Diseo de Aparejos de Bombeo Neumtico

Para disear una instalacin de flujo continuo o intermitente es necesario tener la mayor informacin posible: Tamao de la T.P. y T.R. Profundidad media de los intervalos Densidad del aceite RGA de la formacin Densidad especfica del gas de inyeccin y de la formacin Produccin neta esperada (aceite y agua) Densidad especfica del agua Presin fluyendo en la cabeza Presin de inyeccin disponible en la cabeza Volumen de inyeccin disponible en la cabeza ndice de productividad Temperatura de fondo Presin de fondo esttica Temperatura superficial fluyendo Tipo de reserva

PARA REALIZAR UN DISEO DE FLUJO CONTINUO1. 2. 3. Dibuje una lnea representando la profundidad media de los disparos. Marque la presin de fondo esttica a la profundidad media de los disparos. Trace una lnea de gradiente con el fluido de control, desde el punto de la presin de fondo esttica hasta donde corte con la presin 0. Marque la presin de inyeccin disponible en la cabeza. Trace una lnea de gradiente de acuerdo con el gas de inyeccin (P=h). Calcule (J=Q/(Pws-Pwf)) y marque la presin de fondo fluyendo de acuerdo al gasto esperado a la profundidad media de los disparos.

4. 5. 6.

7.

A partir de este punto de acuerdo con el dimetro de la tubera, la produccin esperada y el adecuado porcentaje de agua se traza una lnea de gradiente. Marque la presin en la cabeza Pwh. Desde la presin en la cabeza trace una lnea de gradiente de acuerdo a la RGL total hasta que se intercepte con la lnea de gradiente anterior, este punto es llamado punto de inyeccin.

8. 9.

10. Trace una lnea paralela a la lnea del gradiente del fluido de control desde la presin en la cabeza hasta que se intercepte con la lnea de gradiente del gas de inyeccin, este punto ser la profundidad de la primer vlvula y la presin en TR a esa profundidad. 11. Trace una lnea horizontal hasta interceptar a la lnea de gradiente del fluido total (este punto indica la presin en la TP a esa profundidad).

12. De este punto trazar otra lnea paralela a la lnea del gradiente del fluido de control, hasta que se intercepte con la lnea de gradiente del gas de inyeccin, este punto ser la profundidad de la segunda vlvula y repetir estos procedimientos ( hasta el punto de inyeccin.) 13. Realice una carta de temperatura vs. profundidad en el lado derecho de la anterior a una escala conveniente (usando la misma escala de profundidad) 14. Marque el punto de temperatura superficial y el punto de la temperatura de fondo y trace una lnea entre estos dos puntos, esta ser la lnea de gradiente de temperatura. 15. Prolongue las lneas a la profundidad de las vlvulas hasta que intercepten a la lnea del gradiente de temperatura, estas intercepciones nos indican la temperatura a la que se encuentran las vlvulas a esa profundidad.

CONSIDERACIONES DE DISEOLa presin de inyeccin disponible en la cabeza: Al arrancar el compresor o con la toma a boca depozo cerrada existe una presin disponible (presin de arranque o kick-off) la cual disminuye al iniciar la inyeccin (presin de trabajo u operacin) y se reduce a medida que el gasto de inyeccin aumenta, por lo que es indispensable que esta cada de presin sea considerada al momento de realizar el diseo:

1. Despus de trazar la lnea de gradiente del gas de inyeccin disponible (la que ser la presin de arranque), se traza una paralela desde la presin de trabajo hasta la profundidad media de los disparos, esta ser entonces la lnea de gradiente de la presin de trabajo y se continan los procedimientos. 2. La primer vlvula se traza hasta que intercepta la lnea de gradiente de la presin de arranque como en el procedimiento anterior 3. Las siguientes vlvulas se determinaran cuando las lneas intercepten la presin de trabajo, hasta el punto de inyeccin

Presin de Trabajo Presin de arranque

1 2

3

Espaciamiento de vlvulas en el punto de inyeccin (bracketing)

Como normalmente la informacin no es confiable, en lugar de definir un solo punto de inyeccin se define un rea de inyeccin mediante un espaciamiento llamado bracketing. El espaciamiento se realiza de la siguiente manera:

1.

Despus de trazar las lneas de gradiente de RGL total y de Presin de arranque y trabajo trace una lnea paralela a criterio (normalmente de 150 a 200 psi menor) a la lnea de gradiente del gas de inyeccin hasta que cruce con la lnea de gradiente de la RGL total esta lnea se llama lnea diferencial. este punto ser el punto terico de inyeccin para esta condicin de produccin. Calcule (J=Q/(Pws-Pwf)) y marque la presin de fondo fluyendo de acuerdo al gasto esperado en el punto terico de inyeccin a la profundidad media de los disparos. A partir de este punto se traza una lnea de gradiente (usar tablas) con la RGL de la formacin esta lnea de gradiente debe cruzar por el punto terico de inyeccin.

2.

3.

4.

Trace una lnea horizontal a la profundidad de este punto (punto terico de inyeccin). Determine la tolerancia de error del espaciamiento (bracketing) este esta basado en la confiabilidad de los datos usados puede ser usado un pequeo porcentaje de error para datos confiables o un porcentaje grande (20%)para cuando los datos no son confiables: Marque dos puntos en la superficie (0 ft)sumando y restando el porcentaje a la presin de la cabeza (Pwh ) esto es: P1=Pwh x (1+ (%error/100))

5.

6.

P2=Pwh x (1- (%error/100))

7.

Marque dos puntos sobre la profundidad del punto de inyeccin sumando y restando el porcentaje de error a la presin del punto de inyeccin esto es: P3=Piny x (1+ (%error/100)) P4=Piny x (1- (%error/100))

8.

Trace una lnea desde P1 hasta P3 y otra lnea desde P2 hasta P4, marque los puntos donde estas lneas intercepten la lnea diferencial, estos puntos son el punto superior e inferior del espaciamiento entre vlvulas (bracketing) y ser llamada zona de espaciamiento regular o constante

9.

Se realiza el procedimiento grafico para determinar las profundidades de las vlvulas primeras vlvulas pero utilizando la lnea P1-P3 en vez de la lnea de gradiente de la RGL total hasta llegar al rea del espaciamiento regular donde se comenzara a espaciar las vlvulas a una sola distancia la cual puede ser cercana a la presin diferencial en la cabeza dividida entre el gradiente del fluido de control:Esp = Pdif / GradFc

5a p2 p1 1

5c

6 rea de inyeccin constante

4

p4 p3 5a 3 2

Factor de SeguridadPuede suceder el caso que las presiones de TR y TP abran todas las vlvulas al mismo tiempo en los casos que las calibraciones se hacen exactas y la produccin concuerda con la esperada por el gradiente, siendo esto indeseable. Al aplicar un Factor de Seguridad se reduce la presin necesaria para abrir cada vlvula y reduce el espaciamiento entre ellas aumentando su nmero.

1.

Despus de determinar la primer vlvula (11) trace una lnea paralela al gradiente del gas de inyeccin a una presin menor de acuerdo al criterio del factor (comnmente es de 20 psi)

2.

Apartir del punto donde se interceptan la profundidad de la primer vlvula y el gradiente de la RGL total trace la paralela al gradiente del fluido de control hasta 1. Interceptar a la lnea paralela trazada (del factor) y trace tambin la lnea horizontal hasta la lnea de gradiente de la RGL total, esta ser la profundidad de la segunda vlvulaTrace nuevamente una lnea paralela al gradiente del gas de a una presin menor a la ultima (paso 1) de acuerdo al criterio del factor. Repita este procedimiento hasta llegar al punto de inyeccin.

3.

4.

PASOS PARA REALIZAR UN DISEO DE FLUJO INTERMITENTE

Mtodo de gradiente de escurrimiento:Se usa un gradiente promedio del gas, del escurrimiento y del lquido suministrado para predecir la presin mnima en la T.P. obtenible. Este gradiente promedio o factor de espaciamiento intermitente (FE) depende del dimetro de la tubera y de la produccin esperada. Generalmente es de 0.04 psi/ft este es el mnimo que puede ser usado para descargar. Esto es cercano al gradiente del gas.1. 2.

Prepare una carta de presin vs profundidad a una escala adecuada. Marque la presin en la cabeza en la superficie (0ft)

3.

Determine el factor de espaciamiento apropiado (gradiente de descarga ) de acuerdo a las condiciones del pozo. Esto esta en funcin del dimetro de la tubera, la produccin esperada, etc. y esta en la tabla 2 Trace una lnea desde la presin en la cabeza hasta la profundidad media del intervalo o a la profundidad de la ultima vlvula (a criterio) de acuerdo con el gradiente de descarga o FE. Marque la presin de inyeccin disponible en la cabeza

4.

5. 6.

Trace una lnea de gradiente de acuerdo con el gas de inyeccin (este puede ser calculado (P=h) o tomado de la tabla 1) desde la presin de inyeccin disponible en la cabeza hasta la profundidad de los disparo

7. 8.

Marque la presin de fondo esttica Pws (no indispensable) Trace una lnea de gradiente con el fluido de control desde el punto de la presin de fondo esttica hasta donde corte con la presin 0, este punto representa el nivel esttico del pozo cuando no hay presin en la cabeza. Si no se tiene la presin de fondo esttica, puede trazarse la lnea de gradiente en cualquier punto Trace una lnea paralela a la lnea de gradiente del fluido de control desde la presin en la cabeza (Pwh) hasta interceptar la lnea de gradiente del gas de inyeccin, esta interseccin es la profundidad de la primer vlvula lnea de gradiente de descarga.

9.

10. De este punto dibuje una lnea horizontal hasta interceptar a la

11. De este punto trace otra lnea paralela a la lnea de gradiente del

fluido de control hasta interceptar la lnea de gradiente del gas de inyeccin, esta interseccin es la profundidad de la segunda vlvula12. Contine este procedimiento hasta la profundidad media del

intervalo13. Elabore una carta de temperatura vs profundidad en el lado

derecho de la anterior a escala14. Marque el punto de temperatura de superficial y el punto de la

temperatura de fondo y trace una lnea entre estos dos puntos, esta ser la lnea de gradiente de temperatura

Mtodo del Porcentaje de carga:El otro mtodo usa una lnea de diseo la cual se realiza de acuerdo a un porcentaje de la presin de inyeccin en la cabeza y a la profundidad media de los disparos esta lnea es comnmente del 40 % en la cabeza por un 60% a la profundidad y modificada a criterio, segn las condiciones del pozo y la experiencia.

1. 2.

Prepare una carta de presin vs profundidad a una escala adecuada. Marque un punto en la superficie (0 ft) de acuerdo al porcentaje de criterio.

3.

Marque otro punto a la profundidad media de los disparos de acuerdo a un porcentaje de criterio de la presin de inyeccin a esa profundidad Trace una lnea uniendo estos puntos, esta ser entonces la lnea de diseo Marque la presin de inyeccin disponible en la cabeza Trace una lnea de gradiente de acuerdo con el gas de inyeccin (este puede ser calculado (P=h) o tomado de la tabla 1) desde la presin de inyeccin disponible en la cabeza hasta la profundidad de los disparos Marque la presin de fondo esttica Pws (no indispensable)

4.

5. 6.

7.

8.

Trace una lnea de gradiente con el fluido de control desde el punto de la presin de fondo esttica hasta donde corte con la presin 0, este punto representa el nivel esttico del pozo cuando no hay presin en la cabeza. En caso de no contar con la presin de fondo esttica, puede trazarse la lnea de gradiente en cualquier punto.

9.

Trace una lnea paralela a la lnea de gradiente del fluido de control desde la presin en la cabeza (Pwh) hasta interceptar la lnea de gradiente del gas de inyeccin, esta interseccin es la profundidad de la primer vlvula De este punto dibuje una lnea horizontal hasta interceptar a la lnea de gradiente de descarga.fluido de control hasta interceptar la lnea de gradiente del gas de iny, la que es la profundidad de la segda. vlvula

10. De este punto trace otra lnea paralela a la lnea de gradiente del

11. Contine este procedimiento hasta la profundidad media del

intervalo12. Elabore una carta de temperatura vs profundidad en el lado

derecho de la anterior a una escala13. Marque el punto de temperatura de superficial y el punto de

la temperatura de fondo y trace una lnea entre estos dos puntos, esta ser la lnea de gradiente de temperatura.14. Prolongue las lneas a la profundidad de las vlvulas hasta

que intercepten a la lnea de gradiente de temperatura, estas intercepciones nos indican la temperatura a la que se encuentran las vlvulas a esa profundidad.

Flujo Intermitente

Mtodo del Porcentaje de CargaEl otro mtodo usa una lnea de diseo la cual se realiza de acuerdo a un porcentaje de la presin de inyeccin en la cabeza y a la profundidad media de los disparos esta lnea es comnmente del 40 % en la cabeza por un 60% a la profundidad y modificada a criterio, segn las condiciones del pozo y la experiencia.

1.

Prepare una carta de presin vs profundidad a una escala adecuada.

2.

Marque un punto en la superficie (0 ft) de acuerdo al porcentaje de criterio.Marque otro punto a la profundidad media de los disparos de acuerdo a un porcentaje de criterio de la presin de inyeccin a esa profundidad. Trace una lnea uniendo estos puntos, esta ser entonces la lnea de diseo. Marque la presin de inyeccin disponible en la cabeza. Trace una lnea de gradiente de acuerdo con el gas de inyeccin (este puede ser calculado (P=h) o tomado de la tabla 1) desde la presin de inyeccin disponible en la cabeza hasta la profundidad de los disparos.

3.

4. 5. 6.

7.

Marque la presin de fondo esttica Pws (no indispensable).

8.

Trace una lnea de gradiente con el fluido de control desde el punto de la presin de fondo esttica hasta donde corte con la presin 0, este punto representa el nivel esttico del pozo cuando no hay presin en la cabeza. En caso de no contar con la presin de fondo esttica, puede trazarse la lnea de gradiente en cualquier punto.Trace una lnea paralela a la lnea de gradiente del fluido de control desde la presin en la cabeza (Pwh) hasta interceptar la lnea de gradiente del gas de inyeccin, esta interseccin es la profundidad de la primer vlvula.

9.

10. De este punto dibuje una lnea horizontal hasta interceptar a la lnea de gradiente de descarga.

11. De este punto trace otra lnea paralela a la lnea de gradiente del fluido de control hasta interceptar la lnea de gradiente del gas de inyeccin, esta interseccin es la profundidad de la segunda vlvula. 12. Contine este procedimiento hasta la profundidad media del intervalo. 13. Elabore una carta de temperatura vs profundidad en el lado derecho de la anterior a una escala conveniente. 14. Marque el punto de temperatura de superficial y el punto de la temperatura de fondo y trace una lnea entre estos dos puntos, esta ser la lnea de gradiente de temperatura. 15. Prolongue las lneas a la profundidad de las vlvulas hasta que intercepten a la lnea de gradiente de temperatura, estas intercepciones nos indican la temperatura a la que se encuentran las vlvulas a esa profundidad.

CONSIDERACIONES DE DISEOLas consideraciones de diseo para B.N. de flujo intermitente son la Presin de inyeccin en la cabeza y el Factor de seguridad descritos anteriormente en las consideraciones de diseo de bombeo continuo. Tomando en cuenta que la lnea de gradiente de la RGL total se sustituye por las lneas de diseo (gradiente de descarga y lnea de porcentaje.) De la grafica de diseo se obtienen los valores de Temperatura presiones en TP y presiones en TR a las profundidades determinadas:

Con estos datos se llena la tabla de diseo y se calculan los datos de acuerdo a: Los datos en amarillo son conocidos: Profundidad (columna 3 y 4), Temperatura (columna 5), Presin de TP (columna 8), Presin de TR (columna 10), relacin fuellepuerto R de la vlvula (columna 13), y se calculan los dems: