Bombeo Mecanico y Neumatico
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1 SISTEMAS BOMBEO MECANICO (BMC) Y NEUMÁTICO (BN) INTRODUCCION El método más común para transportar fluidos de un punto a otro es impulsarlo a través de un sistema de tuberías. Las tuberías de sección circular son las más frecuentes, ya que esta forma ofrece no sólo mayor resistencia estructural sino también mayor sección transversal para el mismo perímetro exterior que cualquier otra forma. El manejo de los fluidos en superficie provenientes de un yacimiento de petróleo o gas, requieren de la aplicación de conceptos básicos relacionado con el flujo de fluidos en tuberías en sistemas sencillos y en red de tuberías, el uso de válvulas accesorios y las técnicas necesarias para diseñar y especificar equipos utilizados en operaciones de superficie. Los fluidos de un yacimiento de petróleo son transportados a los separadores, donde se separan las fases líquidas y gaseosas. El gas debe ser comprimido y tratado para su uso posterior y el líquido formado por petróleo agua y emulsiones debe ser tratado para remover el agua y luego ser bombeado para transportarlo a su destino. El propósito de este trabajo es proporcionar los conceptos básicos para el entendimiento del sistema de bombeo mecánico y neumático (gas lift). 1 OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL Familiarizarnos y obtener conocimientos acerca del sistema de Bombeo Mecánico (BMC) y Bombeo Neumático o Gas Lift (BN) como método alterno de producción para pozos de petróleo, proporcionando los conocimientos básicos de levantamiento artificial, principios de funcionamiento, componentes y herramientas de fondo y superficie, selección de equipos y accesorios así como las operaciones fundamentales que incide en la producción y que obtengan una visión integral de ambos Sistemas de Producción, además del proceso de Diseño. 1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS Dar a conocer una serie de conceptos claves relacionados con el bombeo mecánico, así como el origen, principio de funcionamiento y aplicación de este sistema de levantamiento artificial, ventajas, desventajas, como además algunos aspectos básicos de Levantamiento artificial. Instruir a nuestros compañeros de todos los equipos involucrados tanto en la parte de subsuelo, las herramientas usadas, así como en la parte de superficie, desde el concepto, funcionamiento, componentes, características, tipos y todo lo necesario para manejar los términos. Enseñar las herramientas de subsuelo más usadas para dar un buen diagnóstico sobre un pozo con algún daño en particular. Dar a conocer como se forma una carta dinamométrica, así como analizar e interpretar las diferentes formas de bombeo tanto normal como con dificultad y análisis de la falla. Conocer lo posible del bombeo mecánico y neumático
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SISTEMAS BOMBEO MECANICO (BMC) Y NEUMAacuteTICO (BN)
INTRODUCCION
El meacutetodo maacutes comuacuten para transportar fluidos de un punto a otro es impulsarlo a traveacutes de un
sistema de tuberiacuteas Las tuberiacuteas de seccioacuten circular son las maacutes frecuentes ya que esta forma ofrece
no soacutelo mayor resistencia estructural sino tambieacuten mayor seccioacuten transversal para el mismo
periacutemetro exterior que cualquier otra forma
El manejo de los fluidos en superficie provenientes de un yacimiento de petroacuteleo o gas requieren de
la aplicacioacuten de conceptos baacutesicos relacionado con el flujo de fluidos en tuberiacuteas en sistemas
sencillos y en red de tuberiacuteas el uso de vaacutelvulas accesorios y las teacutecnicas necesarias para disentildear y
especificar equipos utilizados en operaciones de superficie
Los fluidos de un yacimiento de petroacuteleo son transportados a los separadores donde se separan las
fases liacutequidas y gaseosas El gas debe ser comprimido y tratado para su uso posterior y el liacutequido
formado por petroacuteleo agua y emulsiones debe ser tratado para remover el agua y luego ser
bombeado para transportarlo a su destino
El propoacutesito de este trabajo es proporcionar los conceptos baacutesicos para el entendimiento del sistema
de bombeo mecaacutenico y neumaacutetico (gas lift)
1 OBJETIVOS
11 OBJETIVO GENERAL
Familiarizarnos y obtener conocimientos acerca del sistema de Bombeo Mecaacutenico (BMC) y
Bombeo Neumaacutetico o Gas Lift (BN) como meacutetodo alterno de produccioacuten para pozos de
petroacuteleo proporcionando los conocimientos baacutesicos de levantamiento artificial principios de
funcionamiento componentes y herramientas de fondo y superficie seleccioacuten de equipos y
accesorios asiacute como las operaciones fundamentales que incide en la produccioacuten y que obtengan
una visioacuten integral de ambos Sistemas de Produccioacuten ademaacutes del proceso de Disentildeo
12 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Dar a conocer una serie de conceptos claves relacionados con el bombeo mecaacutenico asiacute como el
origen principio de funcionamiento y aplicacioacuten de este sistema de levantamiento artificial
ventajas desventajas como ademaacutes algunos aspectos baacutesicos de Levantamiento artificial
Instruir a nuestros compantildeeros de todos los equipos involucrados tanto en la parte de subsuelo
las herramientas usadas asiacute como en la parte de superficie desde el concepto funcionamiento
componentes caracteriacutesticas tipos y todo lo necesario para manejar los teacuterminos
Ensentildear las herramientas de subsuelo maacutes usadas para dar un buen diagnoacutestico sobre un pozo
con alguacuten dantildeo en particular
Dar a conocer como se forma una carta dinamomeacutetrica asiacute como analizar e interpretar las
diferentes formas de bombeo tanto normal como con dificultad y anaacutelisis de la falla
Conocer lo posible del bombeo mecaacutenico y neumaacutetico
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2 BOMBEO MECANICO CONVENCIONAL (BMC)
21 DEFINICIOacuteN
Es uno de los meacutetodos de produccioacuten maacutes utilizados (80-90) el cual su principal caracteriacutestica es
la de utilizar una unidad de bombeo para transmitir movimiento a la bomba de subsuelo a traveacutes de
una sarta de cabillas y mediante la energiacutea suministrada por un motor Los componentes del bombeo
mecaacutenico estaacute compuesto baacutesicamente por las siguientes partes unidad de bombeo motor
(superficie) cabillas bomba de subsuelo anclas de tuberiacutea tuberiacutea de produccioacuten (subsuelo) Un
equipo de bombeo mecaacutenico (tambieacuten conocido como ldquobalanciacutenrdquo o ldquociguumlentildeardquo) produce un
movimiento de arriba hacia abajo (continuo) que impulsa una bomba sumergible en una perforacioacuten
Las bombas sumergibles bombean el petroacuteleo de manera parecida a una bomba que bombea aire a
un neumaacutetico Un motor usualmente eleacutectrico gira un par de manivelas que por su accioacuten suben y
bajan un extremo de un eje de metal El otro extremo del eje que a menudo tiene una punta curva
estaacute unido a una barra de metal que se mueve hacia arriba y hacia abajo La barra que puede tener
una longitud de cientos de metros estaacute unida a una bomba de profundidad en un pozo de petroacuteleo
El balanciacuten de produccioacuten que en apariencia y principio baacutesico de funcionamiento se asemeja al
balanciacuten de perforacioacuten a percusioacuten imparte el movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de
succioacuten que mueve el pistoacuten de la bomba colocada en la sarta de produccioacuten o de educcioacuten a cierta
profundidad del fondo del pozo
La vaacutelvula fija permite que el petroacuteleo entre al cilindro de la bomba En la carrera descendente de las
varillas la vaacutelvula fija se cierra y se abre la vaacutelvula viajera para que el petroacuteleo pase de la bomba a
la tuberiacutea de educcioacuten En la carrera ascendente la vaacutelvula viajera se cierra para mover hacia la
superficie el petroacuteleo que estaacute en la tuberiacutea y la vaacutelvula fija permite que entre petroacuteleo a la bomba
La repeticioacuten continua del movimiento ascendente y descendente (emboladas) mantiene el flujo
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hacia la superficie Como en el bombeo mecaacutenico hay que balancear el ascenso y descenso de la
sarta de varillas el contrapeso puede ubicarse en la parte trasera del mismo balanciacuten o en la
manivela Otra modalidad es el balanceo neumaacutetico cuya construccioacuten y funcionamiento de la
recaacutemara se asemeja a un amortiguador neumaacutetico generalmente va ubicado en la parte delantera
del balanciacuten Este tipo de balanceo se utiliza para bombeo profundo
211 VENTAJAS
Faacutecil de operar y de hacer mantenimiento
Se puede cambiar faacutecilmente de la rata de produccioacuten por cambio en la velocidad de bombeo o
stroke
Puede bombear el pozo a una muy baja presioacuten de entrada para obtener la maacutexima produccioacuten
Usualmente es la maacutes eficiente forma de levantamiento artificial
Se puede faacutecilmente intercambiar de unidades de superficie
212 DESVENTAJAS
Es problemaacutetico en pozos con alta desviacioacuten
No puede ser usada en pozos off shore por los grandes equipos de superficie y la limitada
capacidad de produccioacuten es comparada con otros meacutetodos
No puede funcionar con excesiva produccioacuten de arena
La eficiencia volumeacutetrica cae draacutesticamente cuando se tiene gas libre
La rata de produccioacuten cae con la profundidad comparado con otros meacutetodos de levantamiento
artificial
Es obstrusivo en aacutereas urbanas
22 EQUIPO SUPERFICIAL
La unidad de superficie de un equipo de bombeo mecaacutenico tiene por objeto transmitir la energiacutea
desde la superficie hasta la profundidad de asentamiento de la bomba de subsuelo con la finalidad de
elevar los fluidos desde el fondo hasta la superficie Estas unidades pueden ser de tipo balanciacuten o
hidraacuteulicas Los equipos que forman los equipos de superficie se explican a continuacioacuten
221 Unidad de Bombeo (Balanciacuten)
Es una maacutequina integrada cuyo objetivo es de convertir el movimiento angular del eje de un motor
o reciproco vertical a una velocidad apropiada con la finalidad de accionar la sarta de cabillas y la
bomba de subsuelo Algunas de las caracteriacutesticas de la unidad de balanciacuten son
a) La variacioacuten de la velocidad del balanciacuten con respecto a las revoluciones por minuto de la
maacutequina motriz
b) La variacioacuten de la longitud de carrera
c) La variacioacuten del contrapeso que actuacutea frente a las cargas de cabillas y fluidos del pozo
Para la seleccioacuten de un balanciacuten se debe tener los siguientes criterios de acuerdo a la productividad
y profundidad que puede tener un pozo
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Productividad
a) Los equipos deben ser capaces de manejar la produccioacuten disponible
b) Los equipos de superficie deben soportar las cargas originadas por los fluidos y equipos de
bombeo de pozo
c) Factibilidad de disponer de las condiciones de bombeo en superficie adecuada
Profundidad
a) La profundidad del pozo es un factor determinante de los esfuerzos de tensioacuten de elongacioacuten y
del peso
b) Afecta las cargas originadas por los equipos de produccioacuten del pozo
c) Grandes profundidades necesitan el empleo de bombas de subsuelo de largos recorridos
La disponibilidad de los balancines va a depender fundamentalmente sobre el disentildeo de los mismos
Los balancines sub-disentildeados limitan las condiciones del equipo de produccioacuten y en consecuencia
la tasa de produccioacuten del pozo Los balancines sobre-disentildeados poseen capacidad carga torque y
carrera estaacuten muy por encima de lo requerido y pueden resultar muchas veces antieconoacutemicos
23 EQUIPO SUBSUPERFICIAL
El equipo de sub-superficial o de subsuelo es el que constituye la parte fundamental de todo el
sistema de bombeo La API ha certificado las cabillas las tuberiacuteas de produccioacuten y bomba de
subsuelo
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Tuberiacutea de Produccioacuten
La tuberiacutea de produccioacuten tiene por objeto conducir el fluido que se esta bombeando desde el fondo
del pozo hasta la superficie En cuanto a la resistencia generalmente la tuberiacutea de produccioacuten es
menos criacutetica debido a que las presiones del pozo se han reducido considerablemente para el
momento en que el pozo es condicionado para bombear
Cabillas o Varillas de Succioacuten
La sarta de cabillas es el enlace entre la unidad de bombeo instalada en superficie y la bomba de
subsuelo Las principales funciones de las mismas en el sistema de bombeo mecaacutenico son transferir
energiacutea soportar las cargas y accionar la bomba de subsuelo Las principales caracteriacutesticas de las
cabillas son
a) Se fabrican en longitudes de 25 pies aunque tambieacuten pueden manufacturarse de 30 pies
b) Se dispone de longitudes de 1 2 3 4 6 8 10 y 12 pies denominados por lo general ldquoniples de
cabillardquo que se utilizan para complementar una longitud determinada y para mover la
localizacioacuten de los cuellos de cabillas a fin de distribuir el desgaste de la tuberiacutea de produccioacuten
c) Se fabrican en diaacutemetros de 58 34 78 1 1-18 de pulgadas
De acuerdo a las especificaciones de la API las cabillas de acero soacutelido es del tipo de cabillas maacutes
utilizado y ha sido estandarizada por la API sus extremos son forjados para acomodar las roscas un
disentildeo que desde 1926 no ha cambiado hasta la fecha Todos los efectos negativos inciden en la vida
uacutetil de las uniones de las cabillas de succioacuten y hacen que el 99 de los rompimientos por fatiga en
los pines de la cabilla lo cual es ocasionado por un incorrecto enrosque de la misma Entre las
principales fallas podemos encontrar tensioacuten fatiga y pandeo En la produccioacuten de crudos pesados
por bombeo mecaacutenico en pozos direccionales y algunos pozos verticales se presenta este tipo de
problema (pandeo) la corta duracioacuten de los cuellos y la tuberiacutea debido al movimiento reciproco-
vertical o reciprocante (exclusivo en el bombeo mecaacutenico) del cuello en contacto con la tuberiacutea
causando un desgaste o ruptura de ambas Para el pandeo (Buckling de cabillas) se deben colocar de
1 o 2 centralizadores por cabilla seguacuten sea la severidad Hay cabillas que tienen centralizadores
permanentes
Entre los tipos de cabillas que existen en el mercado estaacuten Electra Corod (continua) y fibra de
vidrio Las cabillas continuas (Corod) fueron disentildeadas sin uniones para eliminar totalmente las
fallas en el PIN (macho) y la hembra para incrementar la vida de la sarta La forma eliacuteptica permite
que una gran sarta de cabillas sea enrollada sobre rieles especiales de transporte sin dantildearlas de
manera permanente Otra ventaja de este tipo de varilla es su peso promedio maacutes liviano en
comparacioacuten a las API
Ventajas
a) La ausencia de cuellos y uniones elimina la posibilidad de fallas por desconexioacuten
b) La falta de uniones y protuberancias elimina la concentracioacuten de esfuerzos en un solo punto y
consiguiente desgaste de la unioacuten y de la tuberiacutea de produccioacuten
c) Por carecer de uniones y cuellos no se presentan los efectos de flotabilidad de cabillas
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Desventajas
a) Presentan mayores costos por pies que las cabillas convencionales
b) En pozos completados con cabillas continuas y bomba de tuberiacutea la reparacioacuten de la misma
requiere de la entrada de una cabria convencional
Anclas de Tuberiacutea
Este tipo estaacute disentildeado para ser utilizados en pozos con el propoacutesito de eliminar el estiramiento y
compresioacuten de la tuberiacutea de produccioacuten lo cual roza la sarta de cabillas y ocasiona el desgaste de
ambos Normalmente se utiliza en pozos de alta profundidad Se instala en la tuberiacutea de produccioacuten
siendo eacuteste el que absorbe la carga de la tuberiacutea Las guiacuteas de cabillas son acopladas sobre las
cabillas a diferentes profundidades dependiendo de la curvatura y de las ocurrencias anteriores de
un elevado desgaste de tuberiacutea
Bomba de Subsuelo
Es un equipo de desplazamiento positivo (reciprocante) la cual es accionada por la sarta de cabillas
desde la superficie Los componentes baacutesicos de la bomba de subsuelo son simples pero construidos
con gran precisioacuten para asegurar el intercambio de presioacuten y volumen a traveacutes de sus vaacutelvulas Los
principales componentes son el barril o camisa pistoacuten o eacutembolo 2 o 3 vaacutelvulas con sus asientos y
jaulas o retenedores de vaacutelvulas
Pintoacuten
Su funcioacuten en el sistema es bombear de manera indefinida Estaacute compuesto baacutesicamente por anillos
sellos especiales y un lubricante especial El rango de operacioacuten se encuentra en los 10K lpc y una
temperatura no mayor a los 500degF
Funciones de la Vaacutelvula
a) Secuencia de operacioacuten de la vaacutelvula viajera permite la entrada de flujo hacia el pistoacuten en su
descenso y posteriormente hacer un sello hermeacutetico en la carrera ascendente permitiendo la
salida del crudo hacia superficie
b) Secuencia de operacioacuten de la vaacutelvula fija permite el flujo de petroacuteleo hacia la bomba al iniciar
el pistoacuten su carrera ascendente y cerrar el paso el fluido dentro del sistema bomba-tuberiacutea
cuando se inicia la carrera descendente del pistoacuten
24 TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO (BALANCINES)
Balancines convencionales
Estos poseen un reductor de velocidad (engranaje) localizado en su parte posterior y un punto de
apoyo situado en la mitad de la viga
Balancines de geometriacutea avanzada
Estos poseen un reductor de velocidad en su parte delantera y un punto de apoyo localizado en la
parte posterior del balanciacuten Esta clase de unidades se clasifican en balancines mecaacutenicamente
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balanceados mediante contrapesos y por balancines balanceados por aire comprimido Los
balancines de aire comprimido son 35 maacutes pequentildeas y 40 maacutes livianas que las que usan
manivelas Se utilizan frecuentemente como unidades portaacutetiles o como unidades de prueba de pozo
(costa afuera)
25 ANALISIS COMPARATIVO DE LAS UNIDADES DE BOMBEO (DIFERENCIAS)
Unidades de Bombeo Unidades convencionales MarkII y Air- Balanced
Caracteriacutesticas de las Unidad de Bombeo
Convencional Balanceada por aire Mark II
1 Muy eficiente 1 La de menor eficiencia 1 Muy eficiente
2 Muy confiable debido a
su disentildeo simple
2 La maacutes compleja de las
unidades
2 Igual que la
convencional
3 La maacutes econoacutemica 3 La maacutes costosa 3 Moderadamente costosa
Bombeo mecaacutenico Mark II
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Contrapeso estaacutetico
Contrapeso centrifugo
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26 Cartas dinamomeacutetricas
Las cartas dinamomeacutetricas registradas en superficie en pozos producidos con Bombeo mecaacutenico
brindan informacioacuten esencial para el disentildeo y diagnoacutestico del sistema de extraccioacuten El concepto de
dinamometriacutea lleva consigo la interpretacioacuten en superficie de lo que estaacute pasando en el fondo de
pozo El uso principal de la carta dinamomeacutetrica de la bomba es el de identificar y analizar los
problemas de fondo de pozos
Carta dinamomeacutetrica de superficie
Representa la medicioacuten de las cargas en las varillas de bombeo en distintas posiciones a lo largo de
un ciclo completo de bombeo Las cargas generalmente son representadas en Libras y el
desplazamiento en pulgadas
Carta dinamomeacutetrica de la bomba (fondo)
Representa las cargas calculadas en distintas posiciones de la bomba a lo largo de un ciclo de
bombeo y representa las cargas que la bomba aplica sobre la parte inferior de la sarta de varillas de
bombeo
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11
3 SISTEMAS DE BOMBEO NEUMAacuteTICO O GAS LIFT
31 DEFINICIOacuteN
El bombeo neumaacutetico es un sistema artificial de produccioacuten utilizado en los pozos petroleros para
poder levantar los fluidos a la superficie En este sistema se utiliza gas a una presioacuten relativamente
alta (250 lbpg2
como miacutenima) para poder aligerar la columna de fluido y de este modo permitir al
pozo fluir hacia la superficie
El gas inyectado origina que la presioacuten que ejerce la carga del fluido sobre la formacioacuten disminuya
debido a la reduccioacuten dela densidad de dicho fluido y por otro lado la expansioacuten del gas inyectado
con el consecuente desplazamiento del fluido
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32 CLASIFICACION DEL BOMBEO NEUMAacuteTICO
321 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
En este meacutetodo se introduce un volumen continuo de gas a alta presioacuten por el espacio anular a la
tuberiacutea de produccioacuten para airear o aligerar la columna de fluidos hasta que la reduccioacuten de la
presioacuten de fondo permita una diferencial suficiente a traveacutes de la formacioacuten causando que el pozo
produzca al gasto deseado Para realizar esto se usa una vaacutelvula en el punto de inyeccioacuten mas
profundo con la presioacuten disponible del gas de inyeccioacuten junto con la vaacutelvula reguladora en la
superficie Este meacutetodo se usa en pozos con alto iacutendice de productividad (IP 05 bldialbpg2) y
presioacuten de fondo fluyendo relativamente alta (columna hidrostaacutetica del orden del 50 o maacutes en
relacioacuten con la profundidad del pozo)
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En pozos de este tipo la produccioacuten de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20000 bldiacutea
a traveacutes de tuberiacuteas de produccioacuten comunes Si se explota por el espacio anular es posible obtener
auacuten maacutes de 80000 bbldiacutea El diaacutemetro interior de la TP (tuberiacutea de produccioacuten) rige la cantidad de
flujo siempre y cuando el iacutendice de productividad del pozo la presioacuten de fondo fluyendo el
volumen y la presioacuten del gas de inyeccioacuten y las condiciones mecaacutenicas sean ideales
322 BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
El bombeo neumaacutetico intermitente consiste en producir perioacutedicamente determinado volumen de
aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presioacuten el gas es inyectado en la superficie al
espacio anular por medio de un regulador un interruptor o por la combinacioacuten de ambos este gas
pasa posteriormente del espacio anular a la TP a traveacutes de una vaacutelvula que va insertada en la TP
Cuando la vaacutelvula abre el fluido proveniente de la formacioacuten que se ha estado acumulando dentro
de la TP es expulsado al exterior en forma de un tapoacuten o bache de aceite a causa de la energiacutea del
gas Sin embargo debido al fenoacutemeno de ldquoresbalamientordquo del liacutequido que ocurre dentro de la
tuberiacutea de produccioacuten solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie
mientras que el resto cae al fondo del pozo integraacutendose al bache de aceite en formacioacuten Despueacutes
de que la vaacutelvula cierra transcurre un periodo de inactividad aparente en el cual la formacioacuten
productora continua aportando fluido al pozo hasta formar un determinado volumen de aceite con el
que se inicia otro ciclo
En el bombeo neumaacutetico intermitente el gas es inyectado a intervalos regulares de tal manera que
el ciclo es regulado para que coincida con la relacioacuten de fluidos que esta produciendo la formacioacuten
hacia el pozo
El bombeo neumaacutetico intermitente es usado en pozos las siguientes caracteriacutesticas
Bajo iacutendice de productividad
Baja RGL de yacimiento
Baja presioacuten de yacimiento
Bajas tasas de produccioacuten
Pozos sin produccioacuten de arena en pozos con baja presioacuten de fondo
33 CARACTERISTICAS MECANISMO Y CLASIFICACIOacuteN DE LAS VALVULAS DE
BOMBEO NEUMATICO
331 CARACTERISTICAS
Al establecer el meacutetodo de bombeo neumaacutetico (BN) se debe seleccionar el tipo de vaacutelvula
subsuperficial de acuerdo a las caracteriacutesticas propias del disentildeo de la instalacioacuten ya que estas
pueden operar en forma continua o intermitente
332 MECANISMO DE LAS VALVULAS SUBSUPERFICIALES DE BN
Los diversos fabricantes han categorizado a las vaacutelvulas de BN dependiendo de que tan sensible es
una vaacutelvula a una determinada presioacuten actuando en la TP o en la TR Generalmente son clasificadas
por el efecto que la presioacuten tiene sobre la apertura de la vaacutelvula esta sensibilidad esta determinada
por la construccioacuten del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas
Normalmente la presioacuten a la que se expone una vaacutelvula la determina el aacuterea del asiento de dicha
vaacutelvula Los principales mecanismos de las vaacutelvulas para ambos casos es decir en la tuberiacutea de
revestimiento y en la TP son los mismos y solo la nomenclatura cambia
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Las vaacutelvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios baacutesicos que son similares a los
reguladores de presioacuten
Las partes que componen una vaacutelvula de BN son
Cuerpo de la vaacutelvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte gas o una combinacioacuten de ambos)
Elemento de respuesta a una presioacuten ( fuelle de metal pistoacuten o diafragma de hule)
Elemento de transmisioacuten (diafragma de hule o vaacutestago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
333 CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO
Las vaacutelvulas de bombeo neumaacutetico se clasifican en
Vaacutelvulas balanceadas
Es la que no estaacute influenciada por la presioacuten en la tuberiacutea de produccioacuten cuando estaacute en la posicioacuten
cerrada o en la posicioacuten abierta Se observa que la presioacuten de la tuberiacutea de revestimiento actuacutea en el
aacuterea del fuelle durante todo el tiempo Esto significa que la vaacutelvula abre y cierra a la misma presioacuten
(presioacuten del domo) De acuerdo a esto la diferencia de presioacuten entre la de cierre y la de apertura es
cero
Vaacutelvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presioacuten limitado por una presioacuten superior de apertura y por una
presioacuten inferior de cierre determinada por las condiciones de trabajo del pozo es decir las vaacutelvulas
desbalanceadas se abren a una presioacuten determinada y luego se cierran con una presioacuten maacutes baja
Dentro de este grupo de vaacutelvulas tenemos las siguientes
Vaacutelvula operada por presioacuten del gas de inyeccioacuten- Generalmente se conoce como vaacutelvula de
presioacuten esta vaacutelvula es del 50 al 100 sensible a la presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento en la
posicioacuten cerrada y el 100 sensible en la posicioacuten de apertura Se requiere un aumento en presioacuten
en el espacio anular para abrir y una reduccioacuten de presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento para cerrar
la vaacutelvula
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Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
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En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
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Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
18
35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
19
37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
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Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
21
Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
2
2 BOMBEO MECANICO CONVENCIONAL (BMC)
21 DEFINICIOacuteN
Es uno de los meacutetodos de produccioacuten maacutes utilizados (80-90) el cual su principal caracteriacutestica es
la de utilizar una unidad de bombeo para transmitir movimiento a la bomba de subsuelo a traveacutes de
una sarta de cabillas y mediante la energiacutea suministrada por un motor Los componentes del bombeo
mecaacutenico estaacute compuesto baacutesicamente por las siguientes partes unidad de bombeo motor
(superficie) cabillas bomba de subsuelo anclas de tuberiacutea tuberiacutea de produccioacuten (subsuelo) Un
equipo de bombeo mecaacutenico (tambieacuten conocido como ldquobalanciacutenrdquo o ldquociguumlentildeardquo) produce un
movimiento de arriba hacia abajo (continuo) que impulsa una bomba sumergible en una perforacioacuten
Las bombas sumergibles bombean el petroacuteleo de manera parecida a una bomba que bombea aire a
un neumaacutetico Un motor usualmente eleacutectrico gira un par de manivelas que por su accioacuten suben y
bajan un extremo de un eje de metal El otro extremo del eje que a menudo tiene una punta curva
estaacute unido a una barra de metal que se mueve hacia arriba y hacia abajo La barra que puede tener
una longitud de cientos de metros estaacute unida a una bomba de profundidad en un pozo de petroacuteleo
El balanciacuten de produccioacuten que en apariencia y principio baacutesico de funcionamiento se asemeja al
balanciacuten de perforacioacuten a percusioacuten imparte el movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de
succioacuten que mueve el pistoacuten de la bomba colocada en la sarta de produccioacuten o de educcioacuten a cierta
profundidad del fondo del pozo
La vaacutelvula fija permite que el petroacuteleo entre al cilindro de la bomba En la carrera descendente de las
varillas la vaacutelvula fija se cierra y se abre la vaacutelvula viajera para que el petroacuteleo pase de la bomba a
la tuberiacutea de educcioacuten En la carrera ascendente la vaacutelvula viajera se cierra para mover hacia la
superficie el petroacuteleo que estaacute en la tuberiacutea y la vaacutelvula fija permite que entre petroacuteleo a la bomba
La repeticioacuten continua del movimiento ascendente y descendente (emboladas) mantiene el flujo
3
hacia la superficie Como en el bombeo mecaacutenico hay que balancear el ascenso y descenso de la
sarta de varillas el contrapeso puede ubicarse en la parte trasera del mismo balanciacuten o en la
manivela Otra modalidad es el balanceo neumaacutetico cuya construccioacuten y funcionamiento de la
recaacutemara se asemeja a un amortiguador neumaacutetico generalmente va ubicado en la parte delantera
del balanciacuten Este tipo de balanceo se utiliza para bombeo profundo
211 VENTAJAS
Faacutecil de operar y de hacer mantenimiento
Se puede cambiar faacutecilmente de la rata de produccioacuten por cambio en la velocidad de bombeo o
stroke
Puede bombear el pozo a una muy baja presioacuten de entrada para obtener la maacutexima produccioacuten
Usualmente es la maacutes eficiente forma de levantamiento artificial
Se puede faacutecilmente intercambiar de unidades de superficie
212 DESVENTAJAS
Es problemaacutetico en pozos con alta desviacioacuten
No puede ser usada en pozos off shore por los grandes equipos de superficie y la limitada
capacidad de produccioacuten es comparada con otros meacutetodos
No puede funcionar con excesiva produccioacuten de arena
La eficiencia volumeacutetrica cae draacutesticamente cuando se tiene gas libre
La rata de produccioacuten cae con la profundidad comparado con otros meacutetodos de levantamiento
artificial
Es obstrusivo en aacutereas urbanas
22 EQUIPO SUPERFICIAL
La unidad de superficie de un equipo de bombeo mecaacutenico tiene por objeto transmitir la energiacutea
desde la superficie hasta la profundidad de asentamiento de la bomba de subsuelo con la finalidad de
elevar los fluidos desde el fondo hasta la superficie Estas unidades pueden ser de tipo balanciacuten o
hidraacuteulicas Los equipos que forman los equipos de superficie se explican a continuacioacuten
221 Unidad de Bombeo (Balanciacuten)
Es una maacutequina integrada cuyo objetivo es de convertir el movimiento angular del eje de un motor
o reciproco vertical a una velocidad apropiada con la finalidad de accionar la sarta de cabillas y la
bomba de subsuelo Algunas de las caracteriacutesticas de la unidad de balanciacuten son
a) La variacioacuten de la velocidad del balanciacuten con respecto a las revoluciones por minuto de la
maacutequina motriz
b) La variacioacuten de la longitud de carrera
c) La variacioacuten del contrapeso que actuacutea frente a las cargas de cabillas y fluidos del pozo
Para la seleccioacuten de un balanciacuten se debe tener los siguientes criterios de acuerdo a la productividad
y profundidad que puede tener un pozo
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Productividad
a) Los equipos deben ser capaces de manejar la produccioacuten disponible
b) Los equipos de superficie deben soportar las cargas originadas por los fluidos y equipos de
bombeo de pozo
c) Factibilidad de disponer de las condiciones de bombeo en superficie adecuada
Profundidad
a) La profundidad del pozo es un factor determinante de los esfuerzos de tensioacuten de elongacioacuten y
del peso
b) Afecta las cargas originadas por los equipos de produccioacuten del pozo
c) Grandes profundidades necesitan el empleo de bombas de subsuelo de largos recorridos
La disponibilidad de los balancines va a depender fundamentalmente sobre el disentildeo de los mismos
Los balancines sub-disentildeados limitan las condiciones del equipo de produccioacuten y en consecuencia
la tasa de produccioacuten del pozo Los balancines sobre-disentildeados poseen capacidad carga torque y
carrera estaacuten muy por encima de lo requerido y pueden resultar muchas veces antieconoacutemicos
23 EQUIPO SUBSUPERFICIAL
El equipo de sub-superficial o de subsuelo es el que constituye la parte fundamental de todo el
sistema de bombeo La API ha certificado las cabillas las tuberiacuteas de produccioacuten y bomba de
subsuelo
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Tuberiacutea de Produccioacuten
La tuberiacutea de produccioacuten tiene por objeto conducir el fluido que se esta bombeando desde el fondo
del pozo hasta la superficie En cuanto a la resistencia generalmente la tuberiacutea de produccioacuten es
menos criacutetica debido a que las presiones del pozo se han reducido considerablemente para el
momento en que el pozo es condicionado para bombear
Cabillas o Varillas de Succioacuten
La sarta de cabillas es el enlace entre la unidad de bombeo instalada en superficie y la bomba de
subsuelo Las principales funciones de las mismas en el sistema de bombeo mecaacutenico son transferir
energiacutea soportar las cargas y accionar la bomba de subsuelo Las principales caracteriacutesticas de las
cabillas son
a) Se fabrican en longitudes de 25 pies aunque tambieacuten pueden manufacturarse de 30 pies
b) Se dispone de longitudes de 1 2 3 4 6 8 10 y 12 pies denominados por lo general ldquoniples de
cabillardquo que se utilizan para complementar una longitud determinada y para mover la
localizacioacuten de los cuellos de cabillas a fin de distribuir el desgaste de la tuberiacutea de produccioacuten
c) Se fabrican en diaacutemetros de 58 34 78 1 1-18 de pulgadas
De acuerdo a las especificaciones de la API las cabillas de acero soacutelido es del tipo de cabillas maacutes
utilizado y ha sido estandarizada por la API sus extremos son forjados para acomodar las roscas un
disentildeo que desde 1926 no ha cambiado hasta la fecha Todos los efectos negativos inciden en la vida
uacutetil de las uniones de las cabillas de succioacuten y hacen que el 99 de los rompimientos por fatiga en
los pines de la cabilla lo cual es ocasionado por un incorrecto enrosque de la misma Entre las
principales fallas podemos encontrar tensioacuten fatiga y pandeo En la produccioacuten de crudos pesados
por bombeo mecaacutenico en pozos direccionales y algunos pozos verticales se presenta este tipo de
problema (pandeo) la corta duracioacuten de los cuellos y la tuberiacutea debido al movimiento reciproco-
vertical o reciprocante (exclusivo en el bombeo mecaacutenico) del cuello en contacto con la tuberiacutea
causando un desgaste o ruptura de ambas Para el pandeo (Buckling de cabillas) se deben colocar de
1 o 2 centralizadores por cabilla seguacuten sea la severidad Hay cabillas que tienen centralizadores
permanentes
Entre los tipos de cabillas que existen en el mercado estaacuten Electra Corod (continua) y fibra de
vidrio Las cabillas continuas (Corod) fueron disentildeadas sin uniones para eliminar totalmente las
fallas en el PIN (macho) y la hembra para incrementar la vida de la sarta La forma eliacuteptica permite
que una gran sarta de cabillas sea enrollada sobre rieles especiales de transporte sin dantildearlas de
manera permanente Otra ventaja de este tipo de varilla es su peso promedio maacutes liviano en
comparacioacuten a las API
Ventajas
a) La ausencia de cuellos y uniones elimina la posibilidad de fallas por desconexioacuten
b) La falta de uniones y protuberancias elimina la concentracioacuten de esfuerzos en un solo punto y
consiguiente desgaste de la unioacuten y de la tuberiacutea de produccioacuten
c) Por carecer de uniones y cuellos no se presentan los efectos de flotabilidad de cabillas
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Desventajas
a) Presentan mayores costos por pies que las cabillas convencionales
b) En pozos completados con cabillas continuas y bomba de tuberiacutea la reparacioacuten de la misma
requiere de la entrada de una cabria convencional
Anclas de Tuberiacutea
Este tipo estaacute disentildeado para ser utilizados en pozos con el propoacutesito de eliminar el estiramiento y
compresioacuten de la tuberiacutea de produccioacuten lo cual roza la sarta de cabillas y ocasiona el desgaste de
ambos Normalmente se utiliza en pozos de alta profundidad Se instala en la tuberiacutea de produccioacuten
siendo eacuteste el que absorbe la carga de la tuberiacutea Las guiacuteas de cabillas son acopladas sobre las
cabillas a diferentes profundidades dependiendo de la curvatura y de las ocurrencias anteriores de
un elevado desgaste de tuberiacutea
Bomba de Subsuelo
Es un equipo de desplazamiento positivo (reciprocante) la cual es accionada por la sarta de cabillas
desde la superficie Los componentes baacutesicos de la bomba de subsuelo son simples pero construidos
con gran precisioacuten para asegurar el intercambio de presioacuten y volumen a traveacutes de sus vaacutelvulas Los
principales componentes son el barril o camisa pistoacuten o eacutembolo 2 o 3 vaacutelvulas con sus asientos y
jaulas o retenedores de vaacutelvulas
Pintoacuten
Su funcioacuten en el sistema es bombear de manera indefinida Estaacute compuesto baacutesicamente por anillos
sellos especiales y un lubricante especial El rango de operacioacuten se encuentra en los 10K lpc y una
temperatura no mayor a los 500degF
Funciones de la Vaacutelvula
a) Secuencia de operacioacuten de la vaacutelvula viajera permite la entrada de flujo hacia el pistoacuten en su
descenso y posteriormente hacer un sello hermeacutetico en la carrera ascendente permitiendo la
salida del crudo hacia superficie
b) Secuencia de operacioacuten de la vaacutelvula fija permite el flujo de petroacuteleo hacia la bomba al iniciar
el pistoacuten su carrera ascendente y cerrar el paso el fluido dentro del sistema bomba-tuberiacutea
cuando se inicia la carrera descendente del pistoacuten
24 TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO (BALANCINES)
Balancines convencionales
Estos poseen un reductor de velocidad (engranaje) localizado en su parte posterior y un punto de
apoyo situado en la mitad de la viga
Balancines de geometriacutea avanzada
Estos poseen un reductor de velocidad en su parte delantera y un punto de apoyo localizado en la
parte posterior del balanciacuten Esta clase de unidades se clasifican en balancines mecaacutenicamente
7
balanceados mediante contrapesos y por balancines balanceados por aire comprimido Los
balancines de aire comprimido son 35 maacutes pequentildeas y 40 maacutes livianas que las que usan
manivelas Se utilizan frecuentemente como unidades portaacutetiles o como unidades de prueba de pozo
(costa afuera)
25 ANALISIS COMPARATIVO DE LAS UNIDADES DE BOMBEO (DIFERENCIAS)
Unidades de Bombeo Unidades convencionales MarkII y Air- Balanced
Caracteriacutesticas de las Unidad de Bombeo
Convencional Balanceada por aire Mark II
1 Muy eficiente 1 La de menor eficiencia 1 Muy eficiente
2 Muy confiable debido a
su disentildeo simple
2 La maacutes compleja de las
unidades
2 Igual que la
convencional
3 La maacutes econoacutemica 3 La maacutes costosa 3 Moderadamente costosa
Bombeo mecaacutenico Mark II
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Contrapeso estaacutetico
Contrapeso centrifugo
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26 Cartas dinamomeacutetricas
Las cartas dinamomeacutetricas registradas en superficie en pozos producidos con Bombeo mecaacutenico
brindan informacioacuten esencial para el disentildeo y diagnoacutestico del sistema de extraccioacuten El concepto de
dinamometriacutea lleva consigo la interpretacioacuten en superficie de lo que estaacute pasando en el fondo de
pozo El uso principal de la carta dinamomeacutetrica de la bomba es el de identificar y analizar los
problemas de fondo de pozos
Carta dinamomeacutetrica de superficie
Representa la medicioacuten de las cargas en las varillas de bombeo en distintas posiciones a lo largo de
un ciclo completo de bombeo Las cargas generalmente son representadas en Libras y el
desplazamiento en pulgadas
Carta dinamomeacutetrica de la bomba (fondo)
Representa las cargas calculadas en distintas posiciones de la bomba a lo largo de un ciclo de
bombeo y representa las cargas que la bomba aplica sobre la parte inferior de la sarta de varillas de
bombeo
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11
3 SISTEMAS DE BOMBEO NEUMAacuteTICO O GAS LIFT
31 DEFINICIOacuteN
El bombeo neumaacutetico es un sistema artificial de produccioacuten utilizado en los pozos petroleros para
poder levantar los fluidos a la superficie En este sistema se utiliza gas a una presioacuten relativamente
alta (250 lbpg2
como miacutenima) para poder aligerar la columna de fluido y de este modo permitir al
pozo fluir hacia la superficie
El gas inyectado origina que la presioacuten que ejerce la carga del fluido sobre la formacioacuten disminuya
debido a la reduccioacuten dela densidad de dicho fluido y por otro lado la expansioacuten del gas inyectado
con el consecuente desplazamiento del fluido
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32 CLASIFICACION DEL BOMBEO NEUMAacuteTICO
321 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
En este meacutetodo se introduce un volumen continuo de gas a alta presioacuten por el espacio anular a la
tuberiacutea de produccioacuten para airear o aligerar la columna de fluidos hasta que la reduccioacuten de la
presioacuten de fondo permita una diferencial suficiente a traveacutes de la formacioacuten causando que el pozo
produzca al gasto deseado Para realizar esto se usa una vaacutelvula en el punto de inyeccioacuten mas
profundo con la presioacuten disponible del gas de inyeccioacuten junto con la vaacutelvula reguladora en la
superficie Este meacutetodo se usa en pozos con alto iacutendice de productividad (IP 05 bldialbpg2) y
presioacuten de fondo fluyendo relativamente alta (columna hidrostaacutetica del orden del 50 o maacutes en
relacioacuten con la profundidad del pozo)
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En pozos de este tipo la produccioacuten de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20000 bldiacutea
a traveacutes de tuberiacuteas de produccioacuten comunes Si se explota por el espacio anular es posible obtener
auacuten maacutes de 80000 bbldiacutea El diaacutemetro interior de la TP (tuberiacutea de produccioacuten) rige la cantidad de
flujo siempre y cuando el iacutendice de productividad del pozo la presioacuten de fondo fluyendo el
volumen y la presioacuten del gas de inyeccioacuten y las condiciones mecaacutenicas sean ideales
322 BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
El bombeo neumaacutetico intermitente consiste en producir perioacutedicamente determinado volumen de
aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presioacuten el gas es inyectado en la superficie al
espacio anular por medio de un regulador un interruptor o por la combinacioacuten de ambos este gas
pasa posteriormente del espacio anular a la TP a traveacutes de una vaacutelvula que va insertada en la TP
Cuando la vaacutelvula abre el fluido proveniente de la formacioacuten que se ha estado acumulando dentro
de la TP es expulsado al exterior en forma de un tapoacuten o bache de aceite a causa de la energiacutea del
gas Sin embargo debido al fenoacutemeno de ldquoresbalamientordquo del liacutequido que ocurre dentro de la
tuberiacutea de produccioacuten solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie
mientras que el resto cae al fondo del pozo integraacutendose al bache de aceite en formacioacuten Despueacutes
de que la vaacutelvula cierra transcurre un periodo de inactividad aparente en el cual la formacioacuten
productora continua aportando fluido al pozo hasta formar un determinado volumen de aceite con el
que se inicia otro ciclo
En el bombeo neumaacutetico intermitente el gas es inyectado a intervalos regulares de tal manera que
el ciclo es regulado para que coincida con la relacioacuten de fluidos que esta produciendo la formacioacuten
hacia el pozo
El bombeo neumaacutetico intermitente es usado en pozos las siguientes caracteriacutesticas
Bajo iacutendice de productividad
Baja RGL de yacimiento
Baja presioacuten de yacimiento
Bajas tasas de produccioacuten
Pozos sin produccioacuten de arena en pozos con baja presioacuten de fondo
33 CARACTERISTICAS MECANISMO Y CLASIFICACIOacuteN DE LAS VALVULAS DE
BOMBEO NEUMATICO
331 CARACTERISTICAS
Al establecer el meacutetodo de bombeo neumaacutetico (BN) se debe seleccionar el tipo de vaacutelvula
subsuperficial de acuerdo a las caracteriacutesticas propias del disentildeo de la instalacioacuten ya que estas
pueden operar en forma continua o intermitente
332 MECANISMO DE LAS VALVULAS SUBSUPERFICIALES DE BN
Los diversos fabricantes han categorizado a las vaacutelvulas de BN dependiendo de que tan sensible es
una vaacutelvula a una determinada presioacuten actuando en la TP o en la TR Generalmente son clasificadas
por el efecto que la presioacuten tiene sobre la apertura de la vaacutelvula esta sensibilidad esta determinada
por la construccioacuten del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas
Normalmente la presioacuten a la que se expone una vaacutelvula la determina el aacuterea del asiento de dicha
vaacutelvula Los principales mecanismos de las vaacutelvulas para ambos casos es decir en la tuberiacutea de
revestimiento y en la TP son los mismos y solo la nomenclatura cambia
14
Las vaacutelvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios baacutesicos que son similares a los
reguladores de presioacuten
Las partes que componen una vaacutelvula de BN son
Cuerpo de la vaacutelvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte gas o una combinacioacuten de ambos)
Elemento de respuesta a una presioacuten ( fuelle de metal pistoacuten o diafragma de hule)
Elemento de transmisioacuten (diafragma de hule o vaacutestago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
333 CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO
Las vaacutelvulas de bombeo neumaacutetico se clasifican en
Vaacutelvulas balanceadas
Es la que no estaacute influenciada por la presioacuten en la tuberiacutea de produccioacuten cuando estaacute en la posicioacuten
cerrada o en la posicioacuten abierta Se observa que la presioacuten de la tuberiacutea de revestimiento actuacutea en el
aacuterea del fuelle durante todo el tiempo Esto significa que la vaacutelvula abre y cierra a la misma presioacuten
(presioacuten del domo) De acuerdo a esto la diferencia de presioacuten entre la de cierre y la de apertura es
cero
Vaacutelvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presioacuten limitado por una presioacuten superior de apertura y por una
presioacuten inferior de cierre determinada por las condiciones de trabajo del pozo es decir las vaacutelvulas
desbalanceadas se abren a una presioacuten determinada y luego se cierran con una presioacuten maacutes baja
Dentro de este grupo de vaacutelvulas tenemos las siguientes
Vaacutelvula operada por presioacuten del gas de inyeccioacuten- Generalmente se conoce como vaacutelvula de
presioacuten esta vaacutelvula es del 50 al 100 sensible a la presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento en la
posicioacuten cerrada y el 100 sensible en la posicioacuten de apertura Se requiere un aumento en presioacuten
en el espacio anular para abrir y una reduccioacuten de presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento para cerrar
la vaacutelvula
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Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
16
En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
17
Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
18
35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
19
37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
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Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
21
Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
3
hacia la superficie Como en el bombeo mecaacutenico hay que balancear el ascenso y descenso de la
sarta de varillas el contrapeso puede ubicarse en la parte trasera del mismo balanciacuten o en la
manivela Otra modalidad es el balanceo neumaacutetico cuya construccioacuten y funcionamiento de la
recaacutemara se asemeja a un amortiguador neumaacutetico generalmente va ubicado en la parte delantera
del balanciacuten Este tipo de balanceo se utiliza para bombeo profundo
211 VENTAJAS
Faacutecil de operar y de hacer mantenimiento
Se puede cambiar faacutecilmente de la rata de produccioacuten por cambio en la velocidad de bombeo o
stroke
Puede bombear el pozo a una muy baja presioacuten de entrada para obtener la maacutexima produccioacuten
Usualmente es la maacutes eficiente forma de levantamiento artificial
Se puede faacutecilmente intercambiar de unidades de superficie
212 DESVENTAJAS
Es problemaacutetico en pozos con alta desviacioacuten
No puede ser usada en pozos off shore por los grandes equipos de superficie y la limitada
capacidad de produccioacuten es comparada con otros meacutetodos
No puede funcionar con excesiva produccioacuten de arena
La eficiencia volumeacutetrica cae draacutesticamente cuando se tiene gas libre
La rata de produccioacuten cae con la profundidad comparado con otros meacutetodos de levantamiento
artificial
Es obstrusivo en aacutereas urbanas
22 EQUIPO SUPERFICIAL
La unidad de superficie de un equipo de bombeo mecaacutenico tiene por objeto transmitir la energiacutea
desde la superficie hasta la profundidad de asentamiento de la bomba de subsuelo con la finalidad de
elevar los fluidos desde el fondo hasta la superficie Estas unidades pueden ser de tipo balanciacuten o
hidraacuteulicas Los equipos que forman los equipos de superficie se explican a continuacioacuten
221 Unidad de Bombeo (Balanciacuten)
Es una maacutequina integrada cuyo objetivo es de convertir el movimiento angular del eje de un motor
o reciproco vertical a una velocidad apropiada con la finalidad de accionar la sarta de cabillas y la
bomba de subsuelo Algunas de las caracteriacutesticas de la unidad de balanciacuten son
a) La variacioacuten de la velocidad del balanciacuten con respecto a las revoluciones por minuto de la
maacutequina motriz
b) La variacioacuten de la longitud de carrera
c) La variacioacuten del contrapeso que actuacutea frente a las cargas de cabillas y fluidos del pozo
Para la seleccioacuten de un balanciacuten se debe tener los siguientes criterios de acuerdo a la productividad
y profundidad que puede tener un pozo
4
Productividad
a) Los equipos deben ser capaces de manejar la produccioacuten disponible
b) Los equipos de superficie deben soportar las cargas originadas por los fluidos y equipos de
bombeo de pozo
c) Factibilidad de disponer de las condiciones de bombeo en superficie adecuada
Profundidad
a) La profundidad del pozo es un factor determinante de los esfuerzos de tensioacuten de elongacioacuten y
del peso
b) Afecta las cargas originadas por los equipos de produccioacuten del pozo
c) Grandes profundidades necesitan el empleo de bombas de subsuelo de largos recorridos
La disponibilidad de los balancines va a depender fundamentalmente sobre el disentildeo de los mismos
Los balancines sub-disentildeados limitan las condiciones del equipo de produccioacuten y en consecuencia
la tasa de produccioacuten del pozo Los balancines sobre-disentildeados poseen capacidad carga torque y
carrera estaacuten muy por encima de lo requerido y pueden resultar muchas veces antieconoacutemicos
23 EQUIPO SUBSUPERFICIAL
El equipo de sub-superficial o de subsuelo es el que constituye la parte fundamental de todo el
sistema de bombeo La API ha certificado las cabillas las tuberiacuteas de produccioacuten y bomba de
subsuelo
5
Tuberiacutea de Produccioacuten
La tuberiacutea de produccioacuten tiene por objeto conducir el fluido que se esta bombeando desde el fondo
del pozo hasta la superficie En cuanto a la resistencia generalmente la tuberiacutea de produccioacuten es
menos criacutetica debido a que las presiones del pozo se han reducido considerablemente para el
momento en que el pozo es condicionado para bombear
Cabillas o Varillas de Succioacuten
La sarta de cabillas es el enlace entre la unidad de bombeo instalada en superficie y la bomba de
subsuelo Las principales funciones de las mismas en el sistema de bombeo mecaacutenico son transferir
energiacutea soportar las cargas y accionar la bomba de subsuelo Las principales caracteriacutesticas de las
cabillas son
a) Se fabrican en longitudes de 25 pies aunque tambieacuten pueden manufacturarse de 30 pies
b) Se dispone de longitudes de 1 2 3 4 6 8 10 y 12 pies denominados por lo general ldquoniples de
cabillardquo que se utilizan para complementar una longitud determinada y para mover la
localizacioacuten de los cuellos de cabillas a fin de distribuir el desgaste de la tuberiacutea de produccioacuten
c) Se fabrican en diaacutemetros de 58 34 78 1 1-18 de pulgadas
De acuerdo a las especificaciones de la API las cabillas de acero soacutelido es del tipo de cabillas maacutes
utilizado y ha sido estandarizada por la API sus extremos son forjados para acomodar las roscas un
disentildeo que desde 1926 no ha cambiado hasta la fecha Todos los efectos negativos inciden en la vida
uacutetil de las uniones de las cabillas de succioacuten y hacen que el 99 de los rompimientos por fatiga en
los pines de la cabilla lo cual es ocasionado por un incorrecto enrosque de la misma Entre las
principales fallas podemos encontrar tensioacuten fatiga y pandeo En la produccioacuten de crudos pesados
por bombeo mecaacutenico en pozos direccionales y algunos pozos verticales se presenta este tipo de
problema (pandeo) la corta duracioacuten de los cuellos y la tuberiacutea debido al movimiento reciproco-
vertical o reciprocante (exclusivo en el bombeo mecaacutenico) del cuello en contacto con la tuberiacutea
causando un desgaste o ruptura de ambas Para el pandeo (Buckling de cabillas) se deben colocar de
1 o 2 centralizadores por cabilla seguacuten sea la severidad Hay cabillas que tienen centralizadores
permanentes
Entre los tipos de cabillas que existen en el mercado estaacuten Electra Corod (continua) y fibra de
vidrio Las cabillas continuas (Corod) fueron disentildeadas sin uniones para eliminar totalmente las
fallas en el PIN (macho) y la hembra para incrementar la vida de la sarta La forma eliacuteptica permite
que una gran sarta de cabillas sea enrollada sobre rieles especiales de transporte sin dantildearlas de
manera permanente Otra ventaja de este tipo de varilla es su peso promedio maacutes liviano en
comparacioacuten a las API
Ventajas
a) La ausencia de cuellos y uniones elimina la posibilidad de fallas por desconexioacuten
b) La falta de uniones y protuberancias elimina la concentracioacuten de esfuerzos en un solo punto y
consiguiente desgaste de la unioacuten y de la tuberiacutea de produccioacuten
c) Por carecer de uniones y cuellos no se presentan los efectos de flotabilidad de cabillas
6
Desventajas
a) Presentan mayores costos por pies que las cabillas convencionales
b) En pozos completados con cabillas continuas y bomba de tuberiacutea la reparacioacuten de la misma
requiere de la entrada de una cabria convencional
Anclas de Tuberiacutea
Este tipo estaacute disentildeado para ser utilizados en pozos con el propoacutesito de eliminar el estiramiento y
compresioacuten de la tuberiacutea de produccioacuten lo cual roza la sarta de cabillas y ocasiona el desgaste de
ambos Normalmente se utiliza en pozos de alta profundidad Se instala en la tuberiacutea de produccioacuten
siendo eacuteste el que absorbe la carga de la tuberiacutea Las guiacuteas de cabillas son acopladas sobre las
cabillas a diferentes profundidades dependiendo de la curvatura y de las ocurrencias anteriores de
un elevado desgaste de tuberiacutea
Bomba de Subsuelo
Es un equipo de desplazamiento positivo (reciprocante) la cual es accionada por la sarta de cabillas
desde la superficie Los componentes baacutesicos de la bomba de subsuelo son simples pero construidos
con gran precisioacuten para asegurar el intercambio de presioacuten y volumen a traveacutes de sus vaacutelvulas Los
principales componentes son el barril o camisa pistoacuten o eacutembolo 2 o 3 vaacutelvulas con sus asientos y
jaulas o retenedores de vaacutelvulas
Pintoacuten
Su funcioacuten en el sistema es bombear de manera indefinida Estaacute compuesto baacutesicamente por anillos
sellos especiales y un lubricante especial El rango de operacioacuten se encuentra en los 10K lpc y una
temperatura no mayor a los 500degF
Funciones de la Vaacutelvula
a) Secuencia de operacioacuten de la vaacutelvula viajera permite la entrada de flujo hacia el pistoacuten en su
descenso y posteriormente hacer un sello hermeacutetico en la carrera ascendente permitiendo la
salida del crudo hacia superficie
b) Secuencia de operacioacuten de la vaacutelvula fija permite el flujo de petroacuteleo hacia la bomba al iniciar
el pistoacuten su carrera ascendente y cerrar el paso el fluido dentro del sistema bomba-tuberiacutea
cuando se inicia la carrera descendente del pistoacuten
24 TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO (BALANCINES)
Balancines convencionales
Estos poseen un reductor de velocidad (engranaje) localizado en su parte posterior y un punto de
apoyo situado en la mitad de la viga
Balancines de geometriacutea avanzada
Estos poseen un reductor de velocidad en su parte delantera y un punto de apoyo localizado en la
parte posterior del balanciacuten Esta clase de unidades se clasifican en balancines mecaacutenicamente
7
balanceados mediante contrapesos y por balancines balanceados por aire comprimido Los
balancines de aire comprimido son 35 maacutes pequentildeas y 40 maacutes livianas que las que usan
manivelas Se utilizan frecuentemente como unidades portaacutetiles o como unidades de prueba de pozo
(costa afuera)
25 ANALISIS COMPARATIVO DE LAS UNIDADES DE BOMBEO (DIFERENCIAS)
Unidades de Bombeo Unidades convencionales MarkII y Air- Balanced
Caracteriacutesticas de las Unidad de Bombeo
Convencional Balanceada por aire Mark II
1 Muy eficiente 1 La de menor eficiencia 1 Muy eficiente
2 Muy confiable debido a
su disentildeo simple
2 La maacutes compleja de las
unidades
2 Igual que la
convencional
3 La maacutes econoacutemica 3 La maacutes costosa 3 Moderadamente costosa
Bombeo mecaacutenico Mark II
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Contrapeso estaacutetico
Contrapeso centrifugo
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26 Cartas dinamomeacutetricas
Las cartas dinamomeacutetricas registradas en superficie en pozos producidos con Bombeo mecaacutenico
brindan informacioacuten esencial para el disentildeo y diagnoacutestico del sistema de extraccioacuten El concepto de
dinamometriacutea lleva consigo la interpretacioacuten en superficie de lo que estaacute pasando en el fondo de
pozo El uso principal de la carta dinamomeacutetrica de la bomba es el de identificar y analizar los
problemas de fondo de pozos
Carta dinamomeacutetrica de superficie
Representa la medicioacuten de las cargas en las varillas de bombeo en distintas posiciones a lo largo de
un ciclo completo de bombeo Las cargas generalmente son representadas en Libras y el
desplazamiento en pulgadas
Carta dinamomeacutetrica de la bomba (fondo)
Representa las cargas calculadas en distintas posiciones de la bomba a lo largo de un ciclo de
bombeo y representa las cargas que la bomba aplica sobre la parte inferior de la sarta de varillas de
bombeo
10
11
3 SISTEMAS DE BOMBEO NEUMAacuteTICO O GAS LIFT
31 DEFINICIOacuteN
El bombeo neumaacutetico es un sistema artificial de produccioacuten utilizado en los pozos petroleros para
poder levantar los fluidos a la superficie En este sistema se utiliza gas a una presioacuten relativamente
alta (250 lbpg2
como miacutenima) para poder aligerar la columna de fluido y de este modo permitir al
pozo fluir hacia la superficie
El gas inyectado origina que la presioacuten que ejerce la carga del fluido sobre la formacioacuten disminuya
debido a la reduccioacuten dela densidad de dicho fluido y por otro lado la expansioacuten del gas inyectado
con el consecuente desplazamiento del fluido
12
32 CLASIFICACION DEL BOMBEO NEUMAacuteTICO
321 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
En este meacutetodo se introduce un volumen continuo de gas a alta presioacuten por el espacio anular a la
tuberiacutea de produccioacuten para airear o aligerar la columna de fluidos hasta que la reduccioacuten de la
presioacuten de fondo permita una diferencial suficiente a traveacutes de la formacioacuten causando que el pozo
produzca al gasto deseado Para realizar esto se usa una vaacutelvula en el punto de inyeccioacuten mas
profundo con la presioacuten disponible del gas de inyeccioacuten junto con la vaacutelvula reguladora en la
superficie Este meacutetodo se usa en pozos con alto iacutendice de productividad (IP 05 bldialbpg2) y
presioacuten de fondo fluyendo relativamente alta (columna hidrostaacutetica del orden del 50 o maacutes en
relacioacuten con la profundidad del pozo)
13
En pozos de este tipo la produccioacuten de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20000 bldiacutea
a traveacutes de tuberiacuteas de produccioacuten comunes Si se explota por el espacio anular es posible obtener
auacuten maacutes de 80000 bbldiacutea El diaacutemetro interior de la TP (tuberiacutea de produccioacuten) rige la cantidad de
flujo siempre y cuando el iacutendice de productividad del pozo la presioacuten de fondo fluyendo el
volumen y la presioacuten del gas de inyeccioacuten y las condiciones mecaacutenicas sean ideales
322 BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
El bombeo neumaacutetico intermitente consiste en producir perioacutedicamente determinado volumen de
aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presioacuten el gas es inyectado en la superficie al
espacio anular por medio de un regulador un interruptor o por la combinacioacuten de ambos este gas
pasa posteriormente del espacio anular a la TP a traveacutes de una vaacutelvula que va insertada en la TP
Cuando la vaacutelvula abre el fluido proveniente de la formacioacuten que se ha estado acumulando dentro
de la TP es expulsado al exterior en forma de un tapoacuten o bache de aceite a causa de la energiacutea del
gas Sin embargo debido al fenoacutemeno de ldquoresbalamientordquo del liacutequido que ocurre dentro de la
tuberiacutea de produccioacuten solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie
mientras que el resto cae al fondo del pozo integraacutendose al bache de aceite en formacioacuten Despueacutes
de que la vaacutelvula cierra transcurre un periodo de inactividad aparente en el cual la formacioacuten
productora continua aportando fluido al pozo hasta formar un determinado volumen de aceite con el
que se inicia otro ciclo
En el bombeo neumaacutetico intermitente el gas es inyectado a intervalos regulares de tal manera que
el ciclo es regulado para que coincida con la relacioacuten de fluidos que esta produciendo la formacioacuten
hacia el pozo
El bombeo neumaacutetico intermitente es usado en pozos las siguientes caracteriacutesticas
Bajo iacutendice de productividad
Baja RGL de yacimiento
Baja presioacuten de yacimiento
Bajas tasas de produccioacuten
Pozos sin produccioacuten de arena en pozos con baja presioacuten de fondo
33 CARACTERISTICAS MECANISMO Y CLASIFICACIOacuteN DE LAS VALVULAS DE
BOMBEO NEUMATICO
331 CARACTERISTICAS
Al establecer el meacutetodo de bombeo neumaacutetico (BN) se debe seleccionar el tipo de vaacutelvula
subsuperficial de acuerdo a las caracteriacutesticas propias del disentildeo de la instalacioacuten ya que estas
pueden operar en forma continua o intermitente
332 MECANISMO DE LAS VALVULAS SUBSUPERFICIALES DE BN
Los diversos fabricantes han categorizado a las vaacutelvulas de BN dependiendo de que tan sensible es
una vaacutelvula a una determinada presioacuten actuando en la TP o en la TR Generalmente son clasificadas
por el efecto que la presioacuten tiene sobre la apertura de la vaacutelvula esta sensibilidad esta determinada
por la construccioacuten del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas
Normalmente la presioacuten a la que se expone una vaacutelvula la determina el aacuterea del asiento de dicha
vaacutelvula Los principales mecanismos de las vaacutelvulas para ambos casos es decir en la tuberiacutea de
revestimiento y en la TP son los mismos y solo la nomenclatura cambia
14
Las vaacutelvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios baacutesicos que son similares a los
reguladores de presioacuten
Las partes que componen una vaacutelvula de BN son
Cuerpo de la vaacutelvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte gas o una combinacioacuten de ambos)
Elemento de respuesta a una presioacuten ( fuelle de metal pistoacuten o diafragma de hule)
Elemento de transmisioacuten (diafragma de hule o vaacutestago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
333 CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO
Las vaacutelvulas de bombeo neumaacutetico se clasifican en
Vaacutelvulas balanceadas
Es la que no estaacute influenciada por la presioacuten en la tuberiacutea de produccioacuten cuando estaacute en la posicioacuten
cerrada o en la posicioacuten abierta Se observa que la presioacuten de la tuberiacutea de revestimiento actuacutea en el
aacuterea del fuelle durante todo el tiempo Esto significa que la vaacutelvula abre y cierra a la misma presioacuten
(presioacuten del domo) De acuerdo a esto la diferencia de presioacuten entre la de cierre y la de apertura es
cero
Vaacutelvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presioacuten limitado por una presioacuten superior de apertura y por una
presioacuten inferior de cierre determinada por las condiciones de trabajo del pozo es decir las vaacutelvulas
desbalanceadas se abren a una presioacuten determinada y luego se cierran con una presioacuten maacutes baja
Dentro de este grupo de vaacutelvulas tenemos las siguientes
Vaacutelvula operada por presioacuten del gas de inyeccioacuten- Generalmente se conoce como vaacutelvula de
presioacuten esta vaacutelvula es del 50 al 100 sensible a la presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento en la
posicioacuten cerrada y el 100 sensible en la posicioacuten de apertura Se requiere un aumento en presioacuten
en el espacio anular para abrir y una reduccioacuten de presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento para cerrar
la vaacutelvula
15
Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
16
En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
17
Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
18
35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
19
37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
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Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
21
Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
4
Productividad
a) Los equipos deben ser capaces de manejar la produccioacuten disponible
b) Los equipos de superficie deben soportar las cargas originadas por los fluidos y equipos de
bombeo de pozo
c) Factibilidad de disponer de las condiciones de bombeo en superficie adecuada
Profundidad
a) La profundidad del pozo es un factor determinante de los esfuerzos de tensioacuten de elongacioacuten y
del peso
b) Afecta las cargas originadas por los equipos de produccioacuten del pozo
c) Grandes profundidades necesitan el empleo de bombas de subsuelo de largos recorridos
La disponibilidad de los balancines va a depender fundamentalmente sobre el disentildeo de los mismos
Los balancines sub-disentildeados limitan las condiciones del equipo de produccioacuten y en consecuencia
la tasa de produccioacuten del pozo Los balancines sobre-disentildeados poseen capacidad carga torque y
carrera estaacuten muy por encima de lo requerido y pueden resultar muchas veces antieconoacutemicos
23 EQUIPO SUBSUPERFICIAL
El equipo de sub-superficial o de subsuelo es el que constituye la parte fundamental de todo el
sistema de bombeo La API ha certificado las cabillas las tuberiacuteas de produccioacuten y bomba de
subsuelo
5
Tuberiacutea de Produccioacuten
La tuberiacutea de produccioacuten tiene por objeto conducir el fluido que se esta bombeando desde el fondo
del pozo hasta la superficie En cuanto a la resistencia generalmente la tuberiacutea de produccioacuten es
menos criacutetica debido a que las presiones del pozo se han reducido considerablemente para el
momento en que el pozo es condicionado para bombear
Cabillas o Varillas de Succioacuten
La sarta de cabillas es el enlace entre la unidad de bombeo instalada en superficie y la bomba de
subsuelo Las principales funciones de las mismas en el sistema de bombeo mecaacutenico son transferir
energiacutea soportar las cargas y accionar la bomba de subsuelo Las principales caracteriacutesticas de las
cabillas son
a) Se fabrican en longitudes de 25 pies aunque tambieacuten pueden manufacturarse de 30 pies
b) Se dispone de longitudes de 1 2 3 4 6 8 10 y 12 pies denominados por lo general ldquoniples de
cabillardquo que se utilizan para complementar una longitud determinada y para mover la
localizacioacuten de los cuellos de cabillas a fin de distribuir el desgaste de la tuberiacutea de produccioacuten
c) Se fabrican en diaacutemetros de 58 34 78 1 1-18 de pulgadas
De acuerdo a las especificaciones de la API las cabillas de acero soacutelido es del tipo de cabillas maacutes
utilizado y ha sido estandarizada por la API sus extremos son forjados para acomodar las roscas un
disentildeo que desde 1926 no ha cambiado hasta la fecha Todos los efectos negativos inciden en la vida
uacutetil de las uniones de las cabillas de succioacuten y hacen que el 99 de los rompimientos por fatiga en
los pines de la cabilla lo cual es ocasionado por un incorrecto enrosque de la misma Entre las
principales fallas podemos encontrar tensioacuten fatiga y pandeo En la produccioacuten de crudos pesados
por bombeo mecaacutenico en pozos direccionales y algunos pozos verticales se presenta este tipo de
problema (pandeo) la corta duracioacuten de los cuellos y la tuberiacutea debido al movimiento reciproco-
vertical o reciprocante (exclusivo en el bombeo mecaacutenico) del cuello en contacto con la tuberiacutea
causando un desgaste o ruptura de ambas Para el pandeo (Buckling de cabillas) se deben colocar de
1 o 2 centralizadores por cabilla seguacuten sea la severidad Hay cabillas que tienen centralizadores
permanentes
Entre los tipos de cabillas que existen en el mercado estaacuten Electra Corod (continua) y fibra de
vidrio Las cabillas continuas (Corod) fueron disentildeadas sin uniones para eliminar totalmente las
fallas en el PIN (macho) y la hembra para incrementar la vida de la sarta La forma eliacuteptica permite
que una gran sarta de cabillas sea enrollada sobre rieles especiales de transporte sin dantildearlas de
manera permanente Otra ventaja de este tipo de varilla es su peso promedio maacutes liviano en
comparacioacuten a las API
Ventajas
a) La ausencia de cuellos y uniones elimina la posibilidad de fallas por desconexioacuten
b) La falta de uniones y protuberancias elimina la concentracioacuten de esfuerzos en un solo punto y
consiguiente desgaste de la unioacuten y de la tuberiacutea de produccioacuten
c) Por carecer de uniones y cuellos no se presentan los efectos de flotabilidad de cabillas
6
Desventajas
a) Presentan mayores costos por pies que las cabillas convencionales
b) En pozos completados con cabillas continuas y bomba de tuberiacutea la reparacioacuten de la misma
requiere de la entrada de una cabria convencional
Anclas de Tuberiacutea
Este tipo estaacute disentildeado para ser utilizados en pozos con el propoacutesito de eliminar el estiramiento y
compresioacuten de la tuberiacutea de produccioacuten lo cual roza la sarta de cabillas y ocasiona el desgaste de
ambos Normalmente se utiliza en pozos de alta profundidad Se instala en la tuberiacutea de produccioacuten
siendo eacuteste el que absorbe la carga de la tuberiacutea Las guiacuteas de cabillas son acopladas sobre las
cabillas a diferentes profundidades dependiendo de la curvatura y de las ocurrencias anteriores de
un elevado desgaste de tuberiacutea
Bomba de Subsuelo
Es un equipo de desplazamiento positivo (reciprocante) la cual es accionada por la sarta de cabillas
desde la superficie Los componentes baacutesicos de la bomba de subsuelo son simples pero construidos
con gran precisioacuten para asegurar el intercambio de presioacuten y volumen a traveacutes de sus vaacutelvulas Los
principales componentes son el barril o camisa pistoacuten o eacutembolo 2 o 3 vaacutelvulas con sus asientos y
jaulas o retenedores de vaacutelvulas
Pintoacuten
Su funcioacuten en el sistema es bombear de manera indefinida Estaacute compuesto baacutesicamente por anillos
sellos especiales y un lubricante especial El rango de operacioacuten se encuentra en los 10K lpc y una
temperatura no mayor a los 500degF
Funciones de la Vaacutelvula
a) Secuencia de operacioacuten de la vaacutelvula viajera permite la entrada de flujo hacia el pistoacuten en su
descenso y posteriormente hacer un sello hermeacutetico en la carrera ascendente permitiendo la
salida del crudo hacia superficie
b) Secuencia de operacioacuten de la vaacutelvula fija permite el flujo de petroacuteleo hacia la bomba al iniciar
el pistoacuten su carrera ascendente y cerrar el paso el fluido dentro del sistema bomba-tuberiacutea
cuando se inicia la carrera descendente del pistoacuten
24 TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO (BALANCINES)
Balancines convencionales
Estos poseen un reductor de velocidad (engranaje) localizado en su parte posterior y un punto de
apoyo situado en la mitad de la viga
Balancines de geometriacutea avanzada
Estos poseen un reductor de velocidad en su parte delantera y un punto de apoyo localizado en la
parte posterior del balanciacuten Esta clase de unidades se clasifican en balancines mecaacutenicamente
7
balanceados mediante contrapesos y por balancines balanceados por aire comprimido Los
balancines de aire comprimido son 35 maacutes pequentildeas y 40 maacutes livianas que las que usan
manivelas Se utilizan frecuentemente como unidades portaacutetiles o como unidades de prueba de pozo
(costa afuera)
25 ANALISIS COMPARATIVO DE LAS UNIDADES DE BOMBEO (DIFERENCIAS)
Unidades de Bombeo Unidades convencionales MarkII y Air- Balanced
Caracteriacutesticas de las Unidad de Bombeo
Convencional Balanceada por aire Mark II
1 Muy eficiente 1 La de menor eficiencia 1 Muy eficiente
2 Muy confiable debido a
su disentildeo simple
2 La maacutes compleja de las
unidades
2 Igual que la
convencional
3 La maacutes econoacutemica 3 La maacutes costosa 3 Moderadamente costosa
Bombeo mecaacutenico Mark II
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Contrapeso estaacutetico
Contrapeso centrifugo
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26 Cartas dinamomeacutetricas
Las cartas dinamomeacutetricas registradas en superficie en pozos producidos con Bombeo mecaacutenico
brindan informacioacuten esencial para el disentildeo y diagnoacutestico del sistema de extraccioacuten El concepto de
dinamometriacutea lleva consigo la interpretacioacuten en superficie de lo que estaacute pasando en el fondo de
pozo El uso principal de la carta dinamomeacutetrica de la bomba es el de identificar y analizar los
problemas de fondo de pozos
Carta dinamomeacutetrica de superficie
Representa la medicioacuten de las cargas en las varillas de bombeo en distintas posiciones a lo largo de
un ciclo completo de bombeo Las cargas generalmente son representadas en Libras y el
desplazamiento en pulgadas
Carta dinamomeacutetrica de la bomba (fondo)
Representa las cargas calculadas en distintas posiciones de la bomba a lo largo de un ciclo de
bombeo y representa las cargas que la bomba aplica sobre la parte inferior de la sarta de varillas de
bombeo
10
11
3 SISTEMAS DE BOMBEO NEUMAacuteTICO O GAS LIFT
31 DEFINICIOacuteN
El bombeo neumaacutetico es un sistema artificial de produccioacuten utilizado en los pozos petroleros para
poder levantar los fluidos a la superficie En este sistema se utiliza gas a una presioacuten relativamente
alta (250 lbpg2
como miacutenima) para poder aligerar la columna de fluido y de este modo permitir al
pozo fluir hacia la superficie
El gas inyectado origina que la presioacuten que ejerce la carga del fluido sobre la formacioacuten disminuya
debido a la reduccioacuten dela densidad de dicho fluido y por otro lado la expansioacuten del gas inyectado
con el consecuente desplazamiento del fluido
12
32 CLASIFICACION DEL BOMBEO NEUMAacuteTICO
321 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
En este meacutetodo se introduce un volumen continuo de gas a alta presioacuten por el espacio anular a la
tuberiacutea de produccioacuten para airear o aligerar la columna de fluidos hasta que la reduccioacuten de la
presioacuten de fondo permita una diferencial suficiente a traveacutes de la formacioacuten causando que el pozo
produzca al gasto deseado Para realizar esto se usa una vaacutelvula en el punto de inyeccioacuten mas
profundo con la presioacuten disponible del gas de inyeccioacuten junto con la vaacutelvula reguladora en la
superficie Este meacutetodo se usa en pozos con alto iacutendice de productividad (IP 05 bldialbpg2) y
presioacuten de fondo fluyendo relativamente alta (columna hidrostaacutetica del orden del 50 o maacutes en
relacioacuten con la profundidad del pozo)
13
En pozos de este tipo la produccioacuten de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20000 bldiacutea
a traveacutes de tuberiacuteas de produccioacuten comunes Si se explota por el espacio anular es posible obtener
auacuten maacutes de 80000 bbldiacutea El diaacutemetro interior de la TP (tuberiacutea de produccioacuten) rige la cantidad de
flujo siempre y cuando el iacutendice de productividad del pozo la presioacuten de fondo fluyendo el
volumen y la presioacuten del gas de inyeccioacuten y las condiciones mecaacutenicas sean ideales
322 BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
El bombeo neumaacutetico intermitente consiste en producir perioacutedicamente determinado volumen de
aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presioacuten el gas es inyectado en la superficie al
espacio anular por medio de un regulador un interruptor o por la combinacioacuten de ambos este gas
pasa posteriormente del espacio anular a la TP a traveacutes de una vaacutelvula que va insertada en la TP
Cuando la vaacutelvula abre el fluido proveniente de la formacioacuten que se ha estado acumulando dentro
de la TP es expulsado al exterior en forma de un tapoacuten o bache de aceite a causa de la energiacutea del
gas Sin embargo debido al fenoacutemeno de ldquoresbalamientordquo del liacutequido que ocurre dentro de la
tuberiacutea de produccioacuten solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie
mientras que el resto cae al fondo del pozo integraacutendose al bache de aceite en formacioacuten Despueacutes
de que la vaacutelvula cierra transcurre un periodo de inactividad aparente en el cual la formacioacuten
productora continua aportando fluido al pozo hasta formar un determinado volumen de aceite con el
que se inicia otro ciclo
En el bombeo neumaacutetico intermitente el gas es inyectado a intervalos regulares de tal manera que
el ciclo es regulado para que coincida con la relacioacuten de fluidos que esta produciendo la formacioacuten
hacia el pozo
El bombeo neumaacutetico intermitente es usado en pozos las siguientes caracteriacutesticas
Bajo iacutendice de productividad
Baja RGL de yacimiento
Baja presioacuten de yacimiento
Bajas tasas de produccioacuten
Pozos sin produccioacuten de arena en pozos con baja presioacuten de fondo
33 CARACTERISTICAS MECANISMO Y CLASIFICACIOacuteN DE LAS VALVULAS DE
BOMBEO NEUMATICO
331 CARACTERISTICAS
Al establecer el meacutetodo de bombeo neumaacutetico (BN) se debe seleccionar el tipo de vaacutelvula
subsuperficial de acuerdo a las caracteriacutesticas propias del disentildeo de la instalacioacuten ya que estas
pueden operar en forma continua o intermitente
332 MECANISMO DE LAS VALVULAS SUBSUPERFICIALES DE BN
Los diversos fabricantes han categorizado a las vaacutelvulas de BN dependiendo de que tan sensible es
una vaacutelvula a una determinada presioacuten actuando en la TP o en la TR Generalmente son clasificadas
por el efecto que la presioacuten tiene sobre la apertura de la vaacutelvula esta sensibilidad esta determinada
por la construccioacuten del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas
Normalmente la presioacuten a la que se expone una vaacutelvula la determina el aacuterea del asiento de dicha
vaacutelvula Los principales mecanismos de las vaacutelvulas para ambos casos es decir en la tuberiacutea de
revestimiento y en la TP son los mismos y solo la nomenclatura cambia
14
Las vaacutelvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios baacutesicos que son similares a los
reguladores de presioacuten
Las partes que componen una vaacutelvula de BN son
Cuerpo de la vaacutelvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte gas o una combinacioacuten de ambos)
Elemento de respuesta a una presioacuten ( fuelle de metal pistoacuten o diafragma de hule)
Elemento de transmisioacuten (diafragma de hule o vaacutestago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
333 CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO
Las vaacutelvulas de bombeo neumaacutetico se clasifican en
Vaacutelvulas balanceadas
Es la que no estaacute influenciada por la presioacuten en la tuberiacutea de produccioacuten cuando estaacute en la posicioacuten
cerrada o en la posicioacuten abierta Se observa que la presioacuten de la tuberiacutea de revestimiento actuacutea en el
aacuterea del fuelle durante todo el tiempo Esto significa que la vaacutelvula abre y cierra a la misma presioacuten
(presioacuten del domo) De acuerdo a esto la diferencia de presioacuten entre la de cierre y la de apertura es
cero
Vaacutelvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presioacuten limitado por una presioacuten superior de apertura y por una
presioacuten inferior de cierre determinada por las condiciones de trabajo del pozo es decir las vaacutelvulas
desbalanceadas se abren a una presioacuten determinada y luego se cierran con una presioacuten maacutes baja
Dentro de este grupo de vaacutelvulas tenemos las siguientes
Vaacutelvula operada por presioacuten del gas de inyeccioacuten- Generalmente se conoce como vaacutelvula de
presioacuten esta vaacutelvula es del 50 al 100 sensible a la presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento en la
posicioacuten cerrada y el 100 sensible en la posicioacuten de apertura Se requiere un aumento en presioacuten
en el espacio anular para abrir y una reduccioacuten de presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento para cerrar
la vaacutelvula
15
Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
16
En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
17
Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
18
35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
19
37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
20
Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
21
Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
5
Tuberiacutea de Produccioacuten
La tuberiacutea de produccioacuten tiene por objeto conducir el fluido que se esta bombeando desde el fondo
del pozo hasta la superficie En cuanto a la resistencia generalmente la tuberiacutea de produccioacuten es
menos criacutetica debido a que las presiones del pozo se han reducido considerablemente para el
momento en que el pozo es condicionado para bombear
Cabillas o Varillas de Succioacuten
La sarta de cabillas es el enlace entre la unidad de bombeo instalada en superficie y la bomba de
subsuelo Las principales funciones de las mismas en el sistema de bombeo mecaacutenico son transferir
energiacutea soportar las cargas y accionar la bomba de subsuelo Las principales caracteriacutesticas de las
cabillas son
a) Se fabrican en longitudes de 25 pies aunque tambieacuten pueden manufacturarse de 30 pies
b) Se dispone de longitudes de 1 2 3 4 6 8 10 y 12 pies denominados por lo general ldquoniples de
cabillardquo que se utilizan para complementar una longitud determinada y para mover la
localizacioacuten de los cuellos de cabillas a fin de distribuir el desgaste de la tuberiacutea de produccioacuten
c) Se fabrican en diaacutemetros de 58 34 78 1 1-18 de pulgadas
De acuerdo a las especificaciones de la API las cabillas de acero soacutelido es del tipo de cabillas maacutes
utilizado y ha sido estandarizada por la API sus extremos son forjados para acomodar las roscas un
disentildeo que desde 1926 no ha cambiado hasta la fecha Todos los efectos negativos inciden en la vida
uacutetil de las uniones de las cabillas de succioacuten y hacen que el 99 de los rompimientos por fatiga en
los pines de la cabilla lo cual es ocasionado por un incorrecto enrosque de la misma Entre las
principales fallas podemos encontrar tensioacuten fatiga y pandeo En la produccioacuten de crudos pesados
por bombeo mecaacutenico en pozos direccionales y algunos pozos verticales se presenta este tipo de
problema (pandeo) la corta duracioacuten de los cuellos y la tuberiacutea debido al movimiento reciproco-
vertical o reciprocante (exclusivo en el bombeo mecaacutenico) del cuello en contacto con la tuberiacutea
causando un desgaste o ruptura de ambas Para el pandeo (Buckling de cabillas) se deben colocar de
1 o 2 centralizadores por cabilla seguacuten sea la severidad Hay cabillas que tienen centralizadores
permanentes
Entre los tipos de cabillas que existen en el mercado estaacuten Electra Corod (continua) y fibra de
vidrio Las cabillas continuas (Corod) fueron disentildeadas sin uniones para eliminar totalmente las
fallas en el PIN (macho) y la hembra para incrementar la vida de la sarta La forma eliacuteptica permite
que una gran sarta de cabillas sea enrollada sobre rieles especiales de transporte sin dantildearlas de
manera permanente Otra ventaja de este tipo de varilla es su peso promedio maacutes liviano en
comparacioacuten a las API
Ventajas
a) La ausencia de cuellos y uniones elimina la posibilidad de fallas por desconexioacuten
b) La falta de uniones y protuberancias elimina la concentracioacuten de esfuerzos en un solo punto y
consiguiente desgaste de la unioacuten y de la tuberiacutea de produccioacuten
c) Por carecer de uniones y cuellos no se presentan los efectos de flotabilidad de cabillas
6
Desventajas
a) Presentan mayores costos por pies que las cabillas convencionales
b) En pozos completados con cabillas continuas y bomba de tuberiacutea la reparacioacuten de la misma
requiere de la entrada de una cabria convencional
Anclas de Tuberiacutea
Este tipo estaacute disentildeado para ser utilizados en pozos con el propoacutesito de eliminar el estiramiento y
compresioacuten de la tuberiacutea de produccioacuten lo cual roza la sarta de cabillas y ocasiona el desgaste de
ambos Normalmente se utiliza en pozos de alta profundidad Se instala en la tuberiacutea de produccioacuten
siendo eacuteste el que absorbe la carga de la tuberiacutea Las guiacuteas de cabillas son acopladas sobre las
cabillas a diferentes profundidades dependiendo de la curvatura y de las ocurrencias anteriores de
un elevado desgaste de tuberiacutea
Bomba de Subsuelo
Es un equipo de desplazamiento positivo (reciprocante) la cual es accionada por la sarta de cabillas
desde la superficie Los componentes baacutesicos de la bomba de subsuelo son simples pero construidos
con gran precisioacuten para asegurar el intercambio de presioacuten y volumen a traveacutes de sus vaacutelvulas Los
principales componentes son el barril o camisa pistoacuten o eacutembolo 2 o 3 vaacutelvulas con sus asientos y
jaulas o retenedores de vaacutelvulas
Pintoacuten
Su funcioacuten en el sistema es bombear de manera indefinida Estaacute compuesto baacutesicamente por anillos
sellos especiales y un lubricante especial El rango de operacioacuten se encuentra en los 10K lpc y una
temperatura no mayor a los 500degF
Funciones de la Vaacutelvula
a) Secuencia de operacioacuten de la vaacutelvula viajera permite la entrada de flujo hacia el pistoacuten en su
descenso y posteriormente hacer un sello hermeacutetico en la carrera ascendente permitiendo la
salida del crudo hacia superficie
b) Secuencia de operacioacuten de la vaacutelvula fija permite el flujo de petroacuteleo hacia la bomba al iniciar
el pistoacuten su carrera ascendente y cerrar el paso el fluido dentro del sistema bomba-tuberiacutea
cuando se inicia la carrera descendente del pistoacuten
24 TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO (BALANCINES)
Balancines convencionales
Estos poseen un reductor de velocidad (engranaje) localizado en su parte posterior y un punto de
apoyo situado en la mitad de la viga
Balancines de geometriacutea avanzada
Estos poseen un reductor de velocidad en su parte delantera y un punto de apoyo localizado en la
parte posterior del balanciacuten Esta clase de unidades se clasifican en balancines mecaacutenicamente
7
balanceados mediante contrapesos y por balancines balanceados por aire comprimido Los
balancines de aire comprimido son 35 maacutes pequentildeas y 40 maacutes livianas que las que usan
manivelas Se utilizan frecuentemente como unidades portaacutetiles o como unidades de prueba de pozo
(costa afuera)
25 ANALISIS COMPARATIVO DE LAS UNIDADES DE BOMBEO (DIFERENCIAS)
Unidades de Bombeo Unidades convencionales MarkII y Air- Balanced
Caracteriacutesticas de las Unidad de Bombeo
Convencional Balanceada por aire Mark II
1 Muy eficiente 1 La de menor eficiencia 1 Muy eficiente
2 Muy confiable debido a
su disentildeo simple
2 La maacutes compleja de las
unidades
2 Igual que la
convencional
3 La maacutes econoacutemica 3 La maacutes costosa 3 Moderadamente costosa
Bombeo mecaacutenico Mark II
8
Contrapeso estaacutetico
Contrapeso centrifugo
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26 Cartas dinamomeacutetricas
Las cartas dinamomeacutetricas registradas en superficie en pozos producidos con Bombeo mecaacutenico
brindan informacioacuten esencial para el disentildeo y diagnoacutestico del sistema de extraccioacuten El concepto de
dinamometriacutea lleva consigo la interpretacioacuten en superficie de lo que estaacute pasando en el fondo de
pozo El uso principal de la carta dinamomeacutetrica de la bomba es el de identificar y analizar los
problemas de fondo de pozos
Carta dinamomeacutetrica de superficie
Representa la medicioacuten de las cargas en las varillas de bombeo en distintas posiciones a lo largo de
un ciclo completo de bombeo Las cargas generalmente son representadas en Libras y el
desplazamiento en pulgadas
Carta dinamomeacutetrica de la bomba (fondo)
Representa las cargas calculadas en distintas posiciones de la bomba a lo largo de un ciclo de
bombeo y representa las cargas que la bomba aplica sobre la parte inferior de la sarta de varillas de
bombeo
10
11
3 SISTEMAS DE BOMBEO NEUMAacuteTICO O GAS LIFT
31 DEFINICIOacuteN
El bombeo neumaacutetico es un sistema artificial de produccioacuten utilizado en los pozos petroleros para
poder levantar los fluidos a la superficie En este sistema se utiliza gas a una presioacuten relativamente
alta (250 lbpg2
como miacutenima) para poder aligerar la columna de fluido y de este modo permitir al
pozo fluir hacia la superficie
El gas inyectado origina que la presioacuten que ejerce la carga del fluido sobre la formacioacuten disminuya
debido a la reduccioacuten dela densidad de dicho fluido y por otro lado la expansioacuten del gas inyectado
con el consecuente desplazamiento del fluido
12
32 CLASIFICACION DEL BOMBEO NEUMAacuteTICO
321 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
En este meacutetodo se introduce un volumen continuo de gas a alta presioacuten por el espacio anular a la
tuberiacutea de produccioacuten para airear o aligerar la columna de fluidos hasta que la reduccioacuten de la
presioacuten de fondo permita una diferencial suficiente a traveacutes de la formacioacuten causando que el pozo
produzca al gasto deseado Para realizar esto se usa una vaacutelvula en el punto de inyeccioacuten mas
profundo con la presioacuten disponible del gas de inyeccioacuten junto con la vaacutelvula reguladora en la
superficie Este meacutetodo se usa en pozos con alto iacutendice de productividad (IP 05 bldialbpg2) y
presioacuten de fondo fluyendo relativamente alta (columna hidrostaacutetica del orden del 50 o maacutes en
relacioacuten con la profundidad del pozo)
13
En pozos de este tipo la produccioacuten de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20000 bldiacutea
a traveacutes de tuberiacuteas de produccioacuten comunes Si se explota por el espacio anular es posible obtener
auacuten maacutes de 80000 bbldiacutea El diaacutemetro interior de la TP (tuberiacutea de produccioacuten) rige la cantidad de
flujo siempre y cuando el iacutendice de productividad del pozo la presioacuten de fondo fluyendo el
volumen y la presioacuten del gas de inyeccioacuten y las condiciones mecaacutenicas sean ideales
322 BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
El bombeo neumaacutetico intermitente consiste en producir perioacutedicamente determinado volumen de
aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presioacuten el gas es inyectado en la superficie al
espacio anular por medio de un regulador un interruptor o por la combinacioacuten de ambos este gas
pasa posteriormente del espacio anular a la TP a traveacutes de una vaacutelvula que va insertada en la TP
Cuando la vaacutelvula abre el fluido proveniente de la formacioacuten que se ha estado acumulando dentro
de la TP es expulsado al exterior en forma de un tapoacuten o bache de aceite a causa de la energiacutea del
gas Sin embargo debido al fenoacutemeno de ldquoresbalamientordquo del liacutequido que ocurre dentro de la
tuberiacutea de produccioacuten solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie
mientras que el resto cae al fondo del pozo integraacutendose al bache de aceite en formacioacuten Despueacutes
de que la vaacutelvula cierra transcurre un periodo de inactividad aparente en el cual la formacioacuten
productora continua aportando fluido al pozo hasta formar un determinado volumen de aceite con el
que se inicia otro ciclo
En el bombeo neumaacutetico intermitente el gas es inyectado a intervalos regulares de tal manera que
el ciclo es regulado para que coincida con la relacioacuten de fluidos que esta produciendo la formacioacuten
hacia el pozo
El bombeo neumaacutetico intermitente es usado en pozos las siguientes caracteriacutesticas
Bajo iacutendice de productividad
Baja RGL de yacimiento
Baja presioacuten de yacimiento
Bajas tasas de produccioacuten
Pozos sin produccioacuten de arena en pozos con baja presioacuten de fondo
33 CARACTERISTICAS MECANISMO Y CLASIFICACIOacuteN DE LAS VALVULAS DE
BOMBEO NEUMATICO
331 CARACTERISTICAS
Al establecer el meacutetodo de bombeo neumaacutetico (BN) se debe seleccionar el tipo de vaacutelvula
subsuperficial de acuerdo a las caracteriacutesticas propias del disentildeo de la instalacioacuten ya que estas
pueden operar en forma continua o intermitente
332 MECANISMO DE LAS VALVULAS SUBSUPERFICIALES DE BN
Los diversos fabricantes han categorizado a las vaacutelvulas de BN dependiendo de que tan sensible es
una vaacutelvula a una determinada presioacuten actuando en la TP o en la TR Generalmente son clasificadas
por el efecto que la presioacuten tiene sobre la apertura de la vaacutelvula esta sensibilidad esta determinada
por la construccioacuten del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas
Normalmente la presioacuten a la que se expone una vaacutelvula la determina el aacuterea del asiento de dicha
vaacutelvula Los principales mecanismos de las vaacutelvulas para ambos casos es decir en la tuberiacutea de
revestimiento y en la TP son los mismos y solo la nomenclatura cambia
14
Las vaacutelvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios baacutesicos que son similares a los
reguladores de presioacuten
Las partes que componen una vaacutelvula de BN son
Cuerpo de la vaacutelvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte gas o una combinacioacuten de ambos)
Elemento de respuesta a una presioacuten ( fuelle de metal pistoacuten o diafragma de hule)
Elemento de transmisioacuten (diafragma de hule o vaacutestago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
333 CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO
Las vaacutelvulas de bombeo neumaacutetico se clasifican en
Vaacutelvulas balanceadas
Es la que no estaacute influenciada por la presioacuten en la tuberiacutea de produccioacuten cuando estaacute en la posicioacuten
cerrada o en la posicioacuten abierta Se observa que la presioacuten de la tuberiacutea de revestimiento actuacutea en el
aacuterea del fuelle durante todo el tiempo Esto significa que la vaacutelvula abre y cierra a la misma presioacuten
(presioacuten del domo) De acuerdo a esto la diferencia de presioacuten entre la de cierre y la de apertura es
cero
Vaacutelvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presioacuten limitado por una presioacuten superior de apertura y por una
presioacuten inferior de cierre determinada por las condiciones de trabajo del pozo es decir las vaacutelvulas
desbalanceadas se abren a una presioacuten determinada y luego se cierran con una presioacuten maacutes baja
Dentro de este grupo de vaacutelvulas tenemos las siguientes
Vaacutelvula operada por presioacuten del gas de inyeccioacuten- Generalmente se conoce como vaacutelvula de
presioacuten esta vaacutelvula es del 50 al 100 sensible a la presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento en la
posicioacuten cerrada y el 100 sensible en la posicioacuten de apertura Se requiere un aumento en presioacuten
en el espacio anular para abrir y una reduccioacuten de presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento para cerrar
la vaacutelvula
15
Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
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En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
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Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
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35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
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37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
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Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
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Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
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Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
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Desventajas
a) Presentan mayores costos por pies que las cabillas convencionales
b) En pozos completados con cabillas continuas y bomba de tuberiacutea la reparacioacuten de la misma
requiere de la entrada de una cabria convencional
Anclas de Tuberiacutea
Este tipo estaacute disentildeado para ser utilizados en pozos con el propoacutesito de eliminar el estiramiento y
compresioacuten de la tuberiacutea de produccioacuten lo cual roza la sarta de cabillas y ocasiona el desgaste de
ambos Normalmente se utiliza en pozos de alta profundidad Se instala en la tuberiacutea de produccioacuten
siendo eacuteste el que absorbe la carga de la tuberiacutea Las guiacuteas de cabillas son acopladas sobre las
cabillas a diferentes profundidades dependiendo de la curvatura y de las ocurrencias anteriores de
un elevado desgaste de tuberiacutea
Bomba de Subsuelo
Es un equipo de desplazamiento positivo (reciprocante) la cual es accionada por la sarta de cabillas
desde la superficie Los componentes baacutesicos de la bomba de subsuelo son simples pero construidos
con gran precisioacuten para asegurar el intercambio de presioacuten y volumen a traveacutes de sus vaacutelvulas Los
principales componentes son el barril o camisa pistoacuten o eacutembolo 2 o 3 vaacutelvulas con sus asientos y
jaulas o retenedores de vaacutelvulas
Pintoacuten
Su funcioacuten en el sistema es bombear de manera indefinida Estaacute compuesto baacutesicamente por anillos
sellos especiales y un lubricante especial El rango de operacioacuten se encuentra en los 10K lpc y una
temperatura no mayor a los 500degF
Funciones de la Vaacutelvula
a) Secuencia de operacioacuten de la vaacutelvula viajera permite la entrada de flujo hacia el pistoacuten en su
descenso y posteriormente hacer un sello hermeacutetico en la carrera ascendente permitiendo la
salida del crudo hacia superficie
b) Secuencia de operacioacuten de la vaacutelvula fija permite el flujo de petroacuteleo hacia la bomba al iniciar
el pistoacuten su carrera ascendente y cerrar el paso el fluido dentro del sistema bomba-tuberiacutea
cuando se inicia la carrera descendente del pistoacuten
24 TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO (BALANCINES)
Balancines convencionales
Estos poseen un reductor de velocidad (engranaje) localizado en su parte posterior y un punto de
apoyo situado en la mitad de la viga
Balancines de geometriacutea avanzada
Estos poseen un reductor de velocidad en su parte delantera y un punto de apoyo localizado en la
parte posterior del balanciacuten Esta clase de unidades se clasifican en balancines mecaacutenicamente
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balanceados mediante contrapesos y por balancines balanceados por aire comprimido Los
balancines de aire comprimido son 35 maacutes pequentildeas y 40 maacutes livianas que las que usan
manivelas Se utilizan frecuentemente como unidades portaacutetiles o como unidades de prueba de pozo
(costa afuera)
25 ANALISIS COMPARATIVO DE LAS UNIDADES DE BOMBEO (DIFERENCIAS)
Unidades de Bombeo Unidades convencionales MarkII y Air- Balanced
Caracteriacutesticas de las Unidad de Bombeo
Convencional Balanceada por aire Mark II
1 Muy eficiente 1 La de menor eficiencia 1 Muy eficiente
2 Muy confiable debido a
su disentildeo simple
2 La maacutes compleja de las
unidades
2 Igual que la
convencional
3 La maacutes econoacutemica 3 La maacutes costosa 3 Moderadamente costosa
Bombeo mecaacutenico Mark II
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Contrapeso estaacutetico
Contrapeso centrifugo
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26 Cartas dinamomeacutetricas
Las cartas dinamomeacutetricas registradas en superficie en pozos producidos con Bombeo mecaacutenico
brindan informacioacuten esencial para el disentildeo y diagnoacutestico del sistema de extraccioacuten El concepto de
dinamometriacutea lleva consigo la interpretacioacuten en superficie de lo que estaacute pasando en el fondo de
pozo El uso principal de la carta dinamomeacutetrica de la bomba es el de identificar y analizar los
problemas de fondo de pozos
Carta dinamomeacutetrica de superficie
Representa la medicioacuten de las cargas en las varillas de bombeo en distintas posiciones a lo largo de
un ciclo completo de bombeo Las cargas generalmente son representadas en Libras y el
desplazamiento en pulgadas
Carta dinamomeacutetrica de la bomba (fondo)
Representa las cargas calculadas en distintas posiciones de la bomba a lo largo de un ciclo de
bombeo y representa las cargas que la bomba aplica sobre la parte inferior de la sarta de varillas de
bombeo
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11
3 SISTEMAS DE BOMBEO NEUMAacuteTICO O GAS LIFT
31 DEFINICIOacuteN
El bombeo neumaacutetico es un sistema artificial de produccioacuten utilizado en los pozos petroleros para
poder levantar los fluidos a la superficie En este sistema se utiliza gas a una presioacuten relativamente
alta (250 lbpg2
como miacutenima) para poder aligerar la columna de fluido y de este modo permitir al
pozo fluir hacia la superficie
El gas inyectado origina que la presioacuten que ejerce la carga del fluido sobre la formacioacuten disminuya
debido a la reduccioacuten dela densidad de dicho fluido y por otro lado la expansioacuten del gas inyectado
con el consecuente desplazamiento del fluido
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32 CLASIFICACION DEL BOMBEO NEUMAacuteTICO
321 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
En este meacutetodo se introduce un volumen continuo de gas a alta presioacuten por el espacio anular a la
tuberiacutea de produccioacuten para airear o aligerar la columna de fluidos hasta que la reduccioacuten de la
presioacuten de fondo permita una diferencial suficiente a traveacutes de la formacioacuten causando que el pozo
produzca al gasto deseado Para realizar esto se usa una vaacutelvula en el punto de inyeccioacuten mas
profundo con la presioacuten disponible del gas de inyeccioacuten junto con la vaacutelvula reguladora en la
superficie Este meacutetodo se usa en pozos con alto iacutendice de productividad (IP 05 bldialbpg2) y
presioacuten de fondo fluyendo relativamente alta (columna hidrostaacutetica del orden del 50 o maacutes en
relacioacuten con la profundidad del pozo)
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En pozos de este tipo la produccioacuten de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20000 bldiacutea
a traveacutes de tuberiacuteas de produccioacuten comunes Si se explota por el espacio anular es posible obtener
auacuten maacutes de 80000 bbldiacutea El diaacutemetro interior de la TP (tuberiacutea de produccioacuten) rige la cantidad de
flujo siempre y cuando el iacutendice de productividad del pozo la presioacuten de fondo fluyendo el
volumen y la presioacuten del gas de inyeccioacuten y las condiciones mecaacutenicas sean ideales
322 BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
El bombeo neumaacutetico intermitente consiste en producir perioacutedicamente determinado volumen de
aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presioacuten el gas es inyectado en la superficie al
espacio anular por medio de un regulador un interruptor o por la combinacioacuten de ambos este gas
pasa posteriormente del espacio anular a la TP a traveacutes de una vaacutelvula que va insertada en la TP
Cuando la vaacutelvula abre el fluido proveniente de la formacioacuten que se ha estado acumulando dentro
de la TP es expulsado al exterior en forma de un tapoacuten o bache de aceite a causa de la energiacutea del
gas Sin embargo debido al fenoacutemeno de ldquoresbalamientordquo del liacutequido que ocurre dentro de la
tuberiacutea de produccioacuten solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie
mientras que el resto cae al fondo del pozo integraacutendose al bache de aceite en formacioacuten Despueacutes
de que la vaacutelvula cierra transcurre un periodo de inactividad aparente en el cual la formacioacuten
productora continua aportando fluido al pozo hasta formar un determinado volumen de aceite con el
que se inicia otro ciclo
En el bombeo neumaacutetico intermitente el gas es inyectado a intervalos regulares de tal manera que
el ciclo es regulado para que coincida con la relacioacuten de fluidos que esta produciendo la formacioacuten
hacia el pozo
El bombeo neumaacutetico intermitente es usado en pozos las siguientes caracteriacutesticas
Bajo iacutendice de productividad
Baja RGL de yacimiento
Baja presioacuten de yacimiento
Bajas tasas de produccioacuten
Pozos sin produccioacuten de arena en pozos con baja presioacuten de fondo
33 CARACTERISTICAS MECANISMO Y CLASIFICACIOacuteN DE LAS VALVULAS DE
BOMBEO NEUMATICO
331 CARACTERISTICAS
Al establecer el meacutetodo de bombeo neumaacutetico (BN) se debe seleccionar el tipo de vaacutelvula
subsuperficial de acuerdo a las caracteriacutesticas propias del disentildeo de la instalacioacuten ya que estas
pueden operar en forma continua o intermitente
332 MECANISMO DE LAS VALVULAS SUBSUPERFICIALES DE BN
Los diversos fabricantes han categorizado a las vaacutelvulas de BN dependiendo de que tan sensible es
una vaacutelvula a una determinada presioacuten actuando en la TP o en la TR Generalmente son clasificadas
por el efecto que la presioacuten tiene sobre la apertura de la vaacutelvula esta sensibilidad esta determinada
por la construccioacuten del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas
Normalmente la presioacuten a la que se expone una vaacutelvula la determina el aacuterea del asiento de dicha
vaacutelvula Los principales mecanismos de las vaacutelvulas para ambos casos es decir en la tuberiacutea de
revestimiento y en la TP son los mismos y solo la nomenclatura cambia
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Las vaacutelvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios baacutesicos que son similares a los
reguladores de presioacuten
Las partes que componen una vaacutelvula de BN son
Cuerpo de la vaacutelvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte gas o una combinacioacuten de ambos)
Elemento de respuesta a una presioacuten ( fuelle de metal pistoacuten o diafragma de hule)
Elemento de transmisioacuten (diafragma de hule o vaacutestago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
333 CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO
Las vaacutelvulas de bombeo neumaacutetico se clasifican en
Vaacutelvulas balanceadas
Es la que no estaacute influenciada por la presioacuten en la tuberiacutea de produccioacuten cuando estaacute en la posicioacuten
cerrada o en la posicioacuten abierta Se observa que la presioacuten de la tuberiacutea de revestimiento actuacutea en el
aacuterea del fuelle durante todo el tiempo Esto significa que la vaacutelvula abre y cierra a la misma presioacuten
(presioacuten del domo) De acuerdo a esto la diferencia de presioacuten entre la de cierre y la de apertura es
cero
Vaacutelvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presioacuten limitado por una presioacuten superior de apertura y por una
presioacuten inferior de cierre determinada por las condiciones de trabajo del pozo es decir las vaacutelvulas
desbalanceadas se abren a una presioacuten determinada y luego se cierran con una presioacuten maacutes baja
Dentro de este grupo de vaacutelvulas tenemos las siguientes
Vaacutelvula operada por presioacuten del gas de inyeccioacuten- Generalmente se conoce como vaacutelvula de
presioacuten esta vaacutelvula es del 50 al 100 sensible a la presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento en la
posicioacuten cerrada y el 100 sensible en la posicioacuten de apertura Se requiere un aumento en presioacuten
en el espacio anular para abrir y una reduccioacuten de presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento para cerrar
la vaacutelvula
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Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
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En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
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Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
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35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
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37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
20
Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
21
Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
7
balanceados mediante contrapesos y por balancines balanceados por aire comprimido Los
balancines de aire comprimido son 35 maacutes pequentildeas y 40 maacutes livianas que las que usan
manivelas Se utilizan frecuentemente como unidades portaacutetiles o como unidades de prueba de pozo
(costa afuera)
25 ANALISIS COMPARATIVO DE LAS UNIDADES DE BOMBEO (DIFERENCIAS)
Unidades de Bombeo Unidades convencionales MarkII y Air- Balanced
Caracteriacutesticas de las Unidad de Bombeo
Convencional Balanceada por aire Mark II
1 Muy eficiente 1 La de menor eficiencia 1 Muy eficiente
2 Muy confiable debido a
su disentildeo simple
2 La maacutes compleja de las
unidades
2 Igual que la
convencional
3 La maacutes econoacutemica 3 La maacutes costosa 3 Moderadamente costosa
Bombeo mecaacutenico Mark II
8
Contrapeso estaacutetico
Contrapeso centrifugo
9
26 Cartas dinamomeacutetricas
Las cartas dinamomeacutetricas registradas en superficie en pozos producidos con Bombeo mecaacutenico
brindan informacioacuten esencial para el disentildeo y diagnoacutestico del sistema de extraccioacuten El concepto de
dinamometriacutea lleva consigo la interpretacioacuten en superficie de lo que estaacute pasando en el fondo de
pozo El uso principal de la carta dinamomeacutetrica de la bomba es el de identificar y analizar los
problemas de fondo de pozos
Carta dinamomeacutetrica de superficie
Representa la medicioacuten de las cargas en las varillas de bombeo en distintas posiciones a lo largo de
un ciclo completo de bombeo Las cargas generalmente son representadas en Libras y el
desplazamiento en pulgadas
Carta dinamomeacutetrica de la bomba (fondo)
Representa las cargas calculadas en distintas posiciones de la bomba a lo largo de un ciclo de
bombeo y representa las cargas que la bomba aplica sobre la parte inferior de la sarta de varillas de
bombeo
10
11
3 SISTEMAS DE BOMBEO NEUMAacuteTICO O GAS LIFT
31 DEFINICIOacuteN
El bombeo neumaacutetico es un sistema artificial de produccioacuten utilizado en los pozos petroleros para
poder levantar los fluidos a la superficie En este sistema se utiliza gas a una presioacuten relativamente
alta (250 lbpg2
como miacutenima) para poder aligerar la columna de fluido y de este modo permitir al
pozo fluir hacia la superficie
El gas inyectado origina que la presioacuten que ejerce la carga del fluido sobre la formacioacuten disminuya
debido a la reduccioacuten dela densidad de dicho fluido y por otro lado la expansioacuten del gas inyectado
con el consecuente desplazamiento del fluido
12
32 CLASIFICACION DEL BOMBEO NEUMAacuteTICO
321 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
En este meacutetodo se introduce un volumen continuo de gas a alta presioacuten por el espacio anular a la
tuberiacutea de produccioacuten para airear o aligerar la columna de fluidos hasta que la reduccioacuten de la
presioacuten de fondo permita una diferencial suficiente a traveacutes de la formacioacuten causando que el pozo
produzca al gasto deseado Para realizar esto se usa una vaacutelvula en el punto de inyeccioacuten mas
profundo con la presioacuten disponible del gas de inyeccioacuten junto con la vaacutelvula reguladora en la
superficie Este meacutetodo se usa en pozos con alto iacutendice de productividad (IP 05 bldialbpg2) y
presioacuten de fondo fluyendo relativamente alta (columna hidrostaacutetica del orden del 50 o maacutes en
relacioacuten con la profundidad del pozo)
13
En pozos de este tipo la produccioacuten de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20000 bldiacutea
a traveacutes de tuberiacuteas de produccioacuten comunes Si se explota por el espacio anular es posible obtener
auacuten maacutes de 80000 bbldiacutea El diaacutemetro interior de la TP (tuberiacutea de produccioacuten) rige la cantidad de
flujo siempre y cuando el iacutendice de productividad del pozo la presioacuten de fondo fluyendo el
volumen y la presioacuten del gas de inyeccioacuten y las condiciones mecaacutenicas sean ideales
322 BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
El bombeo neumaacutetico intermitente consiste en producir perioacutedicamente determinado volumen de
aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presioacuten el gas es inyectado en la superficie al
espacio anular por medio de un regulador un interruptor o por la combinacioacuten de ambos este gas
pasa posteriormente del espacio anular a la TP a traveacutes de una vaacutelvula que va insertada en la TP
Cuando la vaacutelvula abre el fluido proveniente de la formacioacuten que se ha estado acumulando dentro
de la TP es expulsado al exterior en forma de un tapoacuten o bache de aceite a causa de la energiacutea del
gas Sin embargo debido al fenoacutemeno de ldquoresbalamientordquo del liacutequido que ocurre dentro de la
tuberiacutea de produccioacuten solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie
mientras que el resto cae al fondo del pozo integraacutendose al bache de aceite en formacioacuten Despueacutes
de que la vaacutelvula cierra transcurre un periodo de inactividad aparente en el cual la formacioacuten
productora continua aportando fluido al pozo hasta formar un determinado volumen de aceite con el
que se inicia otro ciclo
En el bombeo neumaacutetico intermitente el gas es inyectado a intervalos regulares de tal manera que
el ciclo es regulado para que coincida con la relacioacuten de fluidos que esta produciendo la formacioacuten
hacia el pozo
El bombeo neumaacutetico intermitente es usado en pozos las siguientes caracteriacutesticas
Bajo iacutendice de productividad
Baja RGL de yacimiento
Baja presioacuten de yacimiento
Bajas tasas de produccioacuten
Pozos sin produccioacuten de arena en pozos con baja presioacuten de fondo
33 CARACTERISTICAS MECANISMO Y CLASIFICACIOacuteN DE LAS VALVULAS DE
BOMBEO NEUMATICO
331 CARACTERISTICAS
Al establecer el meacutetodo de bombeo neumaacutetico (BN) se debe seleccionar el tipo de vaacutelvula
subsuperficial de acuerdo a las caracteriacutesticas propias del disentildeo de la instalacioacuten ya que estas
pueden operar en forma continua o intermitente
332 MECANISMO DE LAS VALVULAS SUBSUPERFICIALES DE BN
Los diversos fabricantes han categorizado a las vaacutelvulas de BN dependiendo de que tan sensible es
una vaacutelvula a una determinada presioacuten actuando en la TP o en la TR Generalmente son clasificadas
por el efecto que la presioacuten tiene sobre la apertura de la vaacutelvula esta sensibilidad esta determinada
por la construccioacuten del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas
Normalmente la presioacuten a la que se expone una vaacutelvula la determina el aacuterea del asiento de dicha
vaacutelvula Los principales mecanismos de las vaacutelvulas para ambos casos es decir en la tuberiacutea de
revestimiento y en la TP son los mismos y solo la nomenclatura cambia
14
Las vaacutelvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios baacutesicos que son similares a los
reguladores de presioacuten
Las partes que componen una vaacutelvula de BN son
Cuerpo de la vaacutelvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte gas o una combinacioacuten de ambos)
Elemento de respuesta a una presioacuten ( fuelle de metal pistoacuten o diafragma de hule)
Elemento de transmisioacuten (diafragma de hule o vaacutestago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
333 CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO
Las vaacutelvulas de bombeo neumaacutetico se clasifican en
Vaacutelvulas balanceadas
Es la que no estaacute influenciada por la presioacuten en la tuberiacutea de produccioacuten cuando estaacute en la posicioacuten
cerrada o en la posicioacuten abierta Se observa que la presioacuten de la tuberiacutea de revestimiento actuacutea en el
aacuterea del fuelle durante todo el tiempo Esto significa que la vaacutelvula abre y cierra a la misma presioacuten
(presioacuten del domo) De acuerdo a esto la diferencia de presioacuten entre la de cierre y la de apertura es
cero
Vaacutelvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presioacuten limitado por una presioacuten superior de apertura y por una
presioacuten inferior de cierre determinada por las condiciones de trabajo del pozo es decir las vaacutelvulas
desbalanceadas se abren a una presioacuten determinada y luego se cierran con una presioacuten maacutes baja
Dentro de este grupo de vaacutelvulas tenemos las siguientes
Vaacutelvula operada por presioacuten del gas de inyeccioacuten- Generalmente se conoce como vaacutelvula de
presioacuten esta vaacutelvula es del 50 al 100 sensible a la presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento en la
posicioacuten cerrada y el 100 sensible en la posicioacuten de apertura Se requiere un aumento en presioacuten
en el espacio anular para abrir y una reduccioacuten de presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento para cerrar
la vaacutelvula
15
Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
16
En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
17
Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
18
35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
19
37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
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Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
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Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
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Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
8
Contrapeso estaacutetico
Contrapeso centrifugo
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26 Cartas dinamomeacutetricas
Las cartas dinamomeacutetricas registradas en superficie en pozos producidos con Bombeo mecaacutenico
brindan informacioacuten esencial para el disentildeo y diagnoacutestico del sistema de extraccioacuten El concepto de
dinamometriacutea lleva consigo la interpretacioacuten en superficie de lo que estaacute pasando en el fondo de
pozo El uso principal de la carta dinamomeacutetrica de la bomba es el de identificar y analizar los
problemas de fondo de pozos
Carta dinamomeacutetrica de superficie
Representa la medicioacuten de las cargas en las varillas de bombeo en distintas posiciones a lo largo de
un ciclo completo de bombeo Las cargas generalmente son representadas en Libras y el
desplazamiento en pulgadas
Carta dinamomeacutetrica de la bomba (fondo)
Representa las cargas calculadas en distintas posiciones de la bomba a lo largo de un ciclo de
bombeo y representa las cargas que la bomba aplica sobre la parte inferior de la sarta de varillas de
bombeo
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3 SISTEMAS DE BOMBEO NEUMAacuteTICO O GAS LIFT
31 DEFINICIOacuteN
El bombeo neumaacutetico es un sistema artificial de produccioacuten utilizado en los pozos petroleros para
poder levantar los fluidos a la superficie En este sistema se utiliza gas a una presioacuten relativamente
alta (250 lbpg2
como miacutenima) para poder aligerar la columna de fluido y de este modo permitir al
pozo fluir hacia la superficie
El gas inyectado origina que la presioacuten que ejerce la carga del fluido sobre la formacioacuten disminuya
debido a la reduccioacuten dela densidad de dicho fluido y por otro lado la expansioacuten del gas inyectado
con el consecuente desplazamiento del fluido
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32 CLASIFICACION DEL BOMBEO NEUMAacuteTICO
321 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
En este meacutetodo se introduce un volumen continuo de gas a alta presioacuten por el espacio anular a la
tuberiacutea de produccioacuten para airear o aligerar la columna de fluidos hasta que la reduccioacuten de la
presioacuten de fondo permita una diferencial suficiente a traveacutes de la formacioacuten causando que el pozo
produzca al gasto deseado Para realizar esto se usa una vaacutelvula en el punto de inyeccioacuten mas
profundo con la presioacuten disponible del gas de inyeccioacuten junto con la vaacutelvula reguladora en la
superficie Este meacutetodo se usa en pozos con alto iacutendice de productividad (IP 05 bldialbpg2) y
presioacuten de fondo fluyendo relativamente alta (columna hidrostaacutetica del orden del 50 o maacutes en
relacioacuten con la profundidad del pozo)
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En pozos de este tipo la produccioacuten de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20000 bldiacutea
a traveacutes de tuberiacuteas de produccioacuten comunes Si se explota por el espacio anular es posible obtener
auacuten maacutes de 80000 bbldiacutea El diaacutemetro interior de la TP (tuberiacutea de produccioacuten) rige la cantidad de
flujo siempre y cuando el iacutendice de productividad del pozo la presioacuten de fondo fluyendo el
volumen y la presioacuten del gas de inyeccioacuten y las condiciones mecaacutenicas sean ideales
322 BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
El bombeo neumaacutetico intermitente consiste en producir perioacutedicamente determinado volumen de
aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presioacuten el gas es inyectado en la superficie al
espacio anular por medio de un regulador un interruptor o por la combinacioacuten de ambos este gas
pasa posteriormente del espacio anular a la TP a traveacutes de una vaacutelvula que va insertada en la TP
Cuando la vaacutelvula abre el fluido proveniente de la formacioacuten que se ha estado acumulando dentro
de la TP es expulsado al exterior en forma de un tapoacuten o bache de aceite a causa de la energiacutea del
gas Sin embargo debido al fenoacutemeno de ldquoresbalamientordquo del liacutequido que ocurre dentro de la
tuberiacutea de produccioacuten solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie
mientras que el resto cae al fondo del pozo integraacutendose al bache de aceite en formacioacuten Despueacutes
de que la vaacutelvula cierra transcurre un periodo de inactividad aparente en el cual la formacioacuten
productora continua aportando fluido al pozo hasta formar un determinado volumen de aceite con el
que se inicia otro ciclo
En el bombeo neumaacutetico intermitente el gas es inyectado a intervalos regulares de tal manera que
el ciclo es regulado para que coincida con la relacioacuten de fluidos que esta produciendo la formacioacuten
hacia el pozo
El bombeo neumaacutetico intermitente es usado en pozos las siguientes caracteriacutesticas
Bajo iacutendice de productividad
Baja RGL de yacimiento
Baja presioacuten de yacimiento
Bajas tasas de produccioacuten
Pozos sin produccioacuten de arena en pozos con baja presioacuten de fondo
33 CARACTERISTICAS MECANISMO Y CLASIFICACIOacuteN DE LAS VALVULAS DE
BOMBEO NEUMATICO
331 CARACTERISTICAS
Al establecer el meacutetodo de bombeo neumaacutetico (BN) se debe seleccionar el tipo de vaacutelvula
subsuperficial de acuerdo a las caracteriacutesticas propias del disentildeo de la instalacioacuten ya que estas
pueden operar en forma continua o intermitente
332 MECANISMO DE LAS VALVULAS SUBSUPERFICIALES DE BN
Los diversos fabricantes han categorizado a las vaacutelvulas de BN dependiendo de que tan sensible es
una vaacutelvula a una determinada presioacuten actuando en la TP o en la TR Generalmente son clasificadas
por el efecto que la presioacuten tiene sobre la apertura de la vaacutelvula esta sensibilidad esta determinada
por la construccioacuten del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas
Normalmente la presioacuten a la que se expone una vaacutelvula la determina el aacuterea del asiento de dicha
vaacutelvula Los principales mecanismos de las vaacutelvulas para ambos casos es decir en la tuberiacutea de
revestimiento y en la TP son los mismos y solo la nomenclatura cambia
14
Las vaacutelvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios baacutesicos que son similares a los
reguladores de presioacuten
Las partes que componen una vaacutelvula de BN son
Cuerpo de la vaacutelvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte gas o una combinacioacuten de ambos)
Elemento de respuesta a una presioacuten ( fuelle de metal pistoacuten o diafragma de hule)
Elemento de transmisioacuten (diafragma de hule o vaacutestago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
333 CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO
Las vaacutelvulas de bombeo neumaacutetico se clasifican en
Vaacutelvulas balanceadas
Es la que no estaacute influenciada por la presioacuten en la tuberiacutea de produccioacuten cuando estaacute en la posicioacuten
cerrada o en la posicioacuten abierta Se observa que la presioacuten de la tuberiacutea de revestimiento actuacutea en el
aacuterea del fuelle durante todo el tiempo Esto significa que la vaacutelvula abre y cierra a la misma presioacuten
(presioacuten del domo) De acuerdo a esto la diferencia de presioacuten entre la de cierre y la de apertura es
cero
Vaacutelvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presioacuten limitado por una presioacuten superior de apertura y por una
presioacuten inferior de cierre determinada por las condiciones de trabajo del pozo es decir las vaacutelvulas
desbalanceadas se abren a una presioacuten determinada y luego se cierran con una presioacuten maacutes baja
Dentro de este grupo de vaacutelvulas tenemos las siguientes
Vaacutelvula operada por presioacuten del gas de inyeccioacuten- Generalmente se conoce como vaacutelvula de
presioacuten esta vaacutelvula es del 50 al 100 sensible a la presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento en la
posicioacuten cerrada y el 100 sensible en la posicioacuten de apertura Se requiere un aumento en presioacuten
en el espacio anular para abrir y una reduccioacuten de presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento para cerrar
la vaacutelvula
15
Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
16
En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
17
Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
18
35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
19
37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
20
Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
21
Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
9
26 Cartas dinamomeacutetricas
Las cartas dinamomeacutetricas registradas en superficie en pozos producidos con Bombeo mecaacutenico
brindan informacioacuten esencial para el disentildeo y diagnoacutestico del sistema de extraccioacuten El concepto de
dinamometriacutea lleva consigo la interpretacioacuten en superficie de lo que estaacute pasando en el fondo de
pozo El uso principal de la carta dinamomeacutetrica de la bomba es el de identificar y analizar los
problemas de fondo de pozos
Carta dinamomeacutetrica de superficie
Representa la medicioacuten de las cargas en las varillas de bombeo en distintas posiciones a lo largo de
un ciclo completo de bombeo Las cargas generalmente son representadas en Libras y el
desplazamiento en pulgadas
Carta dinamomeacutetrica de la bomba (fondo)
Representa las cargas calculadas en distintas posiciones de la bomba a lo largo de un ciclo de
bombeo y representa las cargas que la bomba aplica sobre la parte inferior de la sarta de varillas de
bombeo
10
11
3 SISTEMAS DE BOMBEO NEUMAacuteTICO O GAS LIFT
31 DEFINICIOacuteN
El bombeo neumaacutetico es un sistema artificial de produccioacuten utilizado en los pozos petroleros para
poder levantar los fluidos a la superficie En este sistema se utiliza gas a una presioacuten relativamente
alta (250 lbpg2
como miacutenima) para poder aligerar la columna de fluido y de este modo permitir al
pozo fluir hacia la superficie
El gas inyectado origina que la presioacuten que ejerce la carga del fluido sobre la formacioacuten disminuya
debido a la reduccioacuten dela densidad de dicho fluido y por otro lado la expansioacuten del gas inyectado
con el consecuente desplazamiento del fluido
12
32 CLASIFICACION DEL BOMBEO NEUMAacuteTICO
321 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
En este meacutetodo se introduce un volumen continuo de gas a alta presioacuten por el espacio anular a la
tuberiacutea de produccioacuten para airear o aligerar la columna de fluidos hasta que la reduccioacuten de la
presioacuten de fondo permita una diferencial suficiente a traveacutes de la formacioacuten causando que el pozo
produzca al gasto deseado Para realizar esto se usa una vaacutelvula en el punto de inyeccioacuten mas
profundo con la presioacuten disponible del gas de inyeccioacuten junto con la vaacutelvula reguladora en la
superficie Este meacutetodo se usa en pozos con alto iacutendice de productividad (IP 05 bldialbpg2) y
presioacuten de fondo fluyendo relativamente alta (columna hidrostaacutetica del orden del 50 o maacutes en
relacioacuten con la profundidad del pozo)
13
En pozos de este tipo la produccioacuten de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20000 bldiacutea
a traveacutes de tuberiacuteas de produccioacuten comunes Si se explota por el espacio anular es posible obtener
auacuten maacutes de 80000 bbldiacutea El diaacutemetro interior de la TP (tuberiacutea de produccioacuten) rige la cantidad de
flujo siempre y cuando el iacutendice de productividad del pozo la presioacuten de fondo fluyendo el
volumen y la presioacuten del gas de inyeccioacuten y las condiciones mecaacutenicas sean ideales
322 BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
El bombeo neumaacutetico intermitente consiste en producir perioacutedicamente determinado volumen de
aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presioacuten el gas es inyectado en la superficie al
espacio anular por medio de un regulador un interruptor o por la combinacioacuten de ambos este gas
pasa posteriormente del espacio anular a la TP a traveacutes de una vaacutelvula que va insertada en la TP
Cuando la vaacutelvula abre el fluido proveniente de la formacioacuten que se ha estado acumulando dentro
de la TP es expulsado al exterior en forma de un tapoacuten o bache de aceite a causa de la energiacutea del
gas Sin embargo debido al fenoacutemeno de ldquoresbalamientordquo del liacutequido que ocurre dentro de la
tuberiacutea de produccioacuten solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie
mientras que el resto cae al fondo del pozo integraacutendose al bache de aceite en formacioacuten Despueacutes
de que la vaacutelvula cierra transcurre un periodo de inactividad aparente en el cual la formacioacuten
productora continua aportando fluido al pozo hasta formar un determinado volumen de aceite con el
que se inicia otro ciclo
En el bombeo neumaacutetico intermitente el gas es inyectado a intervalos regulares de tal manera que
el ciclo es regulado para que coincida con la relacioacuten de fluidos que esta produciendo la formacioacuten
hacia el pozo
El bombeo neumaacutetico intermitente es usado en pozos las siguientes caracteriacutesticas
Bajo iacutendice de productividad
Baja RGL de yacimiento
Baja presioacuten de yacimiento
Bajas tasas de produccioacuten
Pozos sin produccioacuten de arena en pozos con baja presioacuten de fondo
33 CARACTERISTICAS MECANISMO Y CLASIFICACIOacuteN DE LAS VALVULAS DE
BOMBEO NEUMATICO
331 CARACTERISTICAS
Al establecer el meacutetodo de bombeo neumaacutetico (BN) se debe seleccionar el tipo de vaacutelvula
subsuperficial de acuerdo a las caracteriacutesticas propias del disentildeo de la instalacioacuten ya que estas
pueden operar en forma continua o intermitente
332 MECANISMO DE LAS VALVULAS SUBSUPERFICIALES DE BN
Los diversos fabricantes han categorizado a las vaacutelvulas de BN dependiendo de que tan sensible es
una vaacutelvula a una determinada presioacuten actuando en la TP o en la TR Generalmente son clasificadas
por el efecto que la presioacuten tiene sobre la apertura de la vaacutelvula esta sensibilidad esta determinada
por la construccioacuten del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas
Normalmente la presioacuten a la que se expone una vaacutelvula la determina el aacuterea del asiento de dicha
vaacutelvula Los principales mecanismos de las vaacutelvulas para ambos casos es decir en la tuberiacutea de
revestimiento y en la TP son los mismos y solo la nomenclatura cambia
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Las vaacutelvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios baacutesicos que son similares a los
reguladores de presioacuten
Las partes que componen una vaacutelvula de BN son
Cuerpo de la vaacutelvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte gas o una combinacioacuten de ambos)
Elemento de respuesta a una presioacuten ( fuelle de metal pistoacuten o diafragma de hule)
Elemento de transmisioacuten (diafragma de hule o vaacutestago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
333 CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO
Las vaacutelvulas de bombeo neumaacutetico se clasifican en
Vaacutelvulas balanceadas
Es la que no estaacute influenciada por la presioacuten en la tuberiacutea de produccioacuten cuando estaacute en la posicioacuten
cerrada o en la posicioacuten abierta Se observa que la presioacuten de la tuberiacutea de revestimiento actuacutea en el
aacuterea del fuelle durante todo el tiempo Esto significa que la vaacutelvula abre y cierra a la misma presioacuten
(presioacuten del domo) De acuerdo a esto la diferencia de presioacuten entre la de cierre y la de apertura es
cero
Vaacutelvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presioacuten limitado por una presioacuten superior de apertura y por una
presioacuten inferior de cierre determinada por las condiciones de trabajo del pozo es decir las vaacutelvulas
desbalanceadas se abren a una presioacuten determinada y luego se cierran con una presioacuten maacutes baja
Dentro de este grupo de vaacutelvulas tenemos las siguientes
Vaacutelvula operada por presioacuten del gas de inyeccioacuten- Generalmente se conoce como vaacutelvula de
presioacuten esta vaacutelvula es del 50 al 100 sensible a la presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento en la
posicioacuten cerrada y el 100 sensible en la posicioacuten de apertura Se requiere un aumento en presioacuten
en el espacio anular para abrir y una reduccioacuten de presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento para cerrar
la vaacutelvula
15
Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
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En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
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Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
18
35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
19
37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
20
Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
21
Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
10
11
3 SISTEMAS DE BOMBEO NEUMAacuteTICO O GAS LIFT
31 DEFINICIOacuteN
El bombeo neumaacutetico es un sistema artificial de produccioacuten utilizado en los pozos petroleros para
poder levantar los fluidos a la superficie En este sistema se utiliza gas a una presioacuten relativamente
alta (250 lbpg2
como miacutenima) para poder aligerar la columna de fluido y de este modo permitir al
pozo fluir hacia la superficie
El gas inyectado origina que la presioacuten que ejerce la carga del fluido sobre la formacioacuten disminuya
debido a la reduccioacuten dela densidad de dicho fluido y por otro lado la expansioacuten del gas inyectado
con el consecuente desplazamiento del fluido
12
32 CLASIFICACION DEL BOMBEO NEUMAacuteTICO
321 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
En este meacutetodo se introduce un volumen continuo de gas a alta presioacuten por el espacio anular a la
tuberiacutea de produccioacuten para airear o aligerar la columna de fluidos hasta que la reduccioacuten de la
presioacuten de fondo permita una diferencial suficiente a traveacutes de la formacioacuten causando que el pozo
produzca al gasto deseado Para realizar esto se usa una vaacutelvula en el punto de inyeccioacuten mas
profundo con la presioacuten disponible del gas de inyeccioacuten junto con la vaacutelvula reguladora en la
superficie Este meacutetodo se usa en pozos con alto iacutendice de productividad (IP 05 bldialbpg2) y
presioacuten de fondo fluyendo relativamente alta (columna hidrostaacutetica del orden del 50 o maacutes en
relacioacuten con la profundidad del pozo)
13
En pozos de este tipo la produccioacuten de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20000 bldiacutea
a traveacutes de tuberiacuteas de produccioacuten comunes Si se explota por el espacio anular es posible obtener
auacuten maacutes de 80000 bbldiacutea El diaacutemetro interior de la TP (tuberiacutea de produccioacuten) rige la cantidad de
flujo siempre y cuando el iacutendice de productividad del pozo la presioacuten de fondo fluyendo el
volumen y la presioacuten del gas de inyeccioacuten y las condiciones mecaacutenicas sean ideales
322 BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
El bombeo neumaacutetico intermitente consiste en producir perioacutedicamente determinado volumen de
aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presioacuten el gas es inyectado en la superficie al
espacio anular por medio de un regulador un interruptor o por la combinacioacuten de ambos este gas
pasa posteriormente del espacio anular a la TP a traveacutes de una vaacutelvula que va insertada en la TP
Cuando la vaacutelvula abre el fluido proveniente de la formacioacuten que se ha estado acumulando dentro
de la TP es expulsado al exterior en forma de un tapoacuten o bache de aceite a causa de la energiacutea del
gas Sin embargo debido al fenoacutemeno de ldquoresbalamientordquo del liacutequido que ocurre dentro de la
tuberiacutea de produccioacuten solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie
mientras que el resto cae al fondo del pozo integraacutendose al bache de aceite en formacioacuten Despueacutes
de que la vaacutelvula cierra transcurre un periodo de inactividad aparente en el cual la formacioacuten
productora continua aportando fluido al pozo hasta formar un determinado volumen de aceite con el
que se inicia otro ciclo
En el bombeo neumaacutetico intermitente el gas es inyectado a intervalos regulares de tal manera que
el ciclo es regulado para que coincida con la relacioacuten de fluidos que esta produciendo la formacioacuten
hacia el pozo
El bombeo neumaacutetico intermitente es usado en pozos las siguientes caracteriacutesticas
Bajo iacutendice de productividad
Baja RGL de yacimiento
Baja presioacuten de yacimiento
Bajas tasas de produccioacuten
Pozos sin produccioacuten de arena en pozos con baja presioacuten de fondo
33 CARACTERISTICAS MECANISMO Y CLASIFICACIOacuteN DE LAS VALVULAS DE
BOMBEO NEUMATICO
331 CARACTERISTICAS
Al establecer el meacutetodo de bombeo neumaacutetico (BN) se debe seleccionar el tipo de vaacutelvula
subsuperficial de acuerdo a las caracteriacutesticas propias del disentildeo de la instalacioacuten ya que estas
pueden operar en forma continua o intermitente
332 MECANISMO DE LAS VALVULAS SUBSUPERFICIALES DE BN
Los diversos fabricantes han categorizado a las vaacutelvulas de BN dependiendo de que tan sensible es
una vaacutelvula a una determinada presioacuten actuando en la TP o en la TR Generalmente son clasificadas
por el efecto que la presioacuten tiene sobre la apertura de la vaacutelvula esta sensibilidad esta determinada
por la construccioacuten del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas
Normalmente la presioacuten a la que se expone una vaacutelvula la determina el aacuterea del asiento de dicha
vaacutelvula Los principales mecanismos de las vaacutelvulas para ambos casos es decir en la tuberiacutea de
revestimiento y en la TP son los mismos y solo la nomenclatura cambia
14
Las vaacutelvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios baacutesicos que son similares a los
reguladores de presioacuten
Las partes que componen una vaacutelvula de BN son
Cuerpo de la vaacutelvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte gas o una combinacioacuten de ambos)
Elemento de respuesta a una presioacuten ( fuelle de metal pistoacuten o diafragma de hule)
Elemento de transmisioacuten (diafragma de hule o vaacutestago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
333 CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO
Las vaacutelvulas de bombeo neumaacutetico se clasifican en
Vaacutelvulas balanceadas
Es la que no estaacute influenciada por la presioacuten en la tuberiacutea de produccioacuten cuando estaacute en la posicioacuten
cerrada o en la posicioacuten abierta Se observa que la presioacuten de la tuberiacutea de revestimiento actuacutea en el
aacuterea del fuelle durante todo el tiempo Esto significa que la vaacutelvula abre y cierra a la misma presioacuten
(presioacuten del domo) De acuerdo a esto la diferencia de presioacuten entre la de cierre y la de apertura es
cero
Vaacutelvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presioacuten limitado por una presioacuten superior de apertura y por una
presioacuten inferior de cierre determinada por las condiciones de trabajo del pozo es decir las vaacutelvulas
desbalanceadas se abren a una presioacuten determinada y luego se cierran con una presioacuten maacutes baja
Dentro de este grupo de vaacutelvulas tenemos las siguientes
Vaacutelvula operada por presioacuten del gas de inyeccioacuten- Generalmente se conoce como vaacutelvula de
presioacuten esta vaacutelvula es del 50 al 100 sensible a la presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento en la
posicioacuten cerrada y el 100 sensible en la posicioacuten de apertura Se requiere un aumento en presioacuten
en el espacio anular para abrir y una reduccioacuten de presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento para cerrar
la vaacutelvula
15
Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
16
En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
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Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
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35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
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37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
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Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
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Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
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3 SISTEMAS DE BOMBEO NEUMAacuteTICO O GAS LIFT
31 DEFINICIOacuteN
El bombeo neumaacutetico es un sistema artificial de produccioacuten utilizado en los pozos petroleros para
poder levantar los fluidos a la superficie En este sistema se utiliza gas a una presioacuten relativamente
alta (250 lbpg2
como miacutenima) para poder aligerar la columna de fluido y de este modo permitir al
pozo fluir hacia la superficie
El gas inyectado origina que la presioacuten que ejerce la carga del fluido sobre la formacioacuten disminuya
debido a la reduccioacuten dela densidad de dicho fluido y por otro lado la expansioacuten del gas inyectado
con el consecuente desplazamiento del fluido
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32 CLASIFICACION DEL BOMBEO NEUMAacuteTICO
321 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
En este meacutetodo se introduce un volumen continuo de gas a alta presioacuten por el espacio anular a la
tuberiacutea de produccioacuten para airear o aligerar la columna de fluidos hasta que la reduccioacuten de la
presioacuten de fondo permita una diferencial suficiente a traveacutes de la formacioacuten causando que el pozo
produzca al gasto deseado Para realizar esto se usa una vaacutelvula en el punto de inyeccioacuten mas
profundo con la presioacuten disponible del gas de inyeccioacuten junto con la vaacutelvula reguladora en la
superficie Este meacutetodo se usa en pozos con alto iacutendice de productividad (IP 05 bldialbpg2) y
presioacuten de fondo fluyendo relativamente alta (columna hidrostaacutetica del orden del 50 o maacutes en
relacioacuten con la profundidad del pozo)
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En pozos de este tipo la produccioacuten de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20000 bldiacutea
a traveacutes de tuberiacuteas de produccioacuten comunes Si se explota por el espacio anular es posible obtener
auacuten maacutes de 80000 bbldiacutea El diaacutemetro interior de la TP (tuberiacutea de produccioacuten) rige la cantidad de
flujo siempre y cuando el iacutendice de productividad del pozo la presioacuten de fondo fluyendo el
volumen y la presioacuten del gas de inyeccioacuten y las condiciones mecaacutenicas sean ideales
322 BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
El bombeo neumaacutetico intermitente consiste en producir perioacutedicamente determinado volumen de
aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presioacuten el gas es inyectado en la superficie al
espacio anular por medio de un regulador un interruptor o por la combinacioacuten de ambos este gas
pasa posteriormente del espacio anular a la TP a traveacutes de una vaacutelvula que va insertada en la TP
Cuando la vaacutelvula abre el fluido proveniente de la formacioacuten que se ha estado acumulando dentro
de la TP es expulsado al exterior en forma de un tapoacuten o bache de aceite a causa de la energiacutea del
gas Sin embargo debido al fenoacutemeno de ldquoresbalamientordquo del liacutequido que ocurre dentro de la
tuberiacutea de produccioacuten solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie
mientras que el resto cae al fondo del pozo integraacutendose al bache de aceite en formacioacuten Despueacutes
de que la vaacutelvula cierra transcurre un periodo de inactividad aparente en el cual la formacioacuten
productora continua aportando fluido al pozo hasta formar un determinado volumen de aceite con el
que se inicia otro ciclo
En el bombeo neumaacutetico intermitente el gas es inyectado a intervalos regulares de tal manera que
el ciclo es regulado para que coincida con la relacioacuten de fluidos que esta produciendo la formacioacuten
hacia el pozo
El bombeo neumaacutetico intermitente es usado en pozos las siguientes caracteriacutesticas
Bajo iacutendice de productividad
Baja RGL de yacimiento
Baja presioacuten de yacimiento
Bajas tasas de produccioacuten
Pozos sin produccioacuten de arena en pozos con baja presioacuten de fondo
33 CARACTERISTICAS MECANISMO Y CLASIFICACIOacuteN DE LAS VALVULAS DE
BOMBEO NEUMATICO
331 CARACTERISTICAS
Al establecer el meacutetodo de bombeo neumaacutetico (BN) se debe seleccionar el tipo de vaacutelvula
subsuperficial de acuerdo a las caracteriacutesticas propias del disentildeo de la instalacioacuten ya que estas
pueden operar en forma continua o intermitente
332 MECANISMO DE LAS VALVULAS SUBSUPERFICIALES DE BN
Los diversos fabricantes han categorizado a las vaacutelvulas de BN dependiendo de que tan sensible es
una vaacutelvula a una determinada presioacuten actuando en la TP o en la TR Generalmente son clasificadas
por el efecto que la presioacuten tiene sobre la apertura de la vaacutelvula esta sensibilidad esta determinada
por la construccioacuten del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas
Normalmente la presioacuten a la que se expone una vaacutelvula la determina el aacuterea del asiento de dicha
vaacutelvula Los principales mecanismos de las vaacutelvulas para ambos casos es decir en la tuberiacutea de
revestimiento y en la TP son los mismos y solo la nomenclatura cambia
14
Las vaacutelvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios baacutesicos que son similares a los
reguladores de presioacuten
Las partes que componen una vaacutelvula de BN son
Cuerpo de la vaacutelvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte gas o una combinacioacuten de ambos)
Elemento de respuesta a una presioacuten ( fuelle de metal pistoacuten o diafragma de hule)
Elemento de transmisioacuten (diafragma de hule o vaacutestago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
333 CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO
Las vaacutelvulas de bombeo neumaacutetico se clasifican en
Vaacutelvulas balanceadas
Es la que no estaacute influenciada por la presioacuten en la tuberiacutea de produccioacuten cuando estaacute en la posicioacuten
cerrada o en la posicioacuten abierta Se observa que la presioacuten de la tuberiacutea de revestimiento actuacutea en el
aacuterea del fuelle durante todo el tiempo Esto significa que la vaacutelvula abre y cierra a la misma presioacuten
(presioacuten del domo) De acuerdo a esto la diferencia de presioacuten entre la de cierre y la de apertura es
cero
Vaacutelvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presioacuten limitado por una presioacuten superior de apertura y por una
presioacuten inferior de cierre determinada por las condiciones de trabajo del pozo es decir las vaacutelvulas
desbalanceadas se abren a una presioacuten determinada y luego se cierran con una presioacuten maacutes baja
Dentro de este grupo de vaacutelvulas tenemos las siguientes
Vaacutelvula operada por presioacuten del gas de inyeccioacuten- Generalmente se conoce como vaacutelvula de
presioacuten esta vaacutelvula es del 50 al 100 sensible a la presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento en la
posicioacuten cerrada y el 100 sensible en la posicioacuten de apertura Se requiere un aumento en presioacuten
en el espacio anular para abrir y una reduccioacuten de presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento para cerrar
la vaacutelvula
15
Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
16
En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
17
Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
18
35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
19
37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
20
Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
21
Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
12
32 CLASIFICACION DEL BOMBEO NEUMAacuteTICO
321 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
En este meacutetodo se introduce un volumen continuo de gas a alta presioacuten por el espacio anular a la
tuberiacutea de produccioacuten para airear o aligerar la columna de fluidos hasta que la reduccioacuten de la
presioacuten de fondo permita una diferencial suficiente a traveacutes de la formacioacuten causando que el pozo
produzca al gasto deseado Para realizar esto se usa una vaacutelvula en el punto de inyeccioacuten mas
profundo con la presioacuten disponible del gas de inyeccioacuten junto con la vaacutelvula reguladora en la
superficie Este meacutetodo se usa en pozos con alto iacutendice de productividad (IP 05 bldialbpg2) y
presioacuten de fondo fluyendo relativamente alta (columna hidrostaacutetica del orden del 50 o maacutes en
relacioacuten con la profundidad del pozo)
13
En pozos de este tipo la produccioacuten de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20000 bldiacutea
a traveacutes de tuberiacuteas de produccioacuten comunes Si se explota por el espacio anular es posible obtener
auacuten maacutes de 80000 bbldiacutea El diaacutemetro interior de la TP (tuberiacutea de produccioacuten) rige la cantidad de
flujo siempre y cuando el iacutendice de productividad del pozo la presioacuten de fondo fluyendo el
volumen y la presioacuten del gas de inyeccioacuten y las condiciones mecaacutenicas sean ideales
322 BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
El bombeo neumaacutetico intermitente consiste en producir perioacutedicamente determinado volumen de
aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presioacuten el gas es inyectado en la superficie al
espacio anular por medio de un regulador un interruptor o por la combinacioacuten de ambos este gas
pasa posteriormente del espacio anular a la TP a traveacutes de una vaacutelvula que va insertada en la TP
Cuando la vaacutelvula abre el fluido proveniente de la formacioacuten que se ha estado acumulando dentro
de la TP es expulsado al exterior en forma de un tapoacuten o bache de aceite a causa de la energiacutea del
gas Sin embargo debido al fenoacutemeno de ldquoresbalamientordquo del liacutequido que ocurre dentro de la
tuberiacutea de produccioacuten solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie
mientras que el resto cae al fondo del pozo integraacutendose al bache de aceite en formacioacuten Despueacutes
de que la vaacutelvula cierra transcurre un periodo de inactividad aparente en el cual la formacioacuten
productora continua aportando fluido al pozo hasta formar un determinado volumen de aceite con el
que se inicia otro ciclo
En el bombeo neumaacutetico intermitente el gas es inyectado a intervalos regulares de tal manera que
el ciclo es regulado para que coincida con la relacioacuten de fluidos que esta produciendo la formacioacuten
hacia el pozo
El bombeo neumaacutetico intermitente es usado en pozos las siguientes caracteriacutesticas
Bajo iacutendice de productividad
Baja RGL de yacimiento
Baja presioacuten de yacimiento
Bajas tasas de produccioacuten
Pozos sin produccioacuten de arena en pozos con baja presioacuten de fondo
33 CARACTERISTICAS MECANISMO Y CLASIFICACIOacuteN DE LAS VALVULAS DE
BOMBEO NEUMATICO
331 CARACTERISTICAS
Al establecer el meacutetodo de bombeo neumaacutetico (BN) se debe seleccionar el tipo de vaacutelvula
subsuperficial de acuerdo a las caracteriacutesticas propias del disentildeo de la instalacioacuten ya que estas
pueden operar en forma continua o intermitente
332 MECANISMO DE LAS VALVULAS SUBSUPERFICIALES DE BN
Los diversos fabricantes han categorizado a las vaacutelvulas de BN dependiendo de que tan sensible es
una vaacutelvula a una determinada presioacuten actuando en la TP o en la TR Generalmente son clasificadas
por el efecto que la presioacuten tiene sobre la apertura de la vaacutelvula esta sensibilidad esta determinada
por la construccioacuten del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas
Normalmente la presioacuten a la que se expone una vaacutelvula la determina el aacuterea del asiento de dicha
vaacutelvula Los principales mecanismos de las vaacutelvulas para ambos casos es decir en la tuberiacutea de
revestimiento y en la TP son los mismos y solo la nomenclatura cambia
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Las vaacutelvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios baacutesicos que son similares a los
reguladores de presioacuten
Las partes que componen una vaacutelvula de BN son
Cuerpo de la vaacutelvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte gas o una combinacioacuten de ambos)
Elemento de respuesta a una presioacuten ( fuelle de metal pistoacuten o diafragma de hule)
Elemento de transmisioacuten (diafragma de hule o vaacutestago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
333 CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO
Las vaacutelvulas de bombeo neumaacutetico se clasifican en
Vaacutelvulas balanceadas
Es la que no estaacute influenciada por la presioacuten en la tuberiacutea de produccioacuten cuando estaacute en la posicioacuten
cerrada o en la posicioacuten abierta Se observa que la presioacuten de la tuberiacutea de revestimiento actuacutea en el
aacuterea del fuelle durante todo el tiempo Esto significa que la vaacutelvula abre y cierra a la misma presioacuten
(presioacuten del domo) De acuerdo a esto la diferencia de presioacuten entre la de cierre y la de apertura es
cero
Vaacutelvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presioacuten limitado por una presioacuten superior de apertura y por una
presioacuten inferior de cierre determinada por las condiciones de trabajo del pozo es decir las vaacutelvulas
desbalanceadas se abren a una presioacuten determinada y luego se cierran con una presioacuten maacutes baja
Dentro de este grupo de vaacutelvulas tenemos las siguientes
Vaacutelvula operada por presioacuten del gas de inyeccioacuten- Generalmente se conoce como vaacutelvula de
presioacuten esta vaacutelvula es del 50 al 100 sensible a la presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento en la
posicioacuten cerrada y el 100 sensible en la posicioacuten de apertura Se requiere un aumento en presioacuten
en el espacio anular para abrir y una reduccioacuten de presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento para cerrar
la vaacutelvula
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Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
16
En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
17
Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
18
35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
19
37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
20
Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
21
Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
13
En pozos de este tipo la produccioacuten de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20000 bldiacutea
a traveacutes de tuberiacuteas de produccioacuten comunes Si se explota por el espacio anular es posible obtener
auacuten maacutes de 80000 bbldiacutea El diaacutemetro interior de la TP (tuberiacutea de produccioacuten) rige la cantidad de
flujo siempre y cuando el iacutendice de productividad del pozo la presioacuten de fondo fluyendo el
volumen y la presioacuten del gas de inyeccioacuten y las condiciones mecaacutenicas sean ideales
322 BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
El bombeo neumaacutetico intermitente consiste en producir perioacutedicamente determinado volumen de
aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presioacuten el gas es inyectado en la superficie al
espacio anular por medio de un regulador un interruptor o por la combinacioacuten de ambos este gas
pasa posteriormente del espacio anular a la TP a traveacutes de una vaacutelvula que va insertada en la TP
Cuando la vaacutelvula abre el fluido proveniente de la formacioacuten que se ha estado acumulando dentro
de la TP es expulsado al exterior en forma de un tapoacuten o bache de aceite a causa de la energiacutea del
gas Sin embargo debido al fenoacutemeno de ldquoresbalamientordquo del liacutequido que ocurre dentro de la
tuberiacutea de produccioacuten solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie
mientras que el resto cae al fondo del pozo integraacutendose al bache de aceite en formacioacuten Despueacutes
de que la vaacutelvula cierra transcurre un periodo de inactividad aparente en el cual la formacioacuten
productora continua aportando fluido al pozo hasta formar un determinado volumen de aceite con el
que se inicia otro ciclo
En el bombeo neumaacutetico intermitente el gas es inyectado a intervalos regulares de tal manera que
el ciclo es regulado para que coincida con la relacioacuten de fluidos que esta produciendo la formacioacuten
hacia el pozo
El bombeo neumaacutetico intermitente es usado en pozos las siguientes caracteriacutesticas
Bajo iacutendice de productividad
Baja RGL de yacimiento
Baja presioacuten de yacimiento
Bajas tasas de produccioacuten
Pozos sin produccioacuten de arena en pozos con baja presioacuten de fondo
33 CARACTERISTICAS MECANISMO Y CLASIFICACIOacuteN DE LAS VALVULAS DE
BOMBEO NEUMATICO
331 CARACTERISTICAS
Al establecer el meacutetodo de bombeo neumaacutetico (BN) se debe seleccionar el tipo de vaacutelvula
subsuperficial de acuerdo a las caracteriacutesticas propias del disentildeo de la instalacioacuten ya que estas
pueden operar en forma continua o intermitente
332 MECANISMO DE LAS VALVULAS SUBSUPERFICIALES DE BN
Los diversos fabricantes han categorizado a las vaacutelvulas de BN dependiendo de que tan sensible es
una vaacutelvula a una determinada presioacuten actuando en la TP o en la TR Generalmente son clasificadas
por el efecto que la presioacuten tiene sobre la apertura de la vaacutelvula esta sensibilidad esta determinada
por la construccioacuten del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas
Normalmente la presioacuten a la que se expone una vaacutelvula la determina el aacuterea del asiento de dicha
vaacutelvula Los principales mecanismos de las vaacutelvulas para ambos casos es decir en la tuberiacutea de
revestimiento y en la TP son los mismos y solo la nomenclatura cambia
14
Las vaacutelvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios baacutesicos que son similares a los
reguladores de presioacuten
Las partes que componen una vaacutelvula de BN son
Cuerpo de la vaacutelvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte gas o una combinacioacuten de ambos)
Elemento de respuesta a una presioacuten ( fuelle de metal pistoacuten o diafragma de hule)
Elemento de transmisioacuten (diafragma de hule o vaacutestago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
333 CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO
Las vaacutelvulas de bombeo neumaacutetico se clasifican en
Vaacutelvulas balanceadas
Es la que no estaacute influenciada por la presioacuten en la tuberiacutea de produccioacuten cuando estaacute en la posicioacuten
cerrada o en la posicioacuten abierta Se observa que la presioacuten de la tuberiacutea de revestimiento actuacutea en el
aacuterea del fuelle durante todo el tiempo Esto significa que la vaacutelvula abre y cierra a la misma presioacuten
(presioacuten del domo) De acuerdo a esto la diferencia de presioacuten entre la de cierre y la de apertura es
cero
Vaacutelvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presioacuten limitado por una presioacuten superior de apertura y por una
presioacuten inferior de cierre determinada por las condiciones de trabajo del pozo es decir las vaacutelvulas
desbalanceadas se abren a una presioacuten determinada y luego se cierran con una presioacuten maacutes baja
Dentro de este grupo de vaacutelvulas tenemos las siguientes
Vaacutelvula operada por presioacuten del gas de inyeccioacuten- Generalmente se conoce como vaacutelvula de
presioacuten esta vaacutelvula es del 50 al 100 sensible a la presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento en la
posicioacuten cerrada y el 100 sensible en la posicioacuten de apertura Se requiere un aumento en presioacuten
en el espacio anular para abrir y una reduccioacuten de presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento para cerrar
la vaacutelvula
15
Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
16
En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
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Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
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35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
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37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
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Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
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Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
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Las vaacutelvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios baacutesicos que son similares a los
reguladores de presioacuten
Las partes que componen una vaacutelvula de BN son
Cuerpo de la vaacutelvula (fuelle)
Elemento de carga (resorte gas o una combinacioacuten de ambos)
Elemento de respuesta a una presioacuten ( fuelle de metal pistoacuten o diafragma de hule)
Elemento de transmisioacuten (diafragma de hule o vaacutestago de metal)
Elemento medidor (orificio o asiento)
333 CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO
Las vaacutelvulas de bombeo neumaacutetico se clasifican en
Vaacutelvulas balanceadas
Es la que no estaacute influenciada por la presioacuten en la tuberiacutea de produccioacuten cuando estaacute en la posicioacuten
cerrada o en la posicioacuten abierta Se observa que la presioacuten de la tuberiacutea de revestimiento actuacutea en el
aacuterea del fuelle durante todo el tiempo Esto significa que la vaacutelvula abre y cierra a la misma presioacuten
(presioacuten del domo) De acuerdo a esto la diferencia de presioacuten entre la de cierre y la de apertura es
cero
Vaacutelvulas desbalanceadas
Son aquellas que tienen un rango de presioacuten limitado por una presioacuten superior de apertura y por una
presioacuten inferior de cierre determinada por las condiciones de trabajo del pozo es decir las vaacutelvulas
desbalanceadas se abren a una presioacuten determinada y luego se cierran con una presioacuten maacutes baja
Dentro de este grupo de vaacutelvulas tenemos las siguientes
Vaacutelvula operada por presioacuten del gas de inyeccioacuten- Generalmente se conoce como vaacutelvula de
presioacuten esta vaacutelvula es del 50 al 100 sensible a la presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento en la
posicioacuten cerrada y el 100 sensible en la posicioacuten de apertura Se requiere un aumento en presioacuten
en el espacio anular para abrir y una reduccioacuten de presioacuten en la tuberiacutea de revestimiento para cerrar
la vaacutelvula
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Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
16
En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
17
Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
18
35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
19
37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
20
Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
21
Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
15
Vaacutelvula reguladora de presioacuten- Es tambieacuten llamada como vaacutelvula proporcional o vaacutelvula de flujo
continuo Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la vaacutelvula de presioacuten en la
posicioacuten cerrada Es decir una vez que la vaacutelvula estaacute en la posicioacuten abierta es sensible a la presioacuten
en la TP es lo que se requiere que se aumente la presioacuten en el espacio anular para abrirla y una
reduccioacuten de presioacuten en la TP o en la TR para cerrar la vaacutelvula
Vaacutelvula operada por fluidos de formacioacuten- La vaacutelvula operada por fluidos de la formacioacuten es 50 a
100 sensible a la presioacuten en la TP en la posicioacuten cerrada y 100 sensible a la presioacuten en la TP en
la posicioacuten abierta Esta vaacutelvula requiere un incremento en la presioacuten de la TP para abrir y una
reduccioacuten en la presioacuten de la TP para lograr el cierre de la vaacutelvula
Vaacutelvula combinada- Tambieacuten es llamada vaacutelvula de presioacuten operada por fluidos y por presioacuten del
gas de inyeccioacuten en eacutesta se requiere un incremento en la presioacuten del fluido para su apertura y una
reduccioacuten de presioacuten en el espacio anular para cerrarla
Vaacutelvulas para bombeo neumaacutetico continuo- Una vaacutelvula usada para flujo continuo debe ser
sensible a la presioacuten en la TP cuando estaacute en la posicioacuten de apertura es decir responderaacute
proporcionalmente al incremento y decremento de la presioacuten en la TP Cuando la presioacuten decrezca
la vaacutelvula deberaacute empezar a regular el cierre para disminuir el paso de gas Cuando la presioacuten en la
tuberiacutea de produccioacuten se incrementa la vaacutelvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el
flujo de gas a traveacutes de la misma Estas respuestas de la vaacutelvula mantienen estabilizada la presioacuten en
la TP o tienden a mantener una presioacuten constante Estas mismas caracteriacutesticas pueden ser
determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presioacuten o una vaacutelvula operada por fluidos
Vaacutelvula para bombeo neumaacutetico intermitente- Una instalacioacuten de BN intermitente puede llevarse a
cabo con cualquier tipo de vaacutelvula de BN solo que debe ser disentildeada propiamente de acuerdo a las
caracteriacutesticas o condiciones de trabajo del pozo Baacutesicamente se tienen dos tipos de BN
intermitente
Uno es el de punto uacutenico de inyeccioacuten en este caso todo el gas necesario para subir el bache de
petroacuteleo a la superficie se inyecta a traveacutes de la vaacutelvula operante (Fig 14)
El otro es el de punto muacuteltiple de inyeccioacuten La Fig 15 muestra la secuencia de los pasos para el
punto muacuteltiple de inyeccioacuten La operacioacuten de la vaacutelvula ensentildea en cada esquema la expansioacuten del
gas elevando consigo el bache de aceite a una vaacutelvula posterior localizada inmediatamente arriba
En este tipo se abre la vaacutelvula que se encuentra debajo del bache de petroacuteleo y que se comporta
como una vaacutelvula de operacioacuten
Todas las vaacutelvulas que se tienen en la sarta de produccioacuten no necesitan estar abiertas en el tiempo
que se aplica este tipo de bombeo El nuacutemero de vaacutelvulas abiertas va ha depender del tipo de
vaacutelvula usada del disentildeo de BN y en si de toda la configuracioacuten del bombeo neumaacutetico Cualquiera
de las vaacutelvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo pero disentildeadas correctamente
Existen otros tipos de vaacutelvulas de BN tales como
Vaacutelvula piloto
Vaacutelvula de nitroacutegeno
Vaacutelvula sensitiva a la presioacuten de liacutequido
34 CLASIFICACIOacuteN DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO
16
En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
17
Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
18
35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
19
37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
20
Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
21
Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
16
En general el tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con
bombeo neumaacutetico continuo o intermitente
Las caracteriacutesticas del pozo el tipo de completacioacuten tal como agujero descubierto asiacute como la
posible produccioacuten de arena y la conificacioacuten de agua yo gas son condiciones de vital importancia
que influyen en el disentildeo de una instalacioacuten
El tipo de instalacioacuten estaacute condicionada por la decisioacuten de hacer producir un pozo con bombeo
neumaacutetico continuo o intermitente Las vaacutelvulas estaacuten disentildeadas de modo que funcionen como un
orificio de apertura variable para el caso de BNC dependiendo de la presioacuten de la TP o bien
pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas raacutepidamente a la TP para desplazar
el bache de liacutequido para el caso de BNI
Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN
341 Instalacioacuten abierta
La tuberiacutea de produccioacuten se suspende en el pozo sin obturador El gas se inyecta hacia abajo por el
espacio anular casingtubing y el fluido se produce a traveacutes del tubing
No es muy recomendada para pozos de BN intermitente
342 Instalacioacuten semi ndash cerrada
17
Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
18
35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
19
37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
20
Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
21
Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
17
Es ideacutentica a la instalacioacuten abierta excepto que se agrega un obturador para establecer un sello entre
el tubing y el casing
Ofrece varias ventajas
Una vez que el pozo se ha descargado no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacio
anular de la TR ya que todas las vaacutelvulas tienen un dispositivo de retencioacuten ldquocheckrdquo
Cualquier fluido dentro de la PT no puede abandonar la tuberiacutea de produccioacuten y pasar al espacio
anular de la TR
El obturador aiacutesla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP
Este tipo de instalacioacuten puede ser usado en BN intermitente
343 Instalacioacuten cerrada
Es similar a la instalacioacuten semi ndash cerrada excepto que en el tubing se coloca una vaacutelvula fija Esta
vaacutelvula evita que la presioacuten del gas de inyeccioacuten actuacutee contra la formacioacuten
Este tipo de instalacioacuten es a menudo recomendada para BN intermitente
18
35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
19
37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
20
Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
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Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
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35 MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO
PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE
Uno de los criterios sobre eficiencia de las operaciones de gas lift es el mantenimiento de optima
relacioacuten gas inyectado petroacuteleo (IGOR) el cual es definido como el numero de pies cuacutebicos
necesarios para levantar un barril 1000 pies de altura Para operaciones de gas lift intermitente esto
es calculado como sigue
(Relacioacuten de flujo)(periodo de inyeccioacuten)( ciclos por diacutea)
IGOR= Ec(11)
(BPD de fluido)( profundidad de elevacioacuten1000)
donde
Relacioacuten de flujo- es el promedio introducido por gas (en SCFminuto) al pozo durante el periodo
de inyeccioacuten
Periodo de inyeccioacuten- es el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante
cada ciclo
BPD de fluido- es el promedio de produccioacuten diaria del pozo (petroacuteleo y agua) producido bajo las
mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada
Profundidad de elevacioacuten- es tomada usualmente como la profundidad de la vaacutelvula retenedora
(standing valve)
36 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
361 BOMBEO NEUMATICO CONTINUO
El proceso es el siguiente
1 Reduccioacuten de la densidad de fluido y el peso de la columna de manera que la presioacuten diferencial
entre el yacimiento y el diaacutemetro interno del pozo sea incrementada
2 Expansioacuten del gas inyectado de manera que eacuteste empuje liacutequido delante de eacutel que
posteriormente reduciraacute el peso de la columna incrementando de este modo la diferencial de
presioacuten entre el yacimiento y el diaacutemetro interior del pozo
3 Desplazamiento de baches de liacutequido mediante burbujas grandes de gas actuando como pistones
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37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
20
Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
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Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
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Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
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37 DESCRIPCION DEL FUNCIONAMIENTO
371 Descarga
Una vez instaladas las vaacutelvulas de BN el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo La
finalidad de la operacioacuten es la de permitir que el gasto llegue a la vaacutelvula neumaacutetica de trabajo sin
excesivas presiones iniciales para conseguir la estabilizacioacuten del reacutegimen de produccioacuten
Cuando en un pozo se instalan vaacutelvulas neumaacuteticas por primera vez el espacio anular se encuentre
tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo por lo cual es necesario
descargarlo
El meacutetodo de descarga continua debe ser de operacioacuten ininterrumpida Las vaacutelvulas se espacian de
modo que el pozo se descarga por siacute mismo controlaacutendose el gas en la superficie
A continuacioacuten se describe una operacioacuten de descarga continua Se observa que el aparejo de
produccioacuten tiene cuatro vaacutelvulas de BN y sus correspondientes presiones de operacioacuten son de 625
600 575 y 550 [psi]
Suponiendo que al empezar el pozo estaacute lleno de fluido de control hasta la superficie para
descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuacioacuten
Paso 1 El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a traveacutes de una vaacutelvula de aguja
(estrangulador) Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP
La praacutectica comuacuten es descargar el fluido en una presa hasta que empiece a salir gas a traveacutes de la
primera vaacutelvula o hasta que en la corriente aparezca gas Es importante efectuar la operacioacuten
lentamente para que los fluidos que pasen por las vaacutelvulas no las dantildeen
Paso 2 A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente la presioacuten en la TR debe
subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP
20
Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
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Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
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Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
20
Paso 3 La vaacutelvula nuacutemero 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 instantaacuteneo de la velocidad del flujo que sale por
el extremo de la TP
Paso 4 La descarga del pozo es una mezcla de gas y liacutequidos y la presioacuten en la TR se estabiliza a
625 [psi] que es la presioacuten de operacioacuten de la vaacutelvula 1 Para no desperdiciar gas el flujo puede
direccionarse a los separadores
Paso 5 La inyeccioacuten de gas en el espacio anular hace que el nivel de liacutequido siga bajando hasta que
la vaacutelvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado
considerablemente por el gas
Por ejemplo si el fluido de control tiene un gradiente de 05 [psipie] con la inyeccioacuten de gas puede
bajar a 01 [psipie] en la TP con el consecuente cambio en el gradiente de presioacuten dependiendo a
queacute profundidad esteacute la vaacutelvula 1
21
Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
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Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
21
Si la presioacuten del gas al pasar por la vaacutelvula 1 es de 50 [psi] y suponiendo que esteacute a una
profundidad de 1250 [pie] la presioacuten del gas en la superficie es de 50 + (125001) = 175 [psi]
Quedan entonces 625 ndash 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la vaacutelvula 2 Asiacute se determina
tambieacuten el espaciamiento de dicha vaacutelvula el cual es de (45005) = 900 [pie] Entonces la vaacutelvula 2
se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie]
Paso 6 Tan pronto la vaacutelvula 2 queda descubierta el gas entra en ella a la profundidad de 1250
[pie] Ademaacutes la presioacuten en la TR baja a 600 [psi] ya que la vaacutelvula 2 funciona con 25 [psi] menos
que la vaacutelvula1
El gradiente de presioacuten en la TP baja a 01 [psipie] de la vaacutelvula 2 a la superficie La presioacuten de la
TP a la altura de esta vaacutelvula es de 50 + (215001) = 265 [psi] Queda asiacute una diferencia de 600 ndash
265 = 335 [psi] para llegar hasta la vaacutelvula 3 situada a 2150 + (33505) = 2820 [pie]
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
22
Paso 7 El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera vaacutelvula y la operacioacuten se repite
hasta llegar a la cuarta Durante la descarga del pozo la presioacuten de fondo baja al punto en el que los
fluidos de la formacioacuten empiezan a entrar en el fondo de la TP
En este momento la composicioacuten de los fluidos en la TP empieza a cambiar transformaacutendose en
una mezcla de los fluidos que se estaacuten desplazando del espacio anular y los que salen de la
formacioacuten Cuando esto ocurre la produccioacuten de descarga del pozo tiende a bajar hasta que se llega
a la vaacutelvula de operacioacuten (cuarta vaacutelvula)
Paso 8 Tan pronto se llega a la vaacutelvula 4 (a 3306 [pie]) la TR se estabiliza a 550 [psi] de presioacuten
de operacioacuten en la superficie y el pozo entra en produccioacuten
![TEMA 2 Bombeo Neumatico[1]](https://static.fdocuments.ec/doc/165x107/55cf9819550346d03395922f/tema-2-bombeo-neumatico1.jpg)
