29 de abril de 2012BOMBEO BOMBEO NEUMTICONEUMTICO Sistemas Artificiales de Produccin Sistemas Artificiales de Produccin2OBJETIVOFalta esta hoja3Bombeo Neumti coElbombeoneumticoesunmtododelevantamiento artificialdefluidosdondeseutilizagasaunapresin relativamentealtacomomediodealigeramientoa travs de un proceso mecnico.La eficiencia del BN depende de:1. Presin de fondo.2. ndice de productividad.3. Relacin Gas-Aceite de formacin.4. Porcentaje de agua.5. Profundidad.6. Tamaodelastuberasdeproducciny revestimiento.4Bombeo Neumti coCaractersticas del equipo:1. Contrapresin ejercida contra la formacin.2. Consumo de gas.Categoras de pozos para considerar en su aplicacin:1. Alto ndice de productividad y alta presin de fondo.2. Altondicedeproductividadybajapresinde fondo.3. Bajo ndice de productividad y alta presin de fondo.4. Bajondicedeproductividadybajapresinde fondo.5Elsistemaconsistedecuatropartes fundamentales:1. Fuentedegasaaltapresin:Estacinde compresin,pozoproductordegasaalta presin o compresor a boca de pozo.2. Un sistema de control de gas en la cabeza del pozo,vlvulamotoracontroladaporunreloj ounestranguladorajustable(vlvulade aguja).3. Sistemadecontroldegassubsuperficial (vlvulas de inyeccin).4. Equiponecesarioparaelmanejoy almacenamiento del fluido producido.Bombeo Neumti co6Hay dos tipos de diseo en la operacin de los sistemas de BN:1. Para instalacin de flujo continuo.2. Para instalacin de flujo intermitente.Las instalaciones para flujo continuo, requiere una inyeccin controlada de gas en la columna que se mueve dentro de la tuberadeproduccin,afindealigerarlayconservarel movimiento de ste al grado deseado.Ti pos de di seo para BNMecanismos involucrados: Disminucin de la densidad Expansin del gas inyectado Desplazamiento del lquidoCONTINUO INTERMITENTE7Bombeo de gas de fl ujo conti nuo.En el proceso de bombeo de gas de flujo continuo,seestinyectandogas continuamenteenelpozoaunapresin relativamentealtadentrodelacolumna de fluido.(Estegasinyectadoseunealgasde formacinparabombearelfluidoala superficie por una o mas ramas de flujo).

8Bombeo neumti co de fl ujo i ntermi tenteEnestetipodebombeo,elgaspenetraalatubera deproduccin,unavezquesehaacumuladoenel pozociertacantidaddefluidos,elgasentra sbitamentedesplazandoalosfluidosacumulados como un pistn.Elfluidodentrodelatuberadeproduccines levantado en forma de baches o pistones.Laexpansinadicionaldelgasobligaalfluidoa moverse hacia la superficie.9Eltipodeinstalacinestcondicionadaporla decisindehacerproducirunpozoconBombeo NeumticoContinuooIntermitente.Lasvlvulas estndiseadasdemodoquefuncionencomoun orificio de apertura variable para el caso de Bombeo Neumtico Continuo, dependiendo de la presin de la tuberadeproduccinopuedentenerunasiento amplioparaelcasodeBombeoNeumtico Intermitenteysuministrarunvolumendegas rpidamentealatuberadeproduccinpara desplazar el bache del lquido.ExistentrestiposdeinstalacionesdeBombeo Neumtico:1. Instalacin Abierta2. Instalacin Semicerrada3. Instalacin Cerrada Cl asi fi caci n de l as Instal aci ones de BN10Instal aci n Abi ertaEl aparejo de produccin queda suspendido dentro del pozo sinempacador.Elgasseinyectaenelespacioanular formando entre las tuberas de revestimiento y produccin y losfluidoscontenidosenlatuberadeproduccinson desplazados.Estainstalacinquedarestringidaapozosconbuenas caractersticas.Erosinseveraconelfluido.Lapresinvariableenlalnea superficial,provocaqueelniveldelfluidoenelpozo aumente y disminuya en el espacio anular.Elpozodebeserdescargadoyreacondicionadocadavez que se cierre.Cl asi fi caci n de l as Instal aci ones de BN11Instalacin SemicerradaSeadicionaunempacadorquesirvedeaislante entre las tuberas de revestimiento y produccin.SepuedeusartantoparaBombeoNeumtico Continuo como Intermitente.Unavezqueelpozosehadescargado,nohay caminoporelcualelfluidopuedaregresaral espacioanulardelatuberaderevestimiento,ya quetodaslasvlvulastienenundispositivode retencin Check .Cl asi fi caci n de l as Instal aci ones de BN12Instalacin Semicerrada (continuacin)Cualquier fluido dentro de la tubera de produccin nopuedeabandonarlatuberadeproducciny pasaralespacioanulardelatuberade revestimiento.Elempacadoraslalatuberaderevestimientode cualquier fluido proveniente del fondo de la tubera de produccin. Cl asi fi caci n de l as Instal aci ones de BN13Instal aci n CerradaSecolocaunavlvuladepieenlatubera de produccin.Esta vlvula de pie evita que la presin del gas de inyeccin acte contra la formacin.Cl asi fi caci n de as Instal aci ones de BN141. El pozo est lleno de fluido de control tanto en laTPcomoenlaTR,seinicialainyeccinde gas, todas las vlvulas estn abiertas debido al principiodeArqumedesodeflotacin circulandoelfluidodecontroldelespacio anularatravsdeellashacialatuberade produccin.2. Cuandoelniveldefluidollegaalaprimera vlvula,elfluidocontinacirculandoatravs de las vlvulas hacia la tubera de produccin.Pri nci pi o de Funci onami ento de l as Vl vul as de BN153. El nivel de fluido est por debajo de la primera vlvula dejndolaaldescubiertoseeliminaelfenmenode flotacin y permite que el mecanismo acte cerrando la vlvula, hasta que la presin de gas comprimido en el espacioanularvenzalapresindecalibracindela vlvulaypermiteelpasodegasatravsdeellaala tuberadeproduccin,impulsandolacolumnade fluidos que se encuentra arriba de ella. 4. Sellegaalpuntodeinyeccindeseado,elvolumen inyectadoesalto(deacuerdoconlaprofundidadde inyeccin) el pozo est aportando un volumen de fluido de acuerdo con su capacidad productiva.Pri nci pi o de Funci onami ento de l as Vl vul as de BN16Elgradodeseadoseraquelquepresentala aportacinmayordeaceite,conunarelacingas inyectado aceite menor.Lasinstalacionesparaflujointermitente,requieren tambindeunainyeccincontroladadegas,pero deunamaneradiferente;elprincipiodeoperacin es similar al de los principios balsticos.Paratenercomportamientoptimoparaflujo intermitente,lacolumnadeaceitedeber desplazarseenlatuberadeproduccin(T.P.)de maneraquelaadherenciaalatuberaylamezcla del gas con el aceite sean mnimos.Mecni ca de l as Vl vul as Para BN17EnB.N.Intermitente,lavlvuladeber tenerunaaperturainstantneayungran orificiodeentradadegasparadarala columna la mxima velocidad de arranque.Mecni ca de l as Vl vul as Para BN18Un pozo con alto ndice de productividad e insuficiente presin, es el mejor candidato para la operacin de vlvulas de flujo continuo. Para el diseo del aparejo de vlvulas de flujo continuo se toman en cuenta las siguientes condiciones:Profundidad del intervalo productor.Dimetro de la tubera de produccin.Dimetro de la tubera de revestimiento.Presin de gas disponible.Volumen de gas disponible.Volumen de fluido por recuperar.Gradiente de presin esttica.Gradiente de presin fluyendo.Bombeo Neumti co Conti nuo19El proceso es el siguiente:1. Reduccindeladensidaddefluidoyelpeso delacolumnademaneraquelapresin diferencialentreelyacimientoyeldimetro interno del pozo sea incrementada.2.Expansindelgasinyectadodemaneraque steempujelquidodelantedel,que posteriormente reducir el peso de la columna, incrementando de este modo, la diferencial de presinentreelyacimientoyeldimetro interior del pozo.Bombeo Neumti co Conti nuo203.Desplazamientodebachesdelquidomedianteburbujas grandes de gas actuando como pistones.

Bombeo Neumti co Conti nuo21Bombeo neumtico continuoBombeo neumtico continuoEnestemtodoseintroduceun volumen continuo de gas a alta presin porelespacioanularalaTPpara aerear o aligerar la columna de fluidos, hastaelpuntoenquelareduccinde lapresindefondopermitauna diferencialsuficienteatravsdela formacin,causandoqueelpozo produzca el gasto deseado. 22BOMBEO NEUMTICO CONTINUOPara realizar esto, se utiliza una vlvula en el punto de inyeccin ms profundo con la presindisponibledelgasdeinyeccin, juntoconlavlvulareguladoraenla superficie. Este mtodo se utiliza en pozos conaltoIP(mayora0.5[bpd/psi])y presindefondofluyendorelativamente alta(columnahidrostticadelordende50%omsenrelacinalaprofundidad del pozo).23Bombeo neumtico Bombeo neumtico intermitenteintermitenteConsisteenproducirperidicamente determinadovolumendeaceiteimpulsado porelgasqueseinyectaaaltapresin. Dichogasesinyectadodelasuperficieal espacioanularpormediodeunregulador, interruptoroporunacombinacindeambos, para pasar posteriormente del espacio anular alaTPatravsdeunavlvulaqueva insertada en la TP. Cuando la vlvula abre, el fluido proveniente de la formacin acumulado dentrodelaTPesexpulsadoalexterioren forma de tapn o bache de aceite a causa de la energa del gas.24BOMBEO NEUMTICO INTERMITENTEDebido al fenmeno de resbalamiento del lquido, slounapartedelvolumendeaceiteiniciales recuperado en la superficie, mientras que el resto caealfondodelpozointegrndosealbachede aceite en formacin.Despusdequelavlvulacierra,transcurreun periododeinactividadaparente,enelcualla formacinproductoracontinaaportandofluidos al pozo, hasta formar un determinado volumen de aceite con el que se inicia otro ciclo. Bombeo neumtico Bombeo neumtico intermitenteintermitente25BOMBEO NEUMTICO INTERMITENTEEnelbombeoneumticointermitente,elgasesinyectado aintervalosregulares,detalmaneraqueelcicloes reguladoparaquecoincidaconlarelacindefluidos que esta produciendo la formacin hacia el pozo.El bombeo intermitente es usado en pozos con volumen de aceitegeneralmentebajooenpozosquetienenlas siguientes caractersticas:a) Alto ndice de productividad (mayor a 0.5 [bpd/psi]), baja presin de fondo, columna hidrosttica del orden del 30 % o menor en relacin a la profundidad.b) Bajondicedeproductividad(menora0.5[bpd/psi]), baja presin de fondo.Bombeo neumtico Bombeo neumtico intermitenteintermitente26Losdiversosfabricanteshandivididoen categorasalasvlvulasdeBNdependiendode qutansensibleesunavlvulaauna determinadapresinactuandoenlaTP(Pt)oen la TR (Pc).Generalmente son clasificadas por el efecto que la presin tiene sobre la apertura de la vlvula. Esta sensibilidadestdeterminadaporlaconstruccin delmecanismoquecierraoabrelaentradade gas.MECANISMO DE LAS VLVULAS MECANISMO DE LAS VLVULAS SUBSUPERFICIALES DEBNSUBSUPERFICIALES DEBN27MECANISMO DE LAS VLVULAS SUBSUPERFICIALES DE BNNormalmentelapresinalaqueseexponeuna vlvula la determina el rea del asiento de sta.Cuando el rea del elemento de respuesta es grande comparadaconelasientodelavlvula,staes relativamente insensible a la presin en la TP; debido aesto,elefectodelacolumnadelquidoenlaTP para abrir la vlvula es pequeo.28UnavlvuladeBNest compuesta de:Cuerpo de la vlvulaElementodecarga (resorte,gasouna combinacin de ambos)Elementoderespuestaa unapresin(fuellede metal,pistnodiafragma de hule)Elementodetransmisin (diafragmadehuleo vstago de metal)Elemento medidor (orificio o asiento)COMPONENTES DE LASVLVULAS DE COMPONENTES DE LASVLVULAS DE BNBNPtpresin en TPAprea de asientoESPACIO ANULAR ESPACIO ANULAR Pc, presin en TRFuelle (elemento de respuesta)Domo (elemento de carga)Vstago (elemento de transmisin)Cuerpo de la vlvula29CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNLas vlvulas de BN se clasifican en:a) Vlvulas desbalanceadas.b) Vlvulas balanceadas.c) Vlvulas para bombeo continuo.d) Vlvulas para bombeo intermitente.30CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNa) Vlvulas desbalanceadasSonaquellasquetienenunrangodepresinlimitado por una presin de apertura y por una presin inferior de cierre,elcualesdeterminadoporlascondicionesde trabajodelpozo;esdecir,estetipodevlvulasabren con unapresin determinaday cierran con una presin ms baja. Este tipo de vlvulas se divide en:a.1)Vlvula operada por presin del gas de inyeccina.2)Vlvula reguladora de presina.3)Vlvula operada por fluidos de la formacin31CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNa.1)Vlvula desbalanceada operada por presin del gas de inyeccinGeneralmenteseconocecomovlvulade presin; la vlvula es del 50 al 100 % sensible a la presin en la TR en la posicin cerrada y el 100 % sensible en la posicin de apertura.Serequiereunaumentodepresinenel espacioanularparaabriryunareduccinde presin en la TR para cerrar la vlvula.32CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN (VLVULAS DESBALANCEADAS)En cuanto a las vlvulas operadas por presin del gas de inyeccin, existen dos conceptos importantes.1. Presin de apertura de la vlvula bajo condiciones de operacin2. Presin de cierre de la vlvula bajo condiciones de operacin33CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNPresin de apertura de la vlvula bajo condiciones de operacinLa presin de apertura se define como la presinenlaTRrequeridaparaabrirla vlvulaactuandobajocondicionesde operacin. Puedehacerseunbalancedetodaslas fuerzasqueactansobreellacuando estenlaposicincerradaaunos instantesantesdesuapertura.Puede establecerse la siguiente ecuacin:Fo = FcFo =Sumadetodaslasfuerzasque tratan de abrir la vlvulaFo =Sumadetodaslasfuerzasque tratan de mantener cerrada la vlvula34CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN (PRESIN DE APERTURA DE LA VLVULA)R P P R PAAR siAAP PAAPP despejando y A entre DividiendoA P A P A A P A P FA P A A P Ft d cbpbpt dbpcc bb d p t p b cb d cp t p b c o

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1]1

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+ + ) 1 (; 1:) () (RR P PPt dc1) 1 ( . Ec35CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN (PRESIN DE APERTURA DE LA VLVULA)Ejemplo 1Suponiendo que una vlvula est localizada a 6000 [pie], que tiene una presin de domo de 700 [psi] y una presin en la TP de500[psi],determinarlapresinenlaTRrequeridapara abrir la vlvula, si Ab = 1.0 [pg2]yAp = 0.1 [pg2].Solucin:Bajo estas condiciones de operacin, cuando la presin en la TR se incrementa a 722 [psi], la vlvula abre.[ ] psi PRR P PPct dc1111 . 11111 . 1 1) 1 . 1 )( 111 ( 1111 36CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN (PRESIN DE APERTURA DE LA VLVULA)ParadeterminarelefectoquetienelapresinenlaTPpara abrirlavlvula,seutilizalaecuacinanteriordelasiguiente forma:Ntese que la presin de la TP se resta de la presin en la TR, queeslapresinnecesariaparaabrirlavlvula.Estoes,a medida que la presin en la TP se incrementa, la presin en la TRrequeridaparaabrirlavlvuladecrece.Eltrminoquese resta de la ecuacin anterior es llamado Efecto de Tubera de Produccin:El trmino R/(1-R) es llamado Factor de Efecto de Tubera de Produccin.RR PRPPt dc1 1

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RRP E Tt1. .RRF E T1. . .37CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN (PRESIN DE APERTURA DE LA VLVULA)Ejemplo 2Calcular el efecto de tubera causado por la presin en la TP de 500 [psi], del ejemplo anterior.Solucin:De estos resultados, se establece que cuando la presin en la TP es igualacero[psi],lavlvulaalaprofundidadde6000[pie]requiere de 722 + 56 = 778 [psi] en el espacio anular para abrirse.Dichapresinde778[psi]esllamadaalgunasveces comolapresinmximadeoperacin.LapresinenlaTP(500 [psi]paraelejemplo)reducelapresinnecesariaparaabrirla vlvula de 778 [psi] a 722 [psi].[ ] psi E Tes tubera de efecto el to lo porF E T11 ) 11111 . 1 ( 111 . .: , tan11111 . 11 . 1 11 . 1. . . 38CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNPresin de cierre de la vlvula bajo condiciones de operacinLapresindecierresedefinecomo lapresinenlaTRrequeridapara cerrarlavlvulaactuandobajo condiciones de operacin. Efectuandounbalancedefuerzas similaraldelapresindeapertura, puedeestablecerselarelacinde fuerzasactuandosobrelavlvula cuandoseencuentraenlaposicin abiertaaunosinstantesantesdesu cierre.Todaslasreasypresiones sonidnticasalasdelavlvula consideradaparaefectuarlapresin deapertura,exceptoqueahorala presinbajolavlvulaesafectada porlapresinenlaTRynoporla presinenlaTP.Parauntiempo antesdecerrarlavlvula,sepuede desarrollar la siguiente ecuacin:Fo = Fc39CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN (PRESIN DE CIERRE DE LA VLVULA)b d p vc p vc b vcb d p vc p b vcvc cb d p c p b cb d cp c p b c oA P A P A P A PA P A P A A PP P HaciendoA P A P A A P A P FA P A A P F + + + + ) (:) () (d vcP P Donde:Pvc =presinenelespacio anular para cerrar la vlvula a condiciones de operacin.) 1 ( . Ec40CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNLaecuacin(2)muestraquelapresinenlaTRes igual a la presin en el domo para cerrar la vlvula a unaprofundidaddeterminada.Conbaseendicha ecuacin,lavlvulaqueabrea722[psi]enel ejemplo 1, puede cerrar cuando la presin en la TR a la profundidad de la vlvula sea reducida a 700 [psi] .Amplitud de las vlvulas (Spread)Ladiferenciaentrelaspresionesdeaperturayde cierredeunavlvulaesllamadaAmplituddela vlvula. Para determinar esta amplitud, la presin de cierre se resta de la de apertura, es decir:41CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN (AMPLITUD DE LAS VLVULAS): ,1) 1 (1 1tiene se ecuacin la ndo SimplificaRR PRR P PPRR P PP Amplitudd t dvct d Ejemplo 3Calcular la amplitud de la vlvula descrita en el ejemplo 1.Solucin:[ ] psi PP P TEF Pt d11) 111 111 ( 11111 . 1 ) ( ) 1 ( . Ec) (t dP P TEF P 42CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN (AMPLITUD DE LAS VLVULAS)La presin para abrir la vlvula es Pvo = Pd + P = 700 + 22 = 722 [psi], que es resultado obtenido anteriormente en el ejemplo 1.Laecuacin(3)muestraquelaamplituddelavlvulaest controladapordosfactores:TEFyPt.Paraundeterminado asientodelavlvula,lamnimadiferenciadepresinocurre cuandolapresinenlatuberadeproduccinesigualala presin en el domo, es decir, Pt=Pd. La mxima amplitud de la vlvula ocurre cuando la presin en la TP es igual a cero (Pt = 0), por lo que de acuerdo a la ecuacin (3) se deduce que:Mxima amplitud de la vlvula = Pmx = TEF (Pd)La amplitud de la vlvula puede ser importante cuando se tiene unainstalacindebombeocontinuo,peroesmsimportante paraunainstalacindebombeointermitentedondeseusan vlvulasconpresionesdesbalanceadas.Laamplituddela vlvulacontrolalamnimacantidaddegasqueseutilizaen cada ciclo.43CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNGradiente de la columna de gasLa presin de operacin del gas de inyeccin est controlada en la superficie; esto es, la superficie (cero pies) se utiliza generalmente comounareferenciaparacompararyrelacionarlaposicindela posicin de la vlvula de BN. Para corregir desde el fondo del pozo hastalasuperficieoviceversa,elingenierodeproduccindebe hacerunaprediccindelcambiodelapresincausadoporla columnadegasyporlasprdidasdefriccincercadelavlvula de BN, tanto bajo condiciones estticas como dinmicas (fluyendo).La diferencia entre el cambio de la presin esttica y dinmica es la prdida por friccin para el flujo de gas. Si el conducto es pequeo oelgastodegasesrelativamentealto,dichaprdidadebeser tomadaencuenta.Laprdidaporfriccincorrienteabajodelflujo de gas en el espacio anular de casi todas las instalaciones es muy pequeaypuededespreciarsesinconsiderarquesecometaun error notable. Por esta razn, la mayora de las instalaciones de BN se disean considerando el incremento de presin esttica del gas con la profundidad.El clculo del incremento de presin se basa en el establecimiento deunbalancedeenergadelflujodegasentredospuntosdel sistema.Resolviendodichaecuacinparaungasrealy considerando un factor de compresibilidad a condiciones medias de presin y temperatura, se obtiene la siguiente expresin:44CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN (GRADIENTE DE LA COLUMNA DE GAS)Laecuacin(4)involucraunasolucin deensayeyerror,enlacualz dependedelapresindefondoy viceversa.Porestarazn,sehan desarrolladogrficasbasadasenesta ecuacinqueproporcionanbuenos resultados.Unadestaseslagrfica mostrada,enlacualparapresionesy temperaturasnormales,lapresinse incrementaconlaprofundidad (gradientedepresin)enforma aproximadamenteconstanteparauna presinsuperficialdada.Por consiguiente,lapresinenlaTR puederepresentarsegrficamente medianteunalnearectadesdela superficiehastalaprofundidad deseada.

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zTLP Pgfondo 11111 . 1expsup) 1 ( . Ec45CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNPresin de apertura en el taller (Ptro)Unavezquelapresindeaperturayde cierre se han establecido para el diseo, la vlvuladebecalibrarseeneltallerauna presinquecorrespondaalapresinde aperturadeseadadentrodelpozo.sta, es la presin de apertura en el taller (Ptro). Ntesequeenunapruebadetallerla presin en la TP (Pt) es de cero [psi]. Si se sustituyeestevalorenlaecuacin(1)el resultado es:Se supone que el domo de una vlvula de BNtieneunvolumenconstante,porlo tanto, la presin de un domo cargado con nitrgenoseincrementaamedidaquela temperaturaincrementa.Lapresindel domo(Pd)seconoceyestarenfuncin de la profundidad de la vlvula.RPPdvo1) 1 ( . Ec46CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN (PRESIN DE APERTURA EN EL TALLER)Esto sisgifica que si la ecuacin (5) fuera usadaparapruebasdepresinde apertura en el taller, cada vlvula tendra quesercalentadaaunatemperatura igualalacualoperaenelpozoauna profundidad determinada.Para calcula la presin de apertura en el taller,lapresindeldomoala profundidaddecolocacindelavlvula debesercorregidaa60[F].Portanto, la ecuacin usada para la apertura en el taller (Ptro) es la siguiente:Para corregir la Pd a una temperatura de 60 [F] se usa la ley de los gases reales de la siguiente manera:PstVLVULA DEPURGA MANMETROGAS A ALTA PRESINPRESINATMOSFRICA[ ]RF PPdtro111 @) 1 ( . Ec[ ][ ]) 111 (11 @11 Fdd ddzF PT zP47CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN (PRESIN DE APERTURA EN EL TALLER)Obviamentepuedeusarse cualquiertemperaturabase. Algunos fabricantes utilizan 80 [F].Ya que la solucin es por ensaye y error,debendesarrollarsegrficas queseanfcilesdeusaryestn basadasenlaecuacin(7).La tablamostradapuedeutilizarse para corregir por temperatura (60 u 80 [F]) un domo cargado de gas.[ ][ ]d dd FdT zP zF P 11) 111 (11 @Entonces:) 1 ( . Ec48CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNEjemplo 4Sean los siguientes datos:Presin del gas en la superficie =Presin de apertura en la superficie = Pso =Densidad relativa del gas de inyeccin = Temperatura superficial =Temperatura @ 8000 [pie] =Presin en la TP = Pt =Dimetro exterior de la vlvula =rea del asiento = R = Profundidad de la vlvula = 800 [psi]800 [psi]0.7100 [F]180 [F]655 [psi]1 [pg] [pg2]0.26528000 [pie]Determinar:a) Presin de apertura de la vlvula, Pvob) Presin de cierre de la vlvula, Pvc = Pdc) Amplitud de la vlvula @ 8000 [pie]d) Presin superficial de cierre, Psc e) Amplitud de la vlvula en la superficie (Ps) y amplitud f) Presin de apertura en el probador, Ptro @ 60 [F]Carga de la vlvula: Nitrgeno @ 60 [F]49CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNSolucin:a) La presin de apertura de la vlvula a la profundidad de 8000 [pie] es igual a la presin superficial para abrir la vlvula, ms un incremento de la presin en el espacio anular a 8000 [pie] debido al gradiente de la columna de gas.De la figura 3A-1 se obtiene:b) La presin de cierre en la vlvula es igual a la presin en el domo, Pd @ 180 [F].[ ][ ] ( ) [ ][ ] psi P Ppsi piepiepsiPF TpiepsipiepsiPvo vocorreggrafgraf11 . 111 111 11 . 11111 . 111 1111111 111111 111111 . 1111111111111 . 1 11 111111 . 1111111 +

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[ ] psi PPR P R P P Pvcvct vo d vc11 . 888) 1111 . 1 ( 111 ) 1111 . 1 1 ( 11 . 888) 1 ( + + 50CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNc) La diferencia de presin a esta profundidad es igual a:d) La presin superficial de cierre, Psc :e) Laamplituddelavlvulaenlasuperficieesigualalapresinsuperficial de apertura menos la presin superficial de cierre:[ ]( ) [ ] psi P P TEF Popsi P P Pt vc dvc vo11 . 88 111 11 . 8881111 . 1 11111 . 1) (11 . 11 11 . 111 11 . 888

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[ ] psi PP P P PP P P P P Pscso vo vc scc vc sc sc vc c11 . 111) 111 11 . 111 ( 11 . 111 ) ( ( ) [ ] psi P P Psc so s11 . 88 11 . 111 111 51CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNf) Para calcular la presin de apertura en el taller se utiliza la ecuacin (6); lapresindeldomopuedesercalculadautilizandolatabla30.1parauna temperatura de la vlvula de 180 [F]:[ ][ ][ ] [ ] ( )[ ] [ ][ ] [ ][ ][ ] psi PRF PPEntoncespsi F Ppsi P F PF P F PF PF PCtrodtrodvc dd dddt11 . 8881111 . 1 111 . 111111 @:11 . 111 ) 88 . 111 ( 111 . 1 11 @11 . 111 111 @111 @ 111 . 1 11 @ 111 . 1111 @11 @ 52CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNClculo del gasto del gas de inyeccin y del dimetro del orificio de la vlvulaLasecuacionessiguientespermitencalcular,respectivamente,elgastodel gas de inyeccin y el dimetro del orificio de una vlvula.Gasto de gas de inyeccin requerido:Dimetro del orificio:Donde:) )( ( RGAi q qo gir) 1 ( . Ec) 1 ( . Ecada pu de avos en dA Cdodolg 11 :1111 . 11]1

vpkkkggdcckPPPPk TkPqA C )'111]1

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++;) 1 )( 111 ( 11 . 11111 1111 . 11111111) 1 ( . a Ec53CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNRELACINDECALORES ESPECFICOSENFUNCINDELA TEMPERATURAYLADENSIDAD RELATIVAESPECIFICACIONESPARAVLVULAS CAMCODEBOMBEONEUMTICO OPERADAS POR PRESIN54CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNVlvula desbalanceada operada por presin del gas de inyeccinVlvula cerrada a punto de abrirBalance de fuerzas: + + + bvstbvbvtbvbtvo gc ov t v b g ov b st b bt cAAR SiPAAAAPAAPP PF FA P A A P FA A P A P F1 1) () (stt btvoPRR P PP +155CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNVlvula desbalanceada operada por presin del gas de inyeccinVlvula abierta a punto de cerrarBalance de fuerzas:) 1 () (bvst bt vc gc ob g ov b st b bt cAAP P P PF FA P FA A P A P F + + ) 1 ( R P P Pst bt vc + 56CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNa.2)Vlvula reguladora de presinTambinesllamadavlvulaproporcional odeflujocontinuo.Lascondiciones imperantessonlasmismasalasdela vlvula de presin en la posicin cerrada.Requiereunaumentodepresinenel espacio anular para abrir y una reduccin depresinenlaTPoenlaTRpara cerrar.57CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNa.3)Vlvula desbalanceada operada por fluidos de la formacin (presin en la TP)Lavlvulaoperadaporfluidosdela formacines50a100%sensibleala presinenlaTPenlaposicincerraday 100 % sensible a la presin en la TP en la posicin abierta.Esta vlvula requiere un incremento en la presindelaTPparaabriryuna reduccinenlapresindelaTPpara lograr el cierre.58CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNVlvula desbalanceada operada por fluidos de la formacinVlvula cerrada a punto de abrir: v g v b t ov b st b bt cA P A A P FA A P A P F+ + ) () (stg btvo tPRR P PP P + 1Vlvula abierta a punto de cerrar:b t ov b st b bt cA P FA A P A P F + ) () 1 ( R P P P Pst bt vc t + 59CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNb) Vlvulas balanceadas (operadas por presin en la TR)Estetipodevlvulanoestinfluenciada porlapresinenlaTPcuandoestenla posicin cerrada o en la posicin abierta.LapresinenlaTR(Pc)actaenelrea delfuelledurantetodoeltiempo.Esto significaquelavlvulacierrayabreala misma presin (presin de domo).60CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN (VLVULAS BALANCEADAS)Haciendounbalancedefuerzas similaraldelasvlvulas desbalanceadas,seobtienenlas ecuacionestantodeaperturacomo decierreparalasvlvulas balanceadas.POSICIN POSICINCERRADA ABIERTAPvo = PbtPvc = Pbt61CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNVlvula diferencialVlvula cerrada a punto de abrir:v t v st ov g cA P A P FA P F+ t st vc gP P P P + Vlvula abierta a punto de cerrar: v t v st ov g cA P A P FA P F+ t st vo gP P P P + 62CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNc) Vlvulas para bombeo neumtico continuoEste tipo de vlvulas debe ser sensible a la presin en la TP cuando est en la posicin de apertura, es decir, responder proporcionalmenteal incrementoydecrementode lapresinenlaTP.Cuando la presin decrezca, la vlvula debeempezararegularel cierreparadisminuirelpaso del gas. Cuando la presin en laTPseincrementa,la vlvuladeberegularla aperturaenlacualse incrementaelflujodegasa travsdelamisma.Estas respuestasdelavlvula mantienenestabilizadala presinenlaTPotiendena mantenerunapresin constante.Enlafigurase muestralarespuestaala inyeccindegasdeuna vlvuladeBNparaflujo continuoRANGO DE FLUJO, Qo1.PRESIN DE APERTURA2. PVC , PRESIN DE CIERRE (INICIA EL CONTROL DE FLUJO)3. LMITE DEL RANGO DE CONTROL4. MXIMO FLUJO5. Pc, PRESIN DE CIERREPRESIN EN LA TUBERA, Pt5 53 32 21 14 463CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNd) Vlvulas para bombeo neumtico intermitenteEste tipo de bombeo puede llevarse a cabo con cualquiera de las vlvulasexistenteparaBN,perostasdebenserdiseadasde acuerdoalascaractersticasocondicionesdetrabajodelpozo. Bsicamentesetienendostiposdebombeointermitente:unoes eldepuntonicodeinyeccinyotroeseldepuntomltiplede inyeccin.Eneldepuntonicodeinyeccin,todoelgasnecesariopara subir el bache de aceite se inyecta a travs de la vlvula operante. Eneldepuntomltipledeinyeccin,laexpansindelgasacta sobre el bache de aceite, empujndolo hacia una vlvula posterior pormediodeotravlvulaqueseencuentrainmediatamente debajo del bache. La vlvula que se encuentra debajo acta como la vlvula de operacin.Todaslasvlvulasquesetienenenlasartadeproduccinno necesitanestarabiertaseneltiempoqueseaplicaestetipode bombeo. El nmero de vlvulas abiertas va a depender del tipo de vlvula utilizada, del diseo de Bn, y en s, de toda la configuracin del bombeo neumtico64A SEPARADORESTRANGULADORREPRESENTACINREPRESENTACIN GRFICA DE LAGRFICA DE LA PRESIN DEPRESIN DE FONDO FLUYENDO FONDO FLUYENDOMECANISMO DELMECANISMO DEL BOMBEOBOMBEO NEUMTICO ENNEUMTICO EN FLUJO CONTINUO FLUJO CONTINUO65TERMINACIN TERMINACIN TERICA DEL TERICA DEL SISTEMA DE SISTEMA DE BNC DE DOS BNC DE DOS ETAPAS CON ETAPAS CON LAS CURVAS LAS CURVAS DE GRADIENTE DE GRADIENTE DE PRESINDE PRESIN DIAGRAMA DEL CURVAS DE PRESIN PARAFONDO DEL POZOFLUJO VERTICAL66COMPARACIN DECOMPARACIN DE LOS TRAZOS DE LASLOS TRAZOS DE LAS CURVAS DE PRESINCURVAS DE PRESIN ENTRE LASENTRE LAS INSTALACIONES DEINSTALACIONES DE BN ESTNDAR Y LABN ESTNDAR Y LA DE DOS ETAPASDE DOS ETAPAS PARA DIFERENTESPARA DIFERENTES YACIMIENTOS YYACIMIENTOS Y CARACTERSTICASCARACTERSTICAS DEL POZO DEL POZOINSTALACIN DE BNESTNDARA LA PROFUNDIDAD DE LA ZONA DE LA TERMINACIN, DONDE LA P ES PEQUEA DEBIDO A LA ALTA PRESIN DE FLUJO DE LA COLUMNA DE FLUIDOBUENA Pws Y ALTO NDICE DE PRODUCTIVIDADBAJA Pws Y BUEN NDICE DE PRODUCTIVIDADCASOS EN LOS QUE PUEDE APLICARSE LA INSTALACIN DE BN DE DOS ETAPASINSTALACIN DEBN DE DOS ETAPASEN CUALQUIER POZO DONDE LA MEDIDA DE LA TP APROPIADASE A PEQUEA (1), PERO LA MEDIDA DE LA TR SEA LO BASTANTE GRANDE PARA PERMITIR UNA INSTALACIN CONVENIENTE DE BN DE DOS ETAPAS 1 12 2674500 45005000 50004900 49004800 48004700 47004600 46001100110012001200130013001400140015001500300 300250 250200 200150 150100 10019001900195019502000200020502050PwfPwhqLINJECCINPROFUNDIDAD DEPROFUNDIDAD DE INYECCIN, PROFUNDIDAD DE INYECCIN, [pie][pie]GASTO DE ACEITE, GASTO DE ACEITE, [bpd][bpd]RGA,RGA, [pie [pie3 3/bbl] /bbl]QmaxCURVA DE DESEMPEO DE BOMBEO NEUMTICO CURVA DE DESEMPEO DE BOMBEO NEUMTICOPRESIN EN LA CABEZA DEL POZO, PRESIN EN LA CABEZA DEL POZO, [psi][psi]PRESIN DE FONDO FLUYENDO, PRESIN DE FONDO FLUYENDO, [psi][psi]400 400 1600 1600 1200 1200 800 800Pr = 2400 [psia]IP = 3 [bpd/psi]Pso = 900 [psia]TP:8000 [pie]2 [pg] d.e. Lnea de flujo:4000 [pie]3 [pg] d.e.68CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BNGASTOS MXIMOGASTOS MXIMO Y MNIMOY MNIMO APROXIMADOSAPROXIMADOS PARA UNAPARA UNA CORRECTACORRECTA OPERACIN DEOPERACIN DE FLUJO CONTINUOFLUJO CONTINUO 697071Eltipodeinstalacinestcondicionadapor ladecisindehacerproducirunpozocon bombeoneumticocontinuoointermitente. Lasvlvulasestndiseadasdemodoque funcionencomounorificiodeapertura variableparaelcasodeBNC,dependiendo de la presin de la TP; o bien, pueden tener unasientoamplioysuministrarunvolumen degasrpidamentealaTPparadesplazar el bache de lquido para el caso de BNI.Clasificacin de las Clasificacin de las instalacionesinstalaciones de BNde BN72CLASIFICACIN DE LAS INSTALACIONES DE BNLascaractersticasdelpozo,eltipodeterminacin, ascomolaposibleproduccindearenayla conificacindeaguay/ogassoncondicionesde vital importancia que influyen en el diseo de una instalacin. Para determinar el tipo de instalacin inicial a utilizar, sedebedecidirenfuncindelcomportamiento futurodelpozo,incluyendoeldecrementodela Pwf y del IP.Existen tres tipos de instalaciones de BN:AbiertaSemicerradaCerrada73CLASIFICACIN DE LAS INSTALACIONES DE BNElaparejodeproduccinqueda suspendidodentrodelpozosin empacador. El gas se inyecta en el espacio anular formado entre la TP y la TR y los fluidos contenidos en laTPsondesplazados.Esto permitelacomunicacinentrela TPylaTR,demodoqueesta instalacinquedarestringidaa pozos con buenas caractersticas y quepresentenunnivelaltode fluidoqueformeunsellootapn. Normalmenteestopuede involucrarexclusivamenteapozos que se exploten con BNC.Instalacin abiertaInstalacin abierta74CLASIFICACIN DE LAS INSTALACIONES DE BNEssimilaralainstalacin abiertaexceptoquese adicionaunempacadorque sirve de aislante entre la TP y la TR. Este tipo de instalacin puedeutilizarsetantopara bombeoneumticocontinuo comoparaintermitente.Para elcasodelltimo,el empacadoraslaala formacindelapresinque setengaenlaTR.Sin embargo,estainstalacin permite que la presin del gas enlaTPactecontrala formacin. Instalacin semicerradaInstalacin semicerrada75CLASIFICACIN DE LAS INSTALACIONES DE BNEssimilaralainstalacin semicerradaexceptoquese colocaunavlvuladepieen laTP.Aunquelavlvulade pie se coloca normalmente en elfondodelpozo,sepuede colocarinmediatamente debajo de la vlvula operante. Lavlvuladepieevitaquela presindelgasdeinyeccin acte contra la formacin.Instalacin cerradaInstalacin cerrada76ABIERTA ABIERTA SEMICERRADA SEMICERRADA

CERRADA CERRADAENTRADA ENTRADADE DEGAS GASPRODUCCIN PRODUCCIN PRODUCCIN PRODUCCINPRODUCCIN PRODUCCINENTRADA ENTRADADE DEGAS GASENTRADA ENTRADADE DEGAS GASAPLICACIN PARA APLICACIN PARAFLUJO CONTINUO FLUJO CONTINUOAPLICACIN PARA APLICACIN PARAFLUJO INTERMITENTE FLUJO INTERMITENTE77Operacin de sistemas de BNCOperacin de sistemas de BNCEl xito o fracaso de cualquier instalacin de BNradicacasiexclusivamenteenel personal que la maneja.AunquelasvlvulasdeBNsehan perfeccionadoalgradodequesonporlo menosparcialmenteautomticas,las instalacionesrequierenestrechavigilancia tanto en la etapa de descarga como durante el periodo de ajustes, hasta que la inyeccin del gas se haya regulado debidamente.78OPERACIN DE SISTEMAS DE BNCDescargaUnavezinstaladaslasvlvulasdeBN,elpaso siguienteesladescargadelosfluidosdelpozo. La finalidad de la operacin es la de permitir que elgastolleguealavlvulaneumticadetrabajo sinexcesivaspresionesiniciales,paraconseguir la estabilizacin del rgimen de produccin.Cuandoenunpozoseinstalanvlvulas neumticas por primera vez, el espacio anular se encuentretalvezllenodefluido(generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo, por lo cual es necesario descargarlo.79OPERACIN DE SISTEMAS DE BNCElmtododedescargacontinuadebe serdeoperacinininterrumpida.Las vlvulasseespaciandemodoqueel pozosedescargaporsmismo, controlndose el gas en la superficie.Acontinuacin,sedescribeuna operacindedescargacontinua.Se observaqueelaparejodeproduccin tienecuatrovlvulasdeBNysus correspondientespresionesde operacinsonde625,600575y 550 [psi].Suponiendoquealempezarelpozo estllenodefluidodecontrolhastala superficie,paradescargarlosesiguen lospasosqueseindicana continuacin.VLVULA SUPERIOR ABIERTA, 625 [psi]SEGUNDA VLVULA ABIERTA, 600 [psi]TERCERA VLVULA ABIERTA, 575 [psi]VLVULA OPERANTE ABIERTA, 550 [psi]GAS DEINYECCINESTRANGULADORAL SEPARADOR80OPERACIN DE SISTEMAS DE BNCPaso1.Elgasseinyectalentamenteenel espacioanularatravsdeunavlvulade aguja(estrangulador).Inmediatamenteel fluido de control empieza a salir por la TP.Laprcticacomnesdescargarelfluidoen unapresa,hastaqueempieceasalirgasa travs de la primera vlvula o hasta que en la corrienteaparezcagas.Esimportante efectuar la operacin lentamente para que los fluidosquepasenporlasvlvulasnolas daen.Paso 2. A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente, la presin en la TR debesubirgradualmenteparaqueelfluido siga ascendiendo por la TP.Paso3.Lavlvulanmero1(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 instantneo de la velocidad del flujo que sale por el extremo de la TP.ABIERTAABIERTAABIERTAABIERTA81OPERACIN DE SISTEMAS DE BNCPaso4.Ladescargadelpozoesuna mezcla de gas y lquidos, y la presin en la TRseestabilizaa625[psi],queesla presindeoperacindelavlvula1.Para nodesperdiciargas,elflujopuede direccionarse a los separadores.Paso 5. La inyeccin de gas en el espacio anularhacequeelniveldelquidosiga bajando hasta que la vlvula 2 (600 [psi]) quedaaldescubiertodebidoaqueel gradienteesaligeradoconsiderablemente por el gas.Por ejemplo, si el fluido de control tiene un gradientede0.5[psi/pie],conlainyeccin de gas puede bajar a 0.1 [psi/pie] en la TP, con el consecuente cambio en el gradiente de presin, dependiendo a qu profundidad est la vlvula 1.ABIERTAABIERTAABIERTAABIERTA82OPERACIN DE SISTEMAS DE BNCSi la presin del gas al pasar por la vlvula 1 es de50[psi],ysuponiendoqueestauna profundidad de 1250 [pie], la presin del gas en lasuperficieesde50+(1250*0.1)=175 [psi]. Quedanentonces625175=450[psi]para trabajarelpozohastalavlvula2.As,se determinatambinelespaciamientodedicha vlvula,elcualesde(450/0.5)=900[pie]. Entonces, la vlvula 2 se instala a1250 + 900 = 2150 [pie].Paso6.Tanprontolavlvula2queda descubierta, el gas entra en ella a la profundidad de 1250 [pie]. Adems, la presin en la TR baja a600 [psi],yaquelavlvula2 funcionacon25 [psi] menos que la vlvula1.El gradiente de presin en la TP baja a0.1 [psi/pie]delavlvula2alasuperficie;La presin de la TP a la altura de esta vlvula es de 50+(2150*0.1)=265[psi].Quedaasuna diferenciade600265=335[psi]parallegar hasta la vlvula 3, situada a 2150 + (335/0.5) = 2820 [pie].ABIERTAABIERTAABIERTACERRADA83OPERACIN DE SISTEMAS DE BNCPaso7.Elgasseinyecta continuamente hasta llegar alaterceravlvulayla operacinserepitehasta llegaralacuarta.Durante ladescargadelpozo,la presindefondobajaal puntoenelquelosfluidos delaformacinempiezan aentrarenelfondodela TP.Enestemomento,la composicindelosfluidos enlaTPempiezaa cambiar,transformndose enunamezcladelos fluidosqueseestn desplazandodelespacio anularylosquesalende laformacin.Cuandoesto ocurre,laproduccinde descarga del pozo tiende a bajar, hasta que se llega a lavlvuladeoperacin (cuarta vlvula).Paso8.Tanprontose llega a la vlvula 4 (a 3306 [pie]), la TR se estabiliza a 550[psi]depresinde operacinenlasuperficie yelpozoentraen produccin.CERRADACERRADACERRADAABIERTAABIERTA ABIERTAABIERTAABIERTA84DISEO DE INSTALACIONES DE BNDISEO DE INSTALACIONES DE BNDiversos factores intervienen en el diseo de instalacionesdeBN;unodelosprimeroses queelpozoestproduciendoelflujode maneracontinuaointermitente.Otrofactor que influye es el conocimiento de cul tipo de flujo es mejor.AlgunasdelavlvulasdeBNpueden emplearseenambosflujos,sinembargo, otrasvlvulaspuedenserusadas nicamente para uno u otro caso.85DISEO DE INSTALACIONES DE BNLas razones de emplear vlvulas de BN son:1. Descargar los fluidos del pozo e inyectar el gas en un punto ptimo de la TP.2. CrearlaPwf necesariaparaqueelpozo puedaproducirelgastodeseado controlando tanto el gas de inyeccin en la superficie como el gas producido.86DISEO DE INSTALACIONES DE BNLa localizacin de las vlvulas de BN en el punto ptimo est influenciada por:a) La presin del gas disponible para descargar el pozo.b) La densidad del fluido o gradiente de los fluidos enelpozoaundeterminadotiempode descarga.c) Elcomportamientodeafluenciaalpozo durante el tiempo de descarga.d) Lapresinabocadelpozo(contrapresin entreelpozoylacentralderecoleccin)que haceposiblequelosfluidospuedanser producidos y descargados.87DISEO DE INSTALACIONES DE BNe) El nivel de fluido en la TP (espacio anular), ya sea queelpozohayasidocargadoconfluidode control o se haya prescindido de ste.f) LaPwf ylascaractersticasdelosfluidos producidos del pozo.LasinstalacionesdeBNpuedenajustarsedetal manera que se obtenga la mxima produccin en ptimascondiciones,paralocualdebe considerarse el abatimiento de la Pwf. Alhacerestaconsideracin,esnecesarioinstalar dosotresvlvulasdeBNadicionalesporabajo del punto de inyeccin.88DETERMINACIN DEL PUNTO DE INYECCINDETERMINACIN DEL PUNTO DE INYECCIN PTIMO EN UNA INSTALACIN DE BN PTIMO EN UNA INSTALACIN DE BNC CEneldiseodeunainstalacindeBNC,primerodebe localizarse el punto ptimo de inyeccin de la vlvula operante.Acontinuacin,sedescribeunprocedimientogeneral para los diferentes tipos de vlvulas:1. Graficarenpapelconcoordenadasrectangulares,la profundidad en el eje de las ordenadas, siendo igual a ceroenlapartesuperiorypresentandosuvalor mximoenelpuntodereferencia(empacador, intervalo medio productor).2. En el eje de las abscisas graficar la presin, con cero en el origen hasta una presin mxima.3. Trazarlapresinesttica(Pws)alaprofundidaddel intervalo medio productor.89DETERMINACIN DEL PUNTO DE INYECCIN PTIMO EN UNA INSTALACIN DE BNC4. ApartirdelIP,calcularlaPwf correspondientealgasto deseado e indicar este valor a la profundidad de referencia.5. PartiendodelaPws prolongarlalneadegradienteesttico hastaintersectarelejedelasordenadas;estepunto corresponde al nivel esttico nivel esttico dentro del pozo.6. DesdeelpuntodelaPwf,graficarelperfildepresin(lnea(lnea delgradientefluyendo) delgradientefluyendo)abajodelpuntodeinyeccin.El puntoenelcualelgradienteintersectaalejedelas ordenadas es el nivel dinmico. nivel dinmico.7. Sealar en el eje de las abscisas la presin mxima del gas de inyeccin(presin de arranque), (presin de arranque), lapresin disponible presin disponible ylapresindeoperacin. presindeoperacin.Lapresindeoperacin generalmentesefija100[psi]debajodelapresin disponible, y sta, 50 [psi] debajo de la presin de arranque.90DETERMINACIN DEL PUNTO DE INYECCIN PTIMO EN UNA INSTALACIN DE BNC8. Trazarlalneadegradientedegas gradientedegas correspondientealaala presindeoperacinyalapresindisponible presindeoperacinyalapresindisponiblehasta intersectar la lnea del gradiente fluyendo establecido en el paso 6.9. Marcar el punto donde la presin de operacin intersecta la lneadegradientefluyendocomoelpuntodebalance puntodebalance entre la presin en el espacio anular y la presin en la TP.10. Partiendodelpuntodebalanceysobrelalneade gradientefluyendo,determinarelPUNTODEINYECCINPUNTODEINYECCIN DEL GAS DEL GAS restando 100 [psi] del punto de balance.11. Marcar la presin de flujo en la TP (Pwh) a la profundidad de cero.Estapresinesigualacerosielpozodescargaal quemadorytieneunvalorpositivosidescargaal separador.91DETERMINACIN DEL PUNTO DE INYECCIN PTIMO EN UNA INSTALACIN DE BNC12. Unir el punto de inyeccin y la presin de flujo en la cabeza del pozo, seleccionando la curva de gradiente de presin o bienlacorrelacindeflujomultifsicocorrespondiente; estacurvaserladelgradientedepresindeflujogradientedepresindeflujo arriba del punto de inyeccin. arriba del punto de inyeccin. Dicha curva proporciona la RGAtotalqueserequiereparaproducirelpozoalgasto deseado. La RGA inyectada es igual a la diferencia entre la RGA total y la de los fluidos de la formacin.Si no se dispone de curvas de gradiente o de correlaciones de flujomultifasico,elpuntodeinyeccinylaPwh pueden unirse con una recta para propsitos de espaciamiento de vlvulas. 92Despusdedeterminarelpuntodeinyeccin,elespaciamientodelas vlvulasbalanceadasenunainstalacindeBNsedeterminadela siguiente manera:a) Trazar la lnea del gradiente de fluido de control, gradiente de fluido de control, partiendo de la Pwh. b) Extenderlalneaanteriorhastaintersectarlalneadepresindisponible delgasdeinyeccin;estaprofundidadcorrespondealaposicindela primera vlvula. primera vlvula.c) Desdeelpuntoanterior,trazarunalneahorizontalhastaintersectarla lnea de gradiente de presin de flujo arriba del punto de inyeccin.d) Delpuntodeinterseccinanterior,trazarunaparalelaalalneade gradientedelfluidodecontrolhastaintersectarlalneadegradientede presindisponiblemenos25[psi].Estaprofundidadcorrespondeala segunda vlvula. segunda vlvula.PROCEDIMIENTO GRFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VLVULAS BALANCEADAS DEBALANCEADAS DE BNCBNC93PROCEDIMIENTO GRFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VLVULAS BALANCEADAS DE BNCe) Reducirlapresinen25[psi]delpuntodeinterseccin determinado en el paso anterior y trazar hacia abajo la lnea de gradiente de presin del gas de inyeccin.f) Trazar una lnea horizontal a la izquierda desde la posicin delavlvula2hastaintersectarlalneadegradientede flujo arriba del punto de inyeccin.g) Desde este punto, trazar una lnea paralela al gradiente de fluidodecontrol,hastaintersectarlanuevalneade gradientedegasdeterminadoenelpaso(e);esta profundidad corresponde a la tercera vlvula. tercera vlvula.h) Repetir el procedimiento descrito en los pasos e, f y g, hasta alcanzar el punto de inyeccin del gas. punto de inyeccin del gas.94PROCEDIMIENTO GRFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VLVULAS BALANCEADAS DE BNCi) i) ColocarunaodosvlvulasabajodelpuntodeColocarunaodosvlvulasabajodelpuntode inyeccin, inyeccin,previendoposiblesreduccionesenlapresin media del yacimiento as como cambios en la productividad del pozo.j) Determinareldimetrodelorificio, dimetrodelorificio,empleandogrficaso la frmula propuesta por el Ing. Francisco Garaicochea.k) Trazarlalneadegradientegeotrmico gradientegeotrmicodesdela temperaturadeflujoenlasuperficiehastahastala temperatura de flujo en el fondo del pozo.l) Determinar la temperatura correspondiente a la profundidad de colocacin de cada vlvula .m)DeterminarlaP Pso so decadavlvula, decadavlvula,disminuyendoen25 [psi]lapresinentrevlvulayvlvula,iniciandoparala primeraconunvaloriguala 25 [psi]abajodelapresin disponible del gas de inyeccin.95PROCEDIMIENTO GRFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VLVULAS BALANCEADAS DE BNCn) Determinar la presin de calibracin presin de calibracin del domo a 60 [F].o) Preparar una tabla final indicando:Nmero de vlvula ProfundidadTemperaturaPso (presin superficial)Pvo (presin de apertura de la vlvula)Presin del domo, Pd96Despusdedeterminarelpuntodeinyeccin,elespaciamientodelas vlvulas desbalanceadas en una instalacin de BN se determina de la siguiente manera:a) Adicionar200[psi]alapresinenlaTPfluyendoenlacabezadel pozoymarcarestepuntoalaprofundidaddecero.Trazarunalnea recta desde este punto, al correspondiente punto de inyeccin de gas; esta lnea representa la presin en la TP de diseo. presin en la TP de diseo.b) Trazarlalneadegradientedefluidodecontrol,partiendodeuna presin de cero o de la presin fluyendo en la boca del pozo, ya sea questedescarguealquemadoroalseparador,hastaintersectarla lnea de gradiente que corresponde a la presin disponible del gas de inyeccin; este punto determina la profundidad de la primera vlvula. primera vlvula.PROCEDIMIENTO GRFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VLVULAS DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNCBNC97PROCEDIMIENTO GRFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNCc) Trazarunalneahorizontal,desdeelpuntodeterminadoen el paso anterior, hasta intersectar la lnea que corresponde a la presin en la TP de diseo.d) Desde la interseccin anterior, trazar una paralela a la lnea degradientedelfluidodecontrolhastaintersectarlalnea correspondientealapresindeoperacindelgasde inyeccin.Estepuntodeterminalaprofundidaddela segunda vlvula. segunda vlvula.e) RepetirelprocedimientoanteriorentrelapresinenTPde diseo y la presin de operacin del gas de inyeccin, hasta alcanzar el punto de inyeccin. punto de inyeccin.f) Trazarelgradientegeotrmico gradientegeotrmico entrelatemperaturaenla boca del pozo y la temperatura del fondo.g) DeterminarlapresinenTP presinenTPdecadavlvulaala profundidad correspondiente.98PROCEDIMIENTO GRFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNCh) Tabular la presin en TP de diseo y la presin fluyendo en TP real para cada vlvula a la profundidad correspondiente.i) Fijarlapresinsuperficial presinsuperficialdeaperturadelaprimera vlvula50[psi]debajodelapresindisponibledelgasde inyeccin.j) Seleccionar las presiones superficiales de apertura del resto delasvlvulas,dejandounadiferenciade10[psi]entre vlvulayvlvula,enformadecrecienteypartiendodela presin superficial de apertura de la primera vlvula.k) Determinar lapresin de apertura de cada vlvula (P presin de apertura de cada vlvula (Pvo vo) ) a laprofundidadcorrespondiente,sumndoleelpesodela columna de gas a cada vlvulal) UtilizandolapresinenlaTPdediseo,lapresinde aperturadecadavlvulayeldimetrodelorificio seleccionado,calcularlapresindecierrefrentealapresindecierrefrenteala vlvula (P vlvula (Pvc vc), ), la cual es tambin la presin del domo.99PROCEDIMIENTO GRFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNCm) Determinar la presin del domo de cada vlvula a 60 u 80 [F]. presin del domo de cada vlvula a 60 u 80 [F].n) Calcularlapresindeaperturaenelprobador(taller) presindeaperturaenelprobador(taller)paracada vlvula de 60 [F] utilizando la siguiente expresin:o) Determinarlapresindeapertura(P presindeapertura(Pvo vo) )decadavlvulaala profundidadcorrespondiente,utilizandolaexpresindeflujorealen la TP:p) Determinar lapresin superficial de apertura presin superficial de apertura de cada vlvula bajo condicionesrealesdeoperacin,previendoquenohabr interferencia entre vlvulas.RR P PPt dvo1[ ]RF PPdtro111 @100PROCEDIMIENTO GRFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNCq) Hacer cualquier ajuste necesario.r) Presentar en una tabla los siguientes resultados:Nmero de vlvulaNmero de vlvulaProfundidadPresinenTPdiseo (Pt diseo)PresinenTPfluyendo (Pt real)Pso (diseo)Pvo (diseo)Pd @ TvPscPd @ 60 [F]PtroPso (real)Pvo (real)1011.Calcularelespaciamientodevlvulasymostrarunatabladeresultadospara una instalacin de BNC con vlvulas balanceadas, dados los siguientes datos:qo = Pws =IP = TP =Profundidad media del intervalo disparado =Densidad del gas de inyeccin =Pth =Presin superficial del gas de inyeccin =Temperatura superficial =Temperatura en el fondo del pozo =Gradiente del fludo de control =Densidad del aceite =800 [bpd]2500 [psi]2 [bpd/psi]2 [pg] d.e.8000 [pie]0.65100 [psi]800 [psi]100 [F]200 [F]0.45 [psi/pie]35 APIEJEMPLOSEJEMPLOS102VLVULAS BALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)Solucina) Presin de fondo fluyendo:[ ] psi PIPqP PP PqIPwfows wfwf wso111111118888 b) Gradiente esttico y gradiente fluyendo abajo del punto de inyeccin: Para una densidad de 35 API y con 0 % de agua, se obtiene un gradiente de 0.368 [psi/pie](figura 3K).[ ][ ] pie dinmico Nivelpie esttico Nivel11 . 1111888 . 18888111111 . 1111111 . 111111111

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103VLVULAS BALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)c) Gradientesdegasalapresindeoperacinyalapresin disponible:[ ] [ ] [ ][ ]( ) ( ) [ ] [ ][ ] [ ] [ ]( ) [ ] [ ] d profundida de pie cada por psi Pd profundida de pie cada por psi P una tiene se con y psi Cond profundida de pie cada por psiTTP PFd profundidaTd profundida de pie cada por psi P una tiene se con y psi ConA grfica la Decorregidagrealcalculadaleda corregidacalculadag1111 88 . 11111 888111 8881 . 111111 1 . 11 , 11 . 1 1111111 11 . 88111 111111 11111111111111111111111 . 1 11 11111111 . 1 11 1111111 11 , 11 . 1 111: 1 1

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+ + 104VLVULAS BALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)Entonces, las lneas de gradiente del gas son:Profundidad [pie] Pso [psi] Pdisp [psi]0 800 9001000 818.97 921.172000 837.94 942.333000 856.91 963.504000 875.88 984.665000 894.84 1005.836000 913.81 1026.997000 932.78 1048.168000 951.75 1069.32105VLVULAS BALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)d) Lnea de gradiente del fluido de control: gradFc = 0.45 [psi/pie] Presin = Pwh + (gradFc)(profundidad)Profundidad [pie] P [psi]0 100250 212.5500 325.0750 437.51000 550.01250 662.51500 775.01750 887.52000 1000.0106VLVULAS BALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)e) Restndole 100 [psi] al punto de balance, se obtiene el punto de inyeccin, el cual est a una profundidad de 4300 [pie].f) Presin de apertura de cada vlvula a la profundidad correspondiente (Pvo) y presin de calibracin del domo (Pd):[ ] [ ] [ ][ ][ ]( ) [ ][ ][ ][ ][ ][ ] psi P EntoncesF P C PF PF PC como y C tabla la Depsi P P Ppsi PF TF Td profundida de pie cada por psi P una tiene se con y psi P ConVlvuladvo t dvodt tcorregida so vocorregidarealcalculadag so11 . 111 ) 11 . 888 )( 8888 . 1 ( ,) 11 . 888 @ )( (11 . 111 @11 @, 1111 . 1 , 1 . 1111 . 111 11 . 11 11111 . 11 1111111 1 . 111111 1 . 1111111 . 111 . 111111 . 111 1111 . 11111111111 . 1 11 1111111 1 . 11 , 11 . 1 111: 1 + + ,_

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+ + 107VLVULAS BALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)g) Clculo del gasto de gas: qgi = (RGAI)qo Suponiendo una RGA de inyeccin de 400 [pie3/bl]qgi = (400)*800 = 320 000 [pie3/da]Factor de correcin del gasto de gas de inyeccin:Fc = 0.0544(g*T)0.5 = 0.0544[0.65(153.75+460)] 0.5 = 1.086554039Entonces, el gasto de gas de inyeccin corregido es: qgic = (320 000)(1.086554039) = 347697.2925 [pie3/da]h) Dimetro del orificio.Relacindecaloresespecficos,conTPI =153.75[F]yg =0.65,se obtiene que k = 1.26 (figura 2.20A)( )[ ] [ ] pg pgA Cd1118811111111111 . 1 111 111111111 . 111 . 11111111 . 111111) 1 11 . 1 )( 111 11 . 111 )( 11 . 1 () 11 . 1 ( 11 . 11) 11 . 111 ( 111 1111111 . 1111111 . 11 . 111 . 11 11 . 111 . 11 1]1

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++108VLVULAS BALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)g) ResultadosVlvula Profundidad [pie] T [F] Pso [psi] Pcorreg [psi] Pvo [psi] CtPd [psi]1 1850 123.75 875 37.48 912.48 0.8800 802.992 3100 138.75 850 60.97 910.97 0.8555 779.343 3900 148.75 825 74.99 899.99 0.8400 755.994 4300 153.75 800 80.66 880.66 0.8325 733.155 4550 156.90 775 83.17 858.17 0.8270 709.70109VLVULAS BALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO). 1111111111. 888888111 1111111111111111111111111111111111111 111 1111 1111 1111 1111 1111Pre si n[psi ]Profundidad [pie]Gr a d ie nt ef luye n doab aj o dep un t odei n ye c ci n [ F] 111[ F] 111Gr a di e n t e e st t i c oGr ad i e n t ed e lg as d ei nye cci nGr ad i e n t ed e lf l u id o d e con t r o lPu nt o d eba l an cePu n t od ei nye cci nGr a die n t e det e mp e r at u r aGr adi e n t e f l u ye n d oar r ib a d ep u nt o d ein ye cci n ( RGAI =) 1 1 1Nive ldinm icoNivelesttico110APLICACIN DE LAS CURVAS DE GRADIENTEProfundidad media del intervalo disparado =TP =RGA = Pws = Pwf =Densidad relativa del aceite = Densidad relativa del gas =Pwh = qo = 2.Empleandolascurvasdegradientedepresinparaflujomultifsico vertical,determinarlaproduccinqueseobtienedeunpozoconlos siguientes datos:8000 [pie]2 [pg]400 [pie3/bbl] 3000 [psi] 2600 [psi] 0.85 0.75300 [psi]1000 [bpd](0 % de agua)111APLICACIN DE LAS CURVAS DE GRADIENTESolucinParadeterminarlaproduccinsesuponengastosdeloscualessedispongacurvasde gradientedepresincorrespondiente.Seencuentralaprofundidadequivalentealapresin en la cabeza del pozo (Pwh) y posteriormente se adiciona la profundidad total, para finalmente encontrar la presin de fondo fluyendo.Los resultados son (para d.i. = 2.441 [pg])) :Curva de capacidad de transporte:qo [bpd] Pwf [psi]50 2840100 2480200 2120300 2080400 2090500 2110600 2120700 2140800 2160El gasto aportado por el pozo paralascondicionesdadas eselpuntodeinterseccin entrelasambascurvas,es decir:q qo o = 1710= 1710 [bpd] [bpd]qo [bpd] Pwf [psi]900 21701000 21901200 22201500 22702000 23802500 25003000 26404000 2960[ ][ ][ ]. 11111 . 1111111111111/ 1111 1/ 1 . 18888 11111111:bpdIPqP Pentonces q Sipsi bpd P P q Sipsi bpdP PqIPIP de Curvaows wfowf ws owf wso 112APLICACIN DE LAS CURVAS DE GRADIENTE3. Suponiendo que Pws desciende a 2400 [psi] y que para la misma produccin de 1000 [bpd], Pwf = 2000 [bpd].a) Cul es la produccin del pozo para las mismas condiciones?Enestecaso,elvalordelndicedeproductividadpermanececonstanteyloque cambia es la curva de IP para las condiciones dadas:Elgastoaportadoporelpozo paralascondicionesdadases elpuntodeinterseccinentre ambas curvas, es decir:q qo o = 675= 675 [bpd] [bpd][ ][ ]. 11111 . 1111188881111/ 1111 1bpdIPqP Pentonces q Sipsi bpd P P q Siows wfowf ws o 113APLICACIN DE LAS CURVAS DE GRADIENTEb) Cul es la Pws a la que el pozo dejar de fluir con la TP de 2 [pg]?La Pws a la cual el pozo dejar de fluir bajo condiciones estables corresponde al punto de presin mnima de la curva de capacidad de transporte.Para determinar la Pws, se traza una recta paralela a la del IP que pase por el puntodepresinmnima.Laprolongacindeestarectaalejedelas presiones nos da la Pws y la Pwf a la que el pozo dejar de fluir. EltoquetangencialdeunarectaparalelaalarectadeIP,conlacurvade capacidad de transporte, nos da la Pws y la Pwf a la cual el pozo dejar de fluir bajo condiciones inestables.El resultado es:Para condiciones estables:P Pws ws = 2270 [psi]yP = 2270 [psi]yPwf wf = 2100 [psi] = 2100 [psi]Para condiciones inestables:P Pws ws = 2175 [psi]yP = 2175 [psi]yPwf wf = 2085 [psi] = 2085 [psi]114APLICACIN DE LAS CURVAS DE GRADIENTE111111111111111111111111 111 1111 1111 1111 1111 1111q [bpd]P [psi]CAPACIDAD DE TRANSPORTE,TP =1[pg] INDICE DE PRODUCTIVIDAD1INDICE DE PRODUCTIVIDAD1CONDICIONES ESTABLESCONDICIONES INESTABLES115APLICACIN DE LAS CURVAS DE GRADIENTEc) Qu produccin aporta el pozo con una TP de2 [pg]?Paradeterminarlaproduccinqueaportaelpozosesigueelmismo procedimiento que con la TP de 2 [pg] para encontrar la Pwf suponiendo diferentes gastos.Los resultados son (para d.i. = 1.991[pg]):Alhacerlagrficaconestos valores se obtiene:qo = 1290 [bpd] @ Pws = 3000 [psi]qo = 550 [bpd] @ Pws = 2400 [psi]qo [bpd] Pwf [psi]50 2560100 2300200 2080300 2160400 2140500 2160600 2200700 2240qo [bpd] Pwf [psi]800 2280900 23201200 24401500 25602000 28002500 30503000 3300116APLICACIN DE LAS CURVAS DE GRADIENTEd) Cul es la produccin si se emplea una TP de3 [pg]?Nuevamente, se sigue el mismo procedimiento que en el inciso anteriorLos resultados son (para d.i. = 2.991[pg]):qo [bpd] Pwf [psi]100 2800200 2360300 2160400 2100500 2060600 2040700 2030800 2040qo [bpd] Pwf [psi]900 20501000 20601200 20901500 21102000 21402500 21603000 22104000 2400Alhacerlagrficaconestos valores, puede observarse que:qo = 2120 [bpd] @ Pws = 3000 [psi]qo = 880 [bpd] @ Pws = 2400 [psi]117APLICACIN DE LAS CURVAS DE GRADIENTE1111111111111111111111111111 111 1111 1111 1111 1111 1111q [bpd]P [psi]CAPACIDAD DE TRANSPORTE,TP =1 [pg] CAPACIDAD DE TRANSPORTE,TP =1[pg] CAPACIDAD DE TRANSPORTE,TP = [pg]1NDICE DE PRODUCTIVIDAD1NDICE DE PRODUCTIVIDAD1118VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)4. Disear la instalacin de BNC considerando la siguiente informacin adicional:qo = Pdisponible = Pso = Pwh =Densidad relativa del gas de inyeccin =Densidad del fluido de control = TR =TP = Profundidad del empacador = Twh = Tfondo = P en la vlvula operante =Tcalculada en eltaller =RGAN = 2000 [bpd](0 % de agua)1000 [psi]950 [pie]100 [psi]0.650.856 [pg]2 [pg]7990 [psi] 100 [F]228 [F]100 [psi]60 [F]200 [pie3/bbl]119VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)a) Con el IP, obtenido a travs de los ejercicios anteriores, se obtiene Pwf para un gasto de 2000 [bpd].[ ] psiIPqP Pows wf11111 . 188881111 b) Nivel dinmico y gradiente fluyendo abajo del punto de inyeccin: Para una densidad relativa del aceite de 0.85 (aproximadamente 35 API) y con 0 % de agua, se obtiene un gradiente de 0.368 [psi/pie](figura 3K).[ ] pie dinmico Nivel 11 . 1111111 . 111111111

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120VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)c) Gradientes de gas a la presin de operacin y a la presin disponible:[ ] [ ] [ ][ ]( ) ( ) [ ] [ ][ ] [ ] [ ]( ) [ ] [ ] d profundida de pie cada por psi Pd profundida de pie cada por psi P una tiene se con y psi Cond profundida de pie cada por psiTTP PF Td profundida de pie cada por psi P una tiene se con y psi ConA grfica la Decorregidagrealcalculadaleda corregidacalculadag1111 11 . 11888 111111 1111 . 881111 1 . 11 , 11 . 1 11111111 11 . 11111 111111 1111 . 11111111111111111111 . 1 11 1111111 1 . 11 , 11 . 1 111: 1 1

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+ + 121VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)Entonces,laslneasdegradientedelgaspuedentrazarsedelasiguiente manera:Presin de operacin:Para 0 [pie], Pso = 950 [psi]Para 8000 [pie], Pso = 950 + (8*21.96) = 1125.67 [psi]Presin disponible:Para 0 [pie], Pdisp = 1000 [psi]Para 8000 [pie], Pdisp = 1000 + (8*22.94) = 1183.48 [psi]d) Delainterseccindelgradientedepresindeoperacinconelgradiente dinmico se obtiene el punto de balance, el cual se encuentra a una presin de 1056.52 [psi].Restando 100 [psi] al punto de balance sobre la lnea de gradiente dinmico, se obtiene el punto de inyeccin a 4600 [pie] con una presin de 956.52 [psi]122VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)e) Lnea del gradiente del fluido de control: gradFc = 0.37 [psi/pie] Presin = Pwh + (gradFc)(profundidad)Profundidad [pie] P [psi]0 100250 192.5500 285.0750 377.51000 470.01250 562.51500 655.01750 747.52000 840.0[ ][ ][ ][ ][ ][ ]1]1

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piepsigrad EntoncespgpieglbpiecmcmgcmgFcFc Fc11 . 1 ,11111111 . 1111188 . 1111 . 111 . 1 11 . 1 1 111123VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)Mediante la grfica se obtienen los siguientes resultados:Vlvula Profundidad [pie] T [ F] Pt diseo [psi]Pt fluyendo [psi] Pso diseo [psi]1 2600 141.25 660.86 528.69 9502 3560 157.50 800.00 720.00 9403 4200 166.25 886.95 852.17 9304 4600 173.13 956.52 956.52 920124VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)f) Presin de apertura de cada vlvula a la profundidad correspondiente (Pvo):[ ] [ ] [ ][ ][ ]( ) [ ][ ] psi P P Ppsi PF TF Td profundida de pie cada por psi P una tiene se con y psi P ConVlvulacorregida so vocorregidarealcalculadag so11 . 8888 11 . 11 11111 . 11 1111111 1 . 111111 1 . 11111111 . 111 . 111111 . 111 1111 . 111111111111 . 1 11 1111111 1 . 11 , 11 . 1 111: 1 + +

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+ + 125VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)Resultados:Vlvula Profundidad [pie] T [F] Pso diseo [psi] Pcorregida [psi] Pvo diseo[psi]1 2600 141.25 950 57.01 1007.012 3560 157.50 940 76.30 1016.303 4200 166.25 930 89.73 1019.734 4600 173.13 920 96.46 1016.46126VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)g) Clculo del gasto de gas: qgi = (RGAT-RGAN)*qo qgi = (350-200)*2000 = 300 000 [pie3/da]Factor de correcin del gasto de gas de inyeccin:Fc = 0.0544(g*T)0.5 = 0.0544[0.65(173.13+460)] 0.5 = 1.103575434Entonces, el gasto de gas de inyeccin corregido es: qgic = (300 000)(1.103575434) = 331 072.6301 [pie3/da]h) Dimetro del orificio.Relacin de calores especficos, con TPI = 173.13 [F] y g = 0.65, se obtiene que k = 1.255 (figura 2.20A)( )[ ] [ ] pg pgA Cd1118811111111111 . 1 111 111111111 . 111 . 111111 . 11111 . 111111 . 111) 1 111 . 1 )( 111 11 . 888 )( 11 . 1 () 111 . 1 ( 11 . 11) 11 . 1111 ( 111 1111111 . 1111111 . 11 . 1111 . 11 111 . 1111 . 11 1]1

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++127VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)Haciendo uso de las tablas CAMCO, las vlvulas que ms se aproximan son las deSeleccionando vlvulas AK sin resorte y del dimetro mencionado:[ ] pg11111111 . 18888 . 18888 . 1:1111 . 1 1111 . 1 RAAR EntoncesA y AbpP bi) Con los resultados anteriores, puede continuarse con el clculo de la presin del domo a la temperatura de cada vlvula. Pd @ Tv= Pvo diseo (1-R) + (Pt diseo)Rj) Paraobtenerlapresinsuperficialdecierre(Psc),seutilizalasiguiente ecuacin:Psc = Pd @ Tv - Pcorregida128VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)k) Utilizando el factor de correcin por temperatura para cada vlvula, se obtiene el valor de la presin de cierre a 60 [F].Pd @ 60 [F] = Pd @ TV * Ctl) Paracalcularlapresindeaperturaeneltallerparacadavlvula@60[F](Ptro)se utiliza la siguiente expresin:m) Paradeterminarlapresindeaperturadecadavlvulaalaprofundidad correspondiente, se hace mediante la ecuacin:n) La presin superficial de apertura de cada vlvula bajo condiciones reales de operacin se calcula mediante la siguiente expresin:[ ]RF PPdtro111 @RP R T PPfluyendo t v dreal vo1@corregida real vo real soP P P 129VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)Resultados:Pvo diseo [psi]Pd @ Tv [psi]Psc [psi] Pd @ 60 [F] [psi]Ptro [psi] Pvo real[psi] Pso real [psi]1007.01 974.61 917.60 830.37 916.12 1020.66 963.651016.30 996.05 919.75 823.24 908.25 1024.56 948.261019.73 1007.30 917.57 819.94 904.61 1023.32 933.591016.46 1010.85 914.39 813.73 897.76 1016.46 920Vlvula Profundidad [pie]T[ F] Pt diseo [psi] Pt fluyendo [psi]Pso diseo [psi]Pcorregida [psi]1 2600 141.25 660.86 528.69 950 57.012 3560 157.50 800.00 720.00 940 76.303 4200 166.25 886.95 852.17 930 89.734 4600 173.13 956.52 956.52 920 96.46130VLVULAS DESBALANCEADAS DE BNC (EJEMPLO)111111 1111111111111111111111111111111111111 111 1111 1111 1111 1111 1111Presin [psi]Gradiente fluyendo abajo delpunto de inyeccin (RGAN =) 111 [F] 111 [ F] 111Gradiente delgas de inyeccinGradiente delfluido de controlPunto de balancePunto de inyeccinGradiente detemperaturaPresin en TP fluyendo real (RGAT =) 111Ni veldinmicoPresin en TP diseo131NOMENCLATURANOMENCLATURAAb = rea efectiva del fuelle, [pg2]Ap = rea del asiento de la vlvula, [pg2]Pb = presin interna del domo de la vlvula a la temperatura base, [psi]Pc = presin en la TR requerida para abrir la vlvula bajo condiciones de operacin, [psi]Pd = presin interna del domo de la vlvula a la temperatura de operacin, [psi]Pg = presin del gas de inyeccin en el espacio anular frente a la vlvula, [psi]Po = presin de apertura de la vlvula en el probador a la temperatura base, [psi]Psc = presin del gas de inyeccin en la superficie para cerrar la vlvula, [psi]Pso = presin del gas de inyeccin en la superficie para abrir la vlvula, [psi]Pst = presin equivalente causada por la fuerza del resorte aplicada sobre el rea (Ab - Av),[psi]Pt = presin en la TP frente a la vlvula, [psi]Ptro = presin de apertura de la vlvula en el taller, [psi]Pvo = presin del gas de inyeccin frente a la vlvula en el momento de abrir, [psi]Pvc = presin del gas de inyeccin frente a la vlvula en el momento de cerrar, [psi]T = temperatura base de calibracin de las vlvulas en el probador a 60 u 80 [F]Tv = temperatura de operacin de la vlvula dentro del pozo, [R]Z = factor de desviacin del gas utilizado en el domo de la vlvula @ Pb y TZv = factor de desviacin del gas utilizado en el domo de la vlvula @ PbTy Tv