GAS LIFT

GAS-LIFT Jimmy Escobar AcuaIntroduccin.El sistema de Gas Lift consiste en inyectar gas para levantar el lquido que se encuentra en el pozo, esta puede ser de manera continua o intermitente reduciendo la densidad de la columna hidrosttica dentro el tubing de perforacinTipos de Gas Lift.

Inyeccin continua de gas o flujo continuo.Flujo intermitente de gas

Inyeccin continua de gasSe inyecta continuamente bajo alta presin en el casing para gasificar la columna del fluido y aligerarla.

Esto disminuye la presin de la columna hidrosttica para que la baja presin hidrosttica en la zona productora y permita que el pozo fluya con el rgimen deseado.

Para que el pozo surja eficientemente, es necesario instalar una vlvula gas lift en la mayor profundidad posible en funcin de la presin de inyeccin con que se disponga,

Rango de tasas en flujo continuoLa tabla que se muestra a continuacin fue presentada por K. Brown para establecer las tasas mximas y mnimas que bajo condiciones de flujo continuo vertical pueden ser transportadas eficientemente en diferentes tamaos tuberas de produccin.

Para tasas mayores a la mxima se perder mucha energa por friccin y menores a la mnima se desestabilizarn el flujo continuo por deslizamiento de la fase lquidaMecanismos de levantamiento.

Reduccin de la densidad del fluido y del peso de la columna, lo que aumenta el diferencial de presin aplicado al rea de drenaje del yacimiento.

Expansin del gas inyectado la cual empuja a la fase lquida. Desplazamiento de tapones de lquido por grandes burbujas de gas.

Eficiencia del flujo continuo.Mide el consumo de gas requerido para producir cada barril normal de petrleo, la eficiencia aumenta en la medida que se inyecta por el punto ms profundo posible de la tasa de gas adecuada.Mxima profundidad de inyeccinCuando se dispone de suficiente presin en el sistema para vencer el peso de la columna esttica de presin en el sistema de la columna esttica de lquido, que se encuentra inicialmente sobre la vlvula operadora, se coloca una vlvula a la mxima profundidad operacionalmente posible, sin necesidad de utilizar vlvulas que descarguen previamente el lquido utilizado para controlar al pozo. En caso contrario se deben utilizar varias vlvulas por encima de la operadora conocidas con el nombre de vlvulas de descarga.Tasas de inyeccin de gas adecuada.

Qiny para pozos con IPR desconocida.

Qiny para pozos con IPR conocida.

se debe utilizar un simulador de anlisis nodal que permita cuantificar el impacto de la tasa de inyeccin de gas sobre la tasa de produccin del pozo.

Las siguientes grficas ilustran la determinacin de la curva de rendimiento del pozo de Gas Lift continuo.Subtipos de Gas Lift continuo

Gas Lift continuo tubular En este tipo de Gas Lift continuo se inyecta gas por el espacio anular existente entre la tubera de produccin y la tubera de revestimiento, y se levanta conjuntamente con los fluidos aportados por el yacimiento a travs de la tubera de produccin.

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

Flujo intermitente.El principio de operacin del rgimen intermitente es el de la expansin del gas inyectado bajo alta presin, a medida que asciende hacia una salida de baja presin. Es recomendable la inyeccin intermitente en el caso de los pozos de produccin relativamente baja, y en los casos de bajo ndice de produccin, o de baja presin de formacin.Se pueden encontrar dos mtodos de control de inyeccin del gas:

El de controlador, el cual consiste en una vlvula motriz accionada por un Temporizador.

El otro mtodo es la vlvula gas lift misma, controla la inyeccin y la instalacin de superficie incluye un estrangulador o la combinacin de estrangulador y regulador.Ciclo de levantamiento con gas en flujo intermitente.Influjo

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

El tiempo requerido para que se restaure en la tubera de produccin el tamao de tapn adecuado depende fuertemente del ndice de productividad del pozo.Levantamiento

Una vez restaurado el tapn de lquido, la presin del gas en el anular debe alcanzar a nivel de la vlvula operadora.El valor de la presin de apertura al iniciar el ciclo de inyeccin de gas en la tubera de produccin desplazara al tapn de lquido en contra de la gravedad.EstabilizacinAl cerrar la vlvula operadora por la disminucin de presin en el anular, el gas remanente en la tubera se descomprime progresivamente permitiendo la entrada de los fluidos del yacimiento hacia el pozo nuevamente.

Ventajas del Gas Lift intermitente

El costo inicial, es menor que el de otros mtodos de levantamiento artificial. Es ms flexible que otros mtodos, permite operar a varias tasas de produccin, sin necesidad de cambiar el equipo de subsuelo. Se utiliza en pozos de hasta 13.000 pies de profundidad, dependiendo de la presin de inyeccin disponible. Se puede utilizar en pozos desviados.En las instalaciones con mandriles de tipo recuperable, se pueden cambiar las vlvulas con guaya en caso de mal funcionamiento. Requiere de poco espacio en superficie para el cabezal y los controles de inyeccin. Al no restringirse el dimetro interno de la tubera, permite que se corran registros a travs de sta. Permite el uso del gas natural que producen los pozos. Requieren de poco mantenimiento los equipos que se utilizan.

Desventajas Gas Lift intermitente.

Hay que disponer de una fuente de gas de alta presin.

En pozos apartados se tienen problemas con el sistema de distribucin de gas a alta presin.

Si el gas de inyeccin es corrosivo, puede daar las instalaciones.

El revestimiento de produccin del pozo debe estar en buenas condiciones para soportar la presin de inyeccin del gas, con el fin de que no haya escapes del mismo.

Eficiencia del Gas Lift intermitente

Al igual que en el continuo se mide por el consumo de gas requerido para producir cada barril normal de petrleo, la eficiencia aumenta en la medida que se elige una frecuencia de ciclos que maximice la produccin diaria de petrleoMxima profundidad de inyeccin

La vlvula operadora se debe colocar a la mxima profundidad operacionalmente posible la cual est a dos tres tubos por encima de la empacadura superior. Por lo general en este tipo de gas lift no se requieren vlvulas de descarga ya que la energa del yacimiento es baja y el nivel esttico se encuentra cerca del fondo del pozoTasa de inyeccin de gas adecuada

El volumen de gas de levantamiento que se suministra a la tubera de produccin durante el perodo de inyeccin es aproximadamente el requerido para llenar dicha tubera con el gas comprimido proveniente del anular.El consumo diario ser el volumen anterior multiplicado por el nmero de tapones que sern levantados al da.Control de la inyeccin

Para el Gas Lift intermitente la tasa de inyeccin diaria de gas se controla con una vlvula ajustable en la superficie conjuntamente con una vlvula especial (piloto) en el subsuelo o con un controlador de ciclos de inyeccin en la superficie.

Subtipos de Gas Lift intermitente

Gas Lift intermitente convencional. Gas Lift intermitente con cmara de acumulacin. Gas Lift intermitente con pistn metlico.

Gas Lift intermitente convencional

En este tipo de Gas Lift intermitente se utiliza el espacio interno de la tubera de produccin para el almacenamiento de los fluidos aportados por la formacin y el gas desplaza directamente al tapn de lquido en contra de la gravedad.Gas Lift intermitente con cmara de acumulacinEn este tipo de Gas Lift intermitente se utiliza el espacio anular entre el revestidor de produccin y la tubera de produccin para el almacenamiento de los fluidos aportados por la formacin y el gas desplaza directamente al tapn de liquido inicialmente a favor de la gravedad y posteriormente en contra de dicha fuerza.Gas Lift intermitente con pistn metlicoEn este tipo de Gas Lift intermitente se utiliza el espacio interno de la tubera de produccin para el almacenamiento de los fluidos aportados por la formacin y el gas desplaza directamente un pistn metlico que sirve de interface slida entre el gas inyectado y el tapn de lquido a levantar.Se utiliza para minimizar el resbalamiento de lquido durante el levantamiento del tapn.

Instalaciones de sub-superficieEl objetivo de las instalaciones dentro del pozo, ser el de crear las condiciones de acuerdo a lo revisado al inicio de ste tema, y se disean utilizando informacin del pozo y las condiciones fsicas de los lquidos y gases que se manejan.Tipos de Instalaciones

Instalacin Abierta: la sarta de tubera est suspendida dentro del pozo sin empacaduras. El gas se inyecta por el espacio anular y los fluidos son producidos por la tubera reductora.

Instalacin Semicerrada: Esta instalacin es similar a la descrita anteriormente, slo que se le adiciona una empacadura que sella la comunicacin entre la tubera productora y el espacio anular.

Instalacin Cerrada: Este tipo de instalacin, es similar a la semicerrada, excepto que se instala una vlvula fija en la sarta de produccin. La funcin de la vlvula fija, es prevenir que la presin del gas, cuando se inyecta en la tubera, acte contra la formacin.

Vlvulas. Mandriles de bolsillo: El objetivo de los mandriles de bolsillo es el de alojar la vlvulas recuperables de gas lift.

Clasificacin de las vlvulas de Gas LiftEn el pozo, la vlvula est expuesta a dos presiones que controlan su operacin. Una fuente de presin est localizada en la tubera y la otra en el revestidor. De acuerdo con la modalidad de sistema Gas Lift, es posible tener vlvulas para Gas Lift Continuo y Gas Lift Intermitente.

En Gas Lift ContinuoVlvula operada por presin (VOP): Cuando la presin del gas inyectado est en contacto con el fuelle, la vlvula se denomina "operada por presin de inyeccin".

Vlvula operada por fluido (VOF): Cuando el fluido de produccin est en contacto con el fuelle, se denomina "operada por presin de produccin".

En Gas Lift Intermitente.

Vlvula pilotoConsta de una seccin principal y una seccin piloto. Las vlvulas piloto de Gas Lift estn diseadas para inyectar grandes cantidades de gas durante un corto perodo.

Vlvulas operadas por presin (VOP)Este tipo de vlvula es predominantemente sensible a la presin de inyeccin de gas.

Vlvulas operadas por fluido (VOF) Las vlvulas de fluido o vlvulas operadas por presin de tubera son aquellas donde la presin de tubera se ejerce sobre el rea del fuelle.Dado que la aplicacin de la vlvula difiere entre s, es operada por presin de tubera o revestidor, existen diferentes ecuaciones para calcular la presin de apertura en el pozo.

Instalaciones en superficieEl sistema de Gas Lift est formado por un sistema de compresin, una red de distribucin de gas a alta presin, equipos de medicin y control del gas comprimido, los pozos conjuntamente con sus mandriles, vlvulas de descarga y vlvula operadora, y la red de recoleccin del gas a baja presin.

Recorrido del gas

El gas a alta presin proviene del sistema de compresin de donde se enva a los pozos a travs de una red de distribucin, luego el gas de levantamiento conjuntamente con los fluidos producidos a travs de los pozos, es recolectado por las estaciones de flujo donde el gas separado es enviado al sistema de compresin a travs de un sistema de recoleccin de gas a baja presin.

Usos del gas comprimido

Una fraccin del gas comprimido es utilizado nuevamente con fines de levantamiento mientras que el resto es destinado a otros usos: compromisos con terceros, combustible, inyeccin en los yacimientos, transferencia a otros sistemas.

Determinacin de caudal mximo de produccin de lquido

Para obtener el caudal mximo de produccin de lquido mediante la inyeccin de gas por el espacio anular del sistema de produccin, se realiza un anlisis del comportamiento de los fluidos para diferentes caudales de inyeccin de gas, obtenindose diferentes relaciones gas petrleo para cada caudal de gas inyectado.

Mediante la aplicacin de la correlacin de Beggs and Brill se obtuvieron diferentes comportamientos de la curva gradiente de los fluidos dentro la tubera de produccin.

Presin de los fluidos en la tubera de presin a diferentes rgp a caudal de 36.5 BpdDISEO DE GAS LIFT

DATOSProfundidad de los baleos = 8554 FtProfundidad del PK = 8442 FtProfundidad final = 8685 FtGravedad especifica del gas = 0.67API = 45Caudal de liquido (Ql) = 77 BPDRGL inicial = 650 PC/BFGrad. Fluido Esttico o de terminacin = 0.44 psi/FtPresin de reservorio = 2100 psiPresin de tubera = 80 psiPresin de Kick off o Max. Presin de inyeccin = 800 psiPresin de operacin en superficie = 750 psiPresin de fondo fluyente = 1700 psiPresin de separador = 50 psiTemperatura de reservorio = 185 FTemperatura de superficie = 60 FGradiente de temperatura = 3 F/100 FtVlvula 1 x ; Ab = 0.765 pulg

CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE LAS VALVULAS.

PROFUNDIDAD 1 VALVULAS.

Profundidad 2 VALVULAS.

Asumo SF = [0.04]

El no se toma en cuenta para el clculo de la profundidad de las vlvulas.Solo se toma en cuenta para el clculo de las presiones de inyeccin en las vlvulas.

PROFUNDIDAD DE LA 3 VALVULA

PROFUNDIDAD DE LA 4 VALVULA

PROFUNDIDAD DE LA 5 VALVULA

PROFUNDIDAD DE LA 6 VALVULA

Calibracin de las vlvulas

Calculo de la temperatura de cada vlvula

Calculo de la relacin de rea