LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR INYECCIN DE GAS(Gas Lift)Csar ArdilaRubber Cartagena Fabin MuozRubn Senior

Junio de 2014

DEFINICINLEVANTAMIENTO ARTIFICIAL: Cualquier sistema que agrega energa a la columna de fluido con el objetivo de iniciar y mejorar la produccin por el uso de medios artificiales para incrementar el flujo de fluidos, desde pozos de produccin hacia la superficie. Los sistemas de levantamiento artificial utilizan una diversidad de principios de operacin, incluidos el bombeo mecnico, el levantamiento artificial por gas y las bombas electrosumergibles.El levantamiento artificial se necesita en aquellos pozos donde la presin del yacimiento no es suficiente para llevar los fluidos hasta la superficie y las facilidades de produccin.El fluido producido puede ser petrleo, agua o una mezcla de ambos, tpicamente incluyendo una cierta cantidad de gas.

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR INYECCIN DE GASEs un mtodo de levantamiento en el que se inyecta gas comprimido a alta presin en la tubera de produccin para reducir la presin hidrosttica de la columna de fluido. La reduccin resultante de la presin de fondo de pozo permite que los fluidos del yacimiento ingresen en el pozo con una tasa de flujo ms alta. El gas de inyeccin es transportado generalmente a travs del espacio anular existente entre la tubera de revestimiento y la tubera de produccin e ingresa en el tren de produccin a travs de una serie de vlvulas de levantamiento artificial por gas. La posicin de la vlvula de levantamiento artificial por gas, las presiones de operacin y la tasa de inyeccin de gas son determinadas por las condiciones especficas del pozo.

Ejemplificacin del sistema de levantamiento artificial Gas Lift.

HISTORIA DEL LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR INYECCIN DE GASA comienzos del siglo XVIII en Alemania para levantar el agua de los pozos por medio de la inyeccin de aire con un compresor.

En el ao 1846 se document en Norteamrica el uso de aire comprimido para levantar la produccin de petrleo.

En la dcada de los aos 1920 se tuvo en cuenta el peligro que representaba el uso de aire y que adems este causaba gran dao a los equipos de fondo (vlvulas), por tal razn decidi emplearse el uso de gas, debido a su carcter menos corrosivo y ms ligero.

HISTORIA DEL LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR INYECCIN DE GASEn Colombia se tiene registro de su utilizacin en los siguientes proyectos:

Campos La Gloria y La Gloria ubicados norte desde el ao 1994, con rediseo en el ao 19988, actualmente sigue implementndose. Campo trinidad desde el ao 1994, hasta el da presente.Campo orito se ha utilizado Plunger lift desde el ao 2001.Campo Guand desde el ao 2006.Campos Recetor y Cupiagua desde el ao 2008.Campo Lisama desde el ao 2012 hasta el presente.

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR INYECCIN DE GASVENTAJAS:Gran flexibilidad para producir con diferentes tasasPuede ser utilizado en pozos desviados usando mandriles especialesIdeal para pozos de alta relacin gas - lquido y con produccin de arenaSe pueden producir varios pozos desde una sola planta o plataformaEl equipo del subsuelo es sencillo y de bajo costoBajo costo de operacinAplicable a pozos > 10.000 pies

DESVENTAJAS:Se requiere una fuente de gas de alta presinNo es recomendable en instalaciones con revestidores muy viejos y lneas de flujo muy largas y de pequeo dimetroEl gas de inyeccin debe ser tratadoNo es aplicable en pozos de crudo viscoso y/o parafinosoSu diseo es laborioso

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS CONTINUOEs un mtodo de levantamiento artificial en el que el sistema de levantamiento por gas es operado en forma continua para sustentar la produccin de lquidos con una tasa eficiente.Alta a mediana energa.Presiones estticas mayores a 150Ipc/1000pie.Alta a mediana produccin(Mayor a 0,5 bpd/lpc)Capaces de aportar altas taza de produccin mayores a 200bpd.La produccin de inyeccin depender de la presin de gas disponible al nivel del pozo.

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS CONTINUOSe considera una extensin del mtodo de produccin por flujo natural, lo que consiste en suplir el gas de formacin mediante la inyeccin continua de gas en la columna de fluidos con la finalidad de aligerar su peso.La eficiencia de levantamiento se mide por el consumo de gas requerido para producir cada barril normal de petrleo, la mxima eficiencia se obtiene inyectando por el punto mas profundo posible (60 a 120 pies por encima del empaque superior) la tasa de inyeccin adecuada. La tasa de inyeccin de gas depender de la tasa de produccin y del aporte de gas de la formacin

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS CONTINUO

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS CONTINUOTIPOS:TUBULAR: En este tipo de LAG continuo se inyecta gas por el espacio anular existente entre la tubera de produccin y la tubera de revestimiento, y se levanta conjuntamente con los fluidos aportados por el yacimiento a travs de la tubera de produccin.

ANULAR: En este tipo de LAG continuo se inyecta gas por la tubera de produccin y se levanta conjuntamente con los fluidos aportados por el yacimiento a travs del espacio anular antes mencionado.

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS CONTINUO

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS CONTINUOCLCULO DE CAUDAL DE INYECCIN:

Qiny = (RGLt - RGLf) * ql/1000

Donde:

Qiny: Tasa de inyeccin requerida de gas, (Mpcn/d)RGLt: Relacin Gas-Lquido total, (pcn/bn)RGLf: Relacin Gas-Lquido de formacin, (pcn/bn)ql: Tasa de produccin de lquido bruta (b/d)

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS CONTINUOEs importante alcanzar la mxima profundidad de inyeccin con la presin disponible en superficie, de esa manera se aprovechar al mximo la energa del gas comprimido. Para obtener esto es necesario hacer un buen diseo de la instalacin.

Cuando se conoce el comportamiento de afluencia de la formacin productora se puede cuantificar el efecto que tiene la RGL sobre la produccin del pozo aplicando anlisis nodal y asumiendo que se puede inyectar el gas en el fondo del pozo, de esta manera se obtendrn grficos de oferta y demanda de fluidos para diferentes RGL

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS CONTINUOGrficos de oferta y demanda definidos segn la relacin gas lquido.

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS CONTINUORELACIN GAS LQUIDO:DONDE:w= Fraccin de agua y sedimento, adimensionalID= Dimetro Interno de la tubera de produccin, pulgDv= Profundidad del punto de inyeccin, piesQl= Tasa de produccin de lquido, bpdRGLgrad.min = RGL cercana a gradiente mnimo, pcn/bnCotgh(x)= Cotangente hiperblica de x, equivalente a (e2x+1)/(e2x-1)

EJERCICIODetermine la RGL correspondiente a gradiente mnimo para un pozo de 800 bpd con 50 % de A y S y 422 pcn/bn de RGLf, completado con tubera de 2 7/8 (ID= 2.441 pulg.) y que produce con LAG Continuo inyectando gas a travs de una vlvula de gas lift asentada a 7900 pies de profundidad.

Cuntos Mpcn/d de gas le recomendara inyectar a este pozo?

Respuesta:RGL grad.min = 1122 pcn/bn Qiny = 560 Mpcn/d

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS INTERMITENTEEste mtodo de levantamiento artificial, es utilizado en pozos de productividad relativamente baja, en el que el sistema de levantamiento artificial por gas es operado en forma intermitente para permitir la acumulacin de fluidos en el pozo.Mediana a baja energa.Presiones estticas menores a 150Ipc/1000pie.Mediana a baja produccin(menor a 0,3 bpd/lpc)Incapaces de aportar altas taza de produccin menores a 100bpd.

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS INTERMITENTECuando la presin esttica del yacimiento es tan baja de tal forma que no se puede obtener suficiente diferencial de presin en la arena productora para producir mediante LAG continuo, se debe utilizar el LAG Intermitente.

El LAG intermitente consiste en inyectar cclica e instantneamente un alto volumen de gas comprimido en la tubera de produccin con el propsito de desplazar, hasta la superficie, la columna de tapn de fluido que aporta la arena por encima del punto de inyeccin.

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS INTERMITENTE

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS INTERMITENTEEficiencia: Al igual que en el continuo se mide por el consumo de gas requerido para producir cada barril normal de petrleo, la eficiencia aumenta en la medida que se elige una frecuencia de ciclos que maximice la produccin diaria de petrleo y se utilice la cantidad de gas por ciclo necesaria para un levantamiento eficiente del tapn de lquido.

Ciclo de levantamiento intermitente: Es el lapso de tiempo transcurrido entre dos arribos consecutivos del tapn de lquido a la superficie.

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS INTERMITENTEInflujo: Inicialmente la vlvula operadora est cerrada, la vlvula de retencin en el fondo del pozo se encuentra abierta permitiendo al yacimiento aportar fluido hacia la tubera de produccin. El tiempo requerido para que se restaure en la tubera de produccin el tamao de tapn adecuado depende fuertemente del ndice de productividad del pozo, de la energa de la formacin productora y del dimetro de la tubera.

Levantamiento: Una vez restaurado el tapn de lquido, la presin del gas en el anular debe alcanzar a nivel de la vlvula operadora, el valor de la presin de apertura (Pod) inicindose el ciclo de inyeccin de gas en la tubera de produccin para desplazar al tapn de lquido en contra de la gravedad, parte del lquido se queda rezagado en las paredes de la tubera (liquid fallback) y cuando el tapn llega a la superficie, la alta velocidad del mismo provoca un aumento brusco de la Pwh.

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS INTERMITENTEEstabilizacin: Al cerrar la vlvula operadora por la disminucin de presin en el anular el gas remanente en la tubera se descomprime progresivamente permitiendo la entrada de los fluidos del yacimiento hacia el pozo nuevamente.

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS INTERMITENTETIPOS:INTERMITENTE CONVENCIONAL: En este tipo de LAG intermitente se utiliza el espacio interno de la tubera de produccin para el almacenamiento de los fluidos aportados por la formacin y el gas desplaza directamente al tapn de liquido en contra de la gravedad. Normalmente se utiliza cuando la presin esttica del yacimiento y/o el ndice de productividad alcanza valores bajos (aproximadamente Pws menores de las 150 lpc por cada 1000 pies e ndices menores de 0.3 bpd/lpc).

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS INTERMITENTETIPOS:LAG INTERMITENTE CON CMARA DE ACUMULACIN (CHAMBER LIFT): En este tipo de LAG intermitente se utiliza el espacio anular entre el revestidor de produccin y la tubera de produccin para el almacenamiento de los fluidos aportados por la formacin y el gas desplaza directamente al tapn de liquido inicialmente a favor de la gravedad y posteriormente en contra de dicha fuerza. Normalmente se utiliza cuando la presin esttica del yacimiento alcanza valores muy bajos, de tal magnitud (aproximadamente menores de las 100 lpc por cada 1000 pies) que con el intermitente convencional el tapn formado seria muy pequeo y por lo tanto la produccin seria casi nula.

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS INTERMITENTETIPOS:LAG INTERMITENTE CON PISTN METLICO (PLUNGER LIFT): SE utiliza el espacio interno de la tubera de produccin para el almacenamiento de los fluidos aportados por la formacin y el gas desplaza directamente un pistn metlico que sirve de interface slida entre el gas inyectado y el tapn de lquido a levantar. Se utiliza para minimizar el resbalamiento de lquido durante el levantamiento del tapn.

INSTALACINEl tipo de instalacin de levantamiento artificial que debe utilizarse en un pozo en particular, depende principalmente, de s producir por flujo continuo o intermitente y de las condiciones propias del pozo, tales como: Tipo de completacin, posible produccin de arena y conificacin de agua y/o gas. A continuacin se describen cada uno de los tipos de instalaciones:

Instalacin abiertaInstalacin SemicerradaInstalacin cerrada

INSTALACINTipos de Instalacin: Instalacin Abierta: En este tipo de instalacin, la sarta de tubera est suspendida dentro del pozo sin empacaduras. El gas se inyecta por el espacio anular tubera-revestidor y los fluidos son producidos por la tubera. La ausencia de empacaduras deja que haya comunicacin entre la tubera y el espacio anular, lo que limita este tipo de instalaciones a pozos que exhiben un buen sello de fluido. Se aplica nicamente a pozos que producirn por flujo continuo, sin embargo, es posible utilizarlas en pozos que producirn por flujo intermitente, cuando por alguna razn no se puede instalar una empacadura.

INSTALACINTipos de Instalacin: Instalacin Semicerrada: Esta instalacin es similar a la descrita anteriormente, slo que se le adiciona una empacadura que sella la comunicacin entre la tubera productora y el espacio anular. Se utiliza tanto para levantamiento por flujo continuo como intermitente.

INSTALACINTipos de Instalacin: Instalacin Cerrada: Este tipo de instalacin, es similar a la semicerrada, excepto que se instala una vlvula fija en la sarta de produccin. Esta vlvula generalmente se coloca en el fondo del pozo, aunque tambin puede ir directamente debajo de la vlvula de gas lift ms profunda. La funcin de la vlvula fija, es prevenir que la presin del gas, cuando se inyecta en la tubera, acte contra la formacin. Cuando se va a producir con flujo intermitente, debera utilizarse una vlvula fija.

PARTES DEL EQUIPOse divide entre equipos de superficie y equipos de subsuelo.

EQUIPOS DE SUPERFICIE: El equipo de superficie se encuentra constituido por la planta compresora, el sistema dedistribucin del gas de alta presin y el sistema de recoleccin de fluidos.

EQUIPOS DE SUBSUELO: Los componentes del equipo de subsuelo, en este tipo de levantamiento, son los mandriles y las vlvulas de inyeccin. La cantidad o nmero de mandriles y vlvulas requeridas depender fuertemente de la presin de inyeccin disponible.

EQUIPO DE SUPERFICIEPLANTA COMPRESORA: Es donde se realiza elprocesos de comprimir el gas de baja a alta presin. Puede ser Centrfuga (turbina) o Reciprocante (moto compresor). Recibe el gas de baja, el cual puede provenir de los pozos, lo comprime a su capacidad, lo enva como gas de alta presin a la redde distribucin y, de all, a cada pozo.

EQUIPO DE SUPERFICIESISTEMA DE DISTRIBUCIN DE GAS: La red de distribucin (la cual puede ser del tipo ramificado o poseer un mltiple de distribucin), es la encargada de transportar el gas y distribuirlo a cada pozo. La presin y el volumen de gas que llega al pozo depender de la presin y el volumen disponibles en la planta compresora, menos la prdida que se origina en el sistema de distribucin.El equipo utilizado para lamediciny el control est conformado por el registrador de dos plumas, a travs del cual se miden las presiones de inyeccin y produccin; el estrangulador ajustable, la placa orificio donde se regula y controla el gas de inyeccin, las vlvulas de bloqueo mediante las cuales se controla el contraflujo que se pueda generar.

EQUIPO DE SUPERFICIESISTEMA DE RECOLECCIN DE FLUIDOS: Est formado por las lneas de flujo, encargadas de transportar el fluido haca el separador, donde se separan la fase lquida, la cual es transportada a los tanques, y la fase gaseosa, que es enviada a la planta compresora.

EQUIPO DE MEDICIN Y CONTROL: Registradores y reguladores de flujo, vlvulas de bloqueo, etc.

EQUIPO DE SUPERFICIEDIRECTORES DE SUPERFICIE: Estos se disean para operar pozos bajo varias condiciones. Estas unidades contienen software de tiempo real con formatos men-manejados asegurar funcionamiento a tiempo, fuera de tiempo y tiempo de las ventas. Esta serie tambin incluye sensores de voltaje de batera y obligatorio cierre en rasgos.

EQUIPO DE SUBSUELOMANDRILES: En el pozo las vlvulas van instaladas en tuberas que poseen diseos especiales entre sus conexiones para sujetarlas a la profundidad deseada mandriles.

TIPOS DE MANDRILES:

MANDRIL CONVENCIONALMANDRIL CONCNTRICOMANDRIL DE BOLSILLO

EQUIPO DE SUBSUELOTIPOS:MANDRIL CONVENCIONAL: Es el primer tipo usado en la industria. Consta de un tubo con una conexin externa, en la cual se enrosca la vlvula, con protector por encima de la vlvula y otro por debajo. Para cambiar la vlvula, se debe sacar la tubera.

MANDRIL CONCNTRICO: La vlvula se coloca en el centro del mandril y toda la produccin del pozo tiene que pasar a travs de ella. No es posible correr bombas de presin niherramientas por debajo del primer mandril colocado, debido a la limitacin del rea (1 3/8 pulgadas de dimetro).

MANDRIL DE BOLSILLO: La vlvula se encuentra instalada en el interior del mandril, en un receptculo llamado bolsillo. Puede ser fijada y recuperada con una guaya fina, sin necesidad de sacar la tubera.

EQUIPO DE SUBSUELOTamao De Los Mandriles:

El tamao de los mandriles por utilizar depender del dimetro de la tubera de produccin. Los tamaos ms utilizados son:2 3/8", 2 7/8" 3 "Dependiendo del tamao de la vlvula que cada mandril es capaz de alojar, estos se clasifican en mandriles de: Serie K para vlvulas de 1 Serie M para vlvulas de 1.5

EQUIPO DE SUBSUELOVLVULAS:La vlvulas de levantamiento artificial por gas son bsicamente, reguladores de presin. Deben ser diseadas para operar en condiciones de fondo y ser capaces de inyectar el gas a la presin y volumen requeridos.El propsito de una vlvula LAG es permitir la descarga de los fluidos del pozo para lograr inyectar el gas a la profundidad determinada en el diseo, para evitar que el fluido se regrese de la tubera al espacio anular, las vlvulas poseen una vlvula de retencin en su parte inferior.

EQUIPO DE SUBSUELOTIPOS:VLVULA OPERADAS POR PRESIN DE GAS (Pg): sta acta sobre el rea del fuelle (mayor rea), por lo que esas vlvulas abren principalmente por esa presin (presin de gas)

VLVULAS OPERADAS POR PRESIN DE FLUIDO (Pp):Donde la presin del fluido del pozo acta sobre el rea del fuelle, por lo que esa presin gobierna su apertura.

En ambos tipos de vlvulas, el gas ms utilizado para cargar el fuelle es el nitrgeno, ya que es econmico, abundante, no corrosivo y de propiedades predecibles.

EQUIPO DE SUBSUELOVLVULAS:

EQUIPO DE SUBSUELOVLVULASFUERZAS QUE ACTAN SOBRE LAS VLVULAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS:

EQUIPO DE SUBSUELOFUERZAS DE APERTURA Y CIERRE DE UNA VLVULA EN EL POZO: Para una vlvula operada por presin de gas en posicin cerrada, tal como se muestra en la figura anterior, se puede establecer el siguiente balance de fuerzas en un instante antes de que abra.

Con: Fuerza de cierre = Pb*Ab Fuerzas de apertura = Pg*(Ab-Ap) + Pp*Ap

Fuerza de Cierre = Fuerzas de AperturaDonde:Pb: Presin del N2 en el fuelle o simplemente presin de fuelle, psiPg: Presin de Gas, psiPp: Presin del fluido o presin de produccin, psiAb: rea efectiva del fuelle, pulg2 (aprx: 0.77 para vlvulas de 1 y 0.31 para vlvulas de 1).Ap: rea de la puerta o asiento, pulg2

EQUIPO DE SUBSUELOFUERZAS DE APERTURA Y CIERRE DE UNA VLVULA EN EL POZO:

Entonces, Si:

En vista de que los valores de Ap y Ab son pequeos se ha simplificado la expresin anterior dividindola entre Ab, por lo que la expresin quedara:

Donde:R= Ap/Ab y se denomina relacin de reas entre la puerta y el fuelle, su valor debe ser suministrado por el fabricante de vlvulas.

Fuerza de Cierre = Fuerzas de AperturaPb*Ab = Pg*(Ab-Ap) + Pp*ApPb = Pg*(1-R) + Pp*R

EQUIPO DE SUBSUELOFUERZAS DE APERTURA Y CIERRE DE UNA VLVULA EN EL POZO:

La presin de gas requerida para abrir la vlvula (Pvo) bajo condiciones de operacin se obtiene resolviendo la ecuacin anterior para Pg, es decir

Asumiendo que la presin por debajo del vstago es la presin Pg, se puede establecer el siguiente balance un instante antes de que cierre:

El valor de Pg para que la vlvula cierre (Pvc) se obtiene resolviendo la ecuacin anterior, es decir:

Pvo = Pg = (Pb Pp*R) / (1 R)Pb*Ab = Pg*(Ab-Ap) + Pg*ApPg = Pb

DISEOEl objetivo que se persigue con el diseo de una instalacin de Levantamiento Artificial por Inyeccin de Gas es inyectar gas lo ms profundo posible, con el volumen y la presin de gas disponibles en la superficie y en las condiciones de produccin en el pozo.

DISEOLa situacin ms desfavorable se tiene cuando el pozo se encuentra lleno de fluido de Completamiento. Si se dispone de suficiente presin para transferir el fluido de completamiento del anular hacia la tubera de produccin, en forma de vaso comunicante (descarga del pozo), a travs de un hueco imaginario situado a 60 pies por encima de la empacadura (Demp-60"), solo se requerir la instalacin de un mandril con su vlvula a la mencionada profundidad, para lograr inyectar el gas lo ms profundo posible. Si esto no es posible, se deben usar vlvulas adicionales (vlvulas de descarga) por encima de la operadora.

DISEOPROCESO DE DESCARGA: Inicialmente todas las vlvulas (operadas por presin de gas) estn abiertas y cubiertas de fluido de carga. La inyeccin del gas se comienza en forma lenta para transferir gradualmente la presin del sistema en el nivel del pozo (presin de arranque) hacia el anular. De lo contrario, la accin abrasiva del fluido de completamiento podra erosionar el asiento de las vlvulas, por alta velocidad con la que circula a travs de los mismos.

PRESIN DE OPERACIN DEL SISTEMA: En la medida en que se incrementa la presin en el anular, el nivel de fluido en l va descendiendo hasta descubrir la vlvula tope. Esta regular la presin en el anular a unvalorligeramente menor que la presin de operacin del sistema.

DISEOREDUCCIN DE PRESIN: La reduccin de presin en la tubera, producida por el gas que entra a travs de la vlvula tope, permite que la descarga del pozo contine hasta descubrir la segunda vlvula. Al descubrirse esta, la tasa de gas que sale del anular hacia la tubera de produccin es mayor a la que entra por la superficie, originando una reduccin de presin del gas en el anular, que trae como consecuencia el cierre de la vlvula tope, siempre y cuando su presin de cierre en la superficie sea mayor que la presin de cierre de la segunda. El gas contina pasando por medio de la segunda vlvula hasta que se descubre la tercera y, as, sucesivamente, hasta llegar a la que quedar como operadora.

DISEOREDUCCIN DE PRESIN (Cont.):En este proceso es importante destacar que las presiones de apertura y cierre de las vlvulas deben ir disminuyendo a medida que van colocadas ms profundas en la sarta de produccin. Por otro lado, el asiento de cada vlvula debe permitir el paso del gas requerido para reducir la presin en la tubera, lo suficiente para lograr descubrir la vlvula ms profunda.

En el diseo de este tipo de instalaciones para flujo continuo, la cada de presin entre dos vlvulas consecutivas pozo abajo debe ser lo suficientemente alta para evitar la interferencia entre ellas.

DISEOA continuacin se presentan las principales caractersticas del LAG que se deben tomar en cuenta al momento de realizar el diseo, ya que de estar establecidas entre los rangos, se contempla este diseo como favorable y de viable implementacin o se descarta debido a las condiciones fsicas y mecnicas del pozo.

Profundidad:Rango tpico: 500 ft - >1000 ftRango mximo: 15000 ft

Volumen de flujo continuo: Rango tpico: (100 - 10000) BFPDRango Mximo: 3000 BFPD

Volumen de flujo intermitente.Rango tpico: (3 - 300) BFPDRango mximo: 400 BFPD

Temperatura de operacin:Rango tpico: 100 F 250 FRango mximo: 400 F

DISEO

EJERCICIODisee una instalacin de Levantamiento Artificial por Gas para flujo continuo con vlvulas operadas por presin de gas para el siguiente pozo:

Prof.yac.=10000 pies%BSW =50 Pko =1500 lpc Gfm = 0.45 lpc/pieDpack.=9960 pies RGLf.= 245 pcn/bn Pk =50 lpc qdesc = 200 bpdO.D tub.= 3 Pwh = 100 lpc Ps =50 lpc Mandril = MMATyac.=236 F qdiseo= 975 bpdPvos =30 lpc Fabric.= CamcoPws = 3000 lpc giny =0.7 Dvmn.= 500 pies RGLtotal = 1300 pcn/bn

EJERCICIOPROCEDIMIENTO DE DISEO DE LAG CONTINUO.

El procedimiento se presentar en dos etapas: 1.- Espaciamiento de mandriles 2.- Seleccin y calibracin de vlvulas.Es necesario establecer para cuantos bpd se va a realizar el diseo, y esto est en funcin de la Curva de Comportamiento o Rendimiento y la disponibilidad de gas de levantamiento para el pozo en particular.

EJERCICIO1.- ESPACIAMIENTO DE MANDRILESFije la presin de diseo de la instalacin, tambin conocida como la presin de arranque (Pko), esta presin es la mxima presin del gas disponible en el cabezal del pozo antes de arrancar la instalacin (Dato de campo).Pko = 1500 lpc (Dato)Con el valor de la Pko determine el gradiente de gas correspondiente a dicha presin: Pg@Pko.Se tiene que : Con GE del Gas =0,7 y Pko = 1500 lpc Gradiente de Gas = 40 lpc/1000 ft Determine la profundidad de la vlvula superior o tope, Dv1

Dv1 = (1500 lpc 100lpc 50 lpc) / (0,45 lpc/ft 0,04 lpc /ft) = 3293 ftFije la presin de apertura en superficie de la vlvula 1 (Pvos1), sustrayndole un diferencial de presin a la PkoPvos1 = Pko - Pk => Pvos1 = 1500 lpc 50 lpc => Pvos 1 = 1450 lpc

EJERCICIODetermine el gradiente de gas correspondiente a dicha presin Gg@Pvos1.Gg @ Pvos1 = 0,039 lpc /ft Dibuje un grfico presin vs profundidad: la curva de gradiente de gas (en el anular) con Pvos1 en superficie, la curva de gradiente dinmico del fluido en el pozo para las condiciones de produccin esperadas ( Pwh, ql, RGLtotal, %BSW, etc.), la profundidad de la empacadura superior menos 60 pies, y la profundidad Dv1.

Dv1 = 3293 ft

EJERCICIODetermine y registre la presin del gas en el anular (Pod) y del fluido del pozo (Ppd) a nivel de la vlvula a Dv1. La Ppd1 es necesario leerla del grfico mientras que para obtener la Pod1 es mejor usar la ecuacin:Pvo = Pvos1 + Gg@ Pvos1 * Dv1 Pvo = 1450 lpc + 0,039 lpc/ft * 3293 ftPvo 1 = 1578 lpcFije las presiones de apertura del resto de las vlvulas en superficie:Pvos2 = Pvos1 - Pvos Pvos2 = 1450 30 lpc = 1420 lpcPvos3 = Pvos2 - Pvos Pvos2 = 1420 30 lpc = 1390 lpcPvos4 = Pvos3 - Pvos Pvos2 = 1390 30 lpc = 1360 lpc

EJERCICIODetermine el gradiente de gas correspondiente a dicha presin Gg@Pvos1.Gg @ Pvos2 = 0,038 lpc /ft P @9900 = P sup + Gg * 9900 lpc = 1826 lpcGg @ Pvos3 = 0,037 lpc /ft P @9900 = P sup + Gg * 9900 lpc = 1756 lpcGg @ Pvos4 = 0,036 lpc /ft P @9900 = P sup + Gg * 9900 lpc = 1716 lpc

EJERCICIODetermine la profundidad del resto de las vlvulas. Por ejemplo, para la vlvula 2, Dv2, trace una recta a partir de Pp1 con gradiente igual a Gfm y extindala hasta cortar la curva de gradiente de gas correspondiente a Pvos2 (Pvos1- Ps) y repita el procedimiento con el resto de las vlvulas hasta alcanzar la profundidad de la empacadura menos 60 pies, obsrvese que para la vlvula 3 se debe extender la recta de Gfm hasta Pvos3 y as sucesivamente.

Dv1 = 3293 ft

Dv2 = 6000 ft

Dv3 = 8200 ft

Dv4 = 9900 ft

EJERCICIODetermine y registre la presin del gas en el anular y del fluido del pozo a nivel de cada mandril espaciado

Ppd1 = 430 lpc Pvo1 = Pvos1 + Gg@ Pvos1 . Dv1 = 1631 lpcPpd2 = 700 lpc Pvo2 = Pvos2 + Gg@ Pvos2 . Dv2 = 1648 lpcPpd3 = 1020 lpc Pvo3 = Pvos3 + Gg@ Pvos3 . Dv3 = 1693 lpcPpd4 = 1300 lpc Pvo4 = Pvos4 + Gg@ Pvos4 . Dv4 = 1716 lpc

EJERCICIO2. SELECCIN Y CALIBRACIN DE VLVULASQgas (Mpcnd) = (RGL - RGLf) . ql / 1000A continuacin se detalla paso a paso la seleccin y calibracin de vlvulas.

Determine para cada vlvula la presin que se genera en el fondo del pozo (Pf) y establezca si el yacimiento aporta o no aporta fluido, es decir, si Pf o igual a Pws. Para ello es necesario extender las rectas paralelas de Gfm hasta la profundidad del punto medio de las perforaciones y registrar las Pfi y compararlas con la Pws del yacimiento. En la figura anexa se observa que a partir de vlvula 3 comienza el yacimiento a aportar fluidos.

EJERCICIOCalcule a cada profundidad Dvi la RGL correspondiente al gradiente mnimo utilizando la tasa de produccin de descarga (100-200 bpd) mas la del yacimiento segn la Pf (ql=qdesc+qyac). Utilice un %BSW ponderado por volumen entre el fluido de descarga y el que aporta el yacimiento.

EJERCICIOCalcule los requerimientos de gas para cada vlvula. Para las vlvulas de descarga se utiliza la siguiente formula:Qiny= (RGLgrad.min. x ql) / 1000a = 25,53 c1 = 0,795 c3 = 0,832b = 81,10 c2 = 0,816 c4 = 0,845Rgl grad min 1 = 494 pcn /bnRgl grad min 2 = 988 pcn /bnRgl grad min 3 = 1547 pcn /bnRgl grad min 4 = 2333 pcn/bnQiny1 = (494 x 1175) / 1000 = 580 MpcnQiny2 = (988 x 1175) / 1000 = 1160 MpcnQiny3 = (1547 x 1175) / 1000 = 1817 MpcnQiny operadora= (RGLtotal - RGLform) x ql diseo) / 1000

Qiny operadora= (1300 - 245) x 975) / 1000 = 1028 Mpcn

GRACIAS!