flexible, sella el domo de la válvula
Bombeo neumático intermitente
Bombeo neumático intermitente
Bombeo neumático intermitente
Bombeo neumático intermitente
Bombeo neumático intermitente
Bombeo neumático intermitente
Bombeo neumático intermitente
Básicamente existen dostipos de bombeointermitente:
Punto único de inyección.-Todo el gas se inyecta atravésde la válvula operante.
Punto múltiple de inyección.-La expansión del gas actúasobre el bache de aceite,empujándolo hacia unaválvula posterior por mediode otra válvula que seencuentra inmediatamentedebajo del bache.
Bombeo neumático intermitente
CONSIDERACIONES:
1.- Para el bombeo neumático intermitente es
básico utilizar válvulas con sección piloto
(válvula piloto), ya que se requieren
diámetros de puerto amplio.
2.- Se emplea un controlador del tiempo de
ciclo en superficie.
3.- Se emplea una válvula motora en superficie.
Válvulas para bombeo neumático intermitente
VÁLVULA PILOTO
• El puerto grande es usado para
conducir el gas cuando la válvula
abre.
• El puerto puede ser tan grande como
sea posible hacerlo mecánicamente y
no tiene que cambiarse para modificar
la amplitud.
• En esta válvula el puerto pequeño es
llamado orificio de control de la
sección de control y el puerto grande
para el suministro del gas es conocido
como orificio motriz de la válvula
motriz.
Válvulas para bombeo neumático intermitente
• La sección de control es la de una válvula desbalanceada. La presión de la
tubería de producción y de revestimiento actúan en la sección de control.
Cuando la válvula de control abre, la válvula motriz abre y cuando cierra,
la válvula motriz cierra.
• El gas fluyendo a través de la pequeña apertura de la sección de control actúa
en el pistón de la válvula motriz para abrirla.
• Cuando la válvula de control cierra, un resorte regresa la válvula motriz a la
posición cerrada.
Válvulas para bombeo neumático intermitente
Sección de control
Válvulas para bombeo neumático intermitente
CONTROLADOR DEL TIEMPO DE
CICLO:
El controlador de ciclos es un controlador
electrónico que tiene como función controlar
la apertura y cierre de la(s) válvula(s) de
control, según una programación de tiempo
predeterminada.
Existen tres tipos de controladores que
permiten controlar el ciclo de la válvula
motora de la línea de flujo y los cuales son: el
controlador de tiempo de ciclo, el controlador
de presión y el controlador electrónico.
VÁLVULA DE CONTROL O MOTORA
Es un equipo de control en superficie que opera de manera automática por uncontrolador del tiempo de ciclo de inyección de gas.
Clasificación de las válvulas
El método de descargacontinua debe ser de operaciónininterrumpida.
Las válvulas se espacian demodo que el pozo se descargapor sí mismo, controlándose elgas en la superficie.
VÁLVULA SUPERIOR
ABIERTA, 625 [psi]
SEGUNDA VÁLVULA
ABIERTA, 600 [psi]
TERCERA VÁLVULA
ABIERTA, 575 [psi]
VÁLVULA OPERANTE ABIERTA,
550 [psi]
GAS DE
INYECCIÓN
ESTRANGULADOR
AL SEPARADOR
Descarga del pozo
El aparejo de producción tiene
cuatro válvulas de BN y sus
correspondientes presiones de
operación son de 625, 600, 575
y 550 [psi].
VÁLVULA SUPERIOR ABIERTA,
625 [psi]
SEGUNDA VÁLVULA ABIERTA,
600 [psi]
TERCERA VÁLVULA ABIERTA,
575 [psi]
VÁLVULA OPERANTE ABIERTA,
550 [psi]
GAS DE
INYECCIÓN
ESTRANGULADOR
AL SEPARADOR
Descarga
Paso 1. El gas se inyecta
lentamente en el espacio
anular. Inmediatamente el
fluido de control empieza a
salir por la TP.
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
Descarga
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
Paso 2. A medida que al
espacio anular se le aplica gas
continuamente, la presión en la
TR debe subir gradualmente
para que el fluido siga
ascendiendo por la TP.
Descarga
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
Paso 3. La válvula número 1
(625 [psi]) no tarda en quedar
al descubierto, ya que el gas
pasa a la TP. Esto se observa
en la superficie por el aumento
instantáneo de la velocidad del
flujo que sale por el extremo
de la TP.
Descarga
Paso 4. La descarga del pozo
es una mezcla de gas y
líquidos, y la presión en la TR
se estabiliza a 625 [psi], que es
la presión de operación de la
válvula 1.
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
Descarga
Paso 5. La inyección de gas en
el espacio anular hace que el
nivel de líquido siga bajando
hasta que la válvula 2 (600
[psi]) queda al descubierto
debido a que el gradiente es
aligerado considerablemente por
el gas.
Descarga
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
Por ejemplo, si el fluido de
control tiene un gradiente de 0.5
[psi/pie], con la inyección de gas
puede bajar a 0.1 [psi/pie] en la
TP, con el consecuente cambio
en el gradiente de presión,
dependiendo a qué profundidad
esté la válvula 1.
Descarga
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
Paso 6. Tan pronto la válvula 2
queda descubierta, el gas entra
en ella a la profundidad de 2150
[pie]. Además, la presión en la
TR baja a 600 [psi], ya que la
válvula 2 funciona con 25 [psi]
menos que la válvula 1.
Descarga
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
CERRADA
Paso 7. El gas se
inyecta continuamente
hasta llegar a la tercera
válvula y la operación se
repite hasta llegar a la
cuarta.
Descarga
CERRADACERRADA
CERRADA
ABIERTA
ABIERTAABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
La composición de los
fluidos en la TP empieza a
cambiar. Cuando esto
ocurre, la producción de
descarga del pozo tiende a
bajar, hasta que se llega a
la válvula de operación
(cuarta válvula).
Descarga
CERRADACERRADA
CERRADA
ABIERTA
ABIERTAABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
Paso 8. Tan pronto se
llega a la válvula 4 (a
3306 [pie]), la TR se
estabiliza a 550 [psi] de
presión de operación en
la superficie y el pozo
entra en producción.
Descarga
CERRADACERRADA
CERRADA
ABIERTA
ABIERTAABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
“Application of Gas Lift to Heavy-Oil Reservoir in
Intercampo Oilfield, Venezuela”
SPE/PS-CIM/CHOA 97370
D. Hong’ en, C. Yuwen and H. Dandan
2005
Tarea 9 - Resumen artículo:
EQUIPO No.3 8 marzo 2011
Tarea 10- Resumen artículo:
EQUIPO No.4 8 marzo 2011
“Auto, Natural, or In-Situ Gas Lift Systems Explained”
SPE 104202
Adam Vasper, SPE, Schlumberger
2008
PRIMERA PARTE TEMA 2
Ab = área efectiva del fuelle, [pg2]
Ap = Av = área del asiento de la válvula, [pg2]
Pbt = presión interna del domo de la válvula a la temperatura base, [psi]
Pc = presión en la TR requerida para abrir la válvula bajo condiciones de operación, [psi]
Pd = presión interna del domo de la válvula a la temperatura de operación, [psi]
Pg = presión del gas de inyección en el espacio anular frente a la válvula, [psi]
Po = presión de apertura de la válvula en el probador a la temperatura base, [psi]
Nomenclatura
Psc = presión del gas de inyección en la superficie para
cerrar la válvula, [psi]
Pso = presión del gas de inyección en la superficie para abrir
la válvula, [psi]
Pst = presión equivalente causada por la fuerza del resorte
aplicada sobre el área (Ab - Av), [psi]
Pt = presión en la TP frente a la válvula, [psi]
Ptro = presión de apertura de la válvula en el taller, [psi]
Pvo = presión del gas de inyección frente a la válvula en el
momento de abrir, [psi]
Nomenclatura
Pvc = presión del gas de inyección frente a la válvula en el
momento de cerrar, [psi]
T = temperatura base de calibración de las válvulas en el
probador a 60 u 80 [°F]
Tv = temperatura de operación de la válvula dentro del
pozo, [°R]
Z = factor de desviación del gas utilizado en el domo de la
válvula @ Pb y T
Zv = factor de desviación del gas utilizado en el domo de la
válvula @ PbT y Tv
Nomenclatura