Sistemas Artificiales de Produccion de Hidrocarburos
-
Upload
lorenzo-munoz -
Category
Documents
-
view
548 -
download
12
description
Transcript of Sistemas Artificiales de Produccion de Hidrocarburos
SISTEMAS ARTIFICIALES DE PRODUCCION
DE HIDROCARBUROS
Sistema Artificial de Producción
Idealmente un yacimiento de hidrocarburos debe contener suficiente presión natural para hacer que el fluido salga a la superficie por cierta cantidad de años sin requerir energía externa. Sin embargo, esta energía declinará al punto de que la presión y/o la velocidad del flujo no son adecuadas para llevar el hidrocarburo a la superficie.
Cuando el pozo alcanza este punto en su ciclo de vida, el fluido debe ser extraído a la superficie a través de medios artificiales.
Tipos de Sistemas Artificiales de Producción
Sistema Reciprocante de Varilla
Bombas Eléctricas Sumergibles
Bombas de Cavidad Progresiva
Extracción Convencional de Gas
Continuo
Intermitente
Extracción con Plunger
Sarta de Velocidad y foam
Hidráulico
Bombas tipo Jet
Bombas de pistón
Diseño de Sistemas Artificiales de Producción
Factores a Considerar
Seleccionar el método de extracción artificial, diseñar su instalación y mantener la productividad del pozo enfrentando los cambios constantes de las condiciones del mismo, requiere especial atención a diferentes factores críticos.
Propiedades del Petróleo • Densidad • Viscosidad • Contenido de Parafina • Contracción
Propiedades del agua de la formación
• Densidad • Tendencia al sarro • Corrosividad
Propiedades del gas • Densidad • Viscosidad • Corrosividad
Características del Yacimiento • Porosidad • Permeabilidad • Presencia de Arena • Saturación del fluido de la
formación. Medios para extracción del Hidrocarburo
• La fuerza natural que ayuda al flujo del hidrocarburo de un pozo, determina la productividad del pozo.
• Tipos de medios son: agua, gas liquido (ligero), gas cap (gas que esta encima del yacimiento del petróleo), combinación de varios medios.
Diseño de Sistemas Artificiales de Producción
Factores a Considerar
Seleccionar el método de extracción artificial, diseñar su instalación y mantener la productividad del pozo enfrentando los cambios constantes de las condiciones del mismo, requiere especial atención a diferentes factores críticos.
Características de inflow y outflow
• Estas características incluyen el Indice de Productividad (PI)
• La relación gas-liquido a lo largo de la vida del pozo
• Falta de agua a lo largo de la vida del pozo
• Diámetro del pozo y profundidad
Datos de Terminación de Pozo
• Profundidad del yacimiento • Espesor del yacimiento • Tipo de terminación • Intervalo de terminación • Dimensiones de la Tubería
de Revestimiento • Dimensiones del tubing • Desviación del pozo
Tipo de Energía disponible • Inyección de gas a alta
presión • Fuel Gas • Electricidad
Datos de campo
• Localización del campo • Número de Pozos • Acceso al campo • Servicios existentes
Regulaciones • Regulaciones Ambientales • Regulaciones de Seguridad
Evaluación Económica
• Valor del dinero en el tiempo • Costo de Operación • Costo de Mantenimiento
Definición
Es el proceso de extraer el fluido de un pozo por medio de la inyección de gas al fondo del pozo a través del tubing o el espacio anular de la tubería de revestimiento.
Concepto básico El gas inyectado se mezcla con el fluido para hacer que este ejerza menos presión que la que ejerce la formación; al ser la presión de la formación más alta, hace que el fluido salga hacia la superficie.
Tipos El gas puede ser inyectado continua o intermitentemente, dependiendo de las características de producción del pozo y el arreglo del equipo de
extracción.
Sistema de Bombeo Neumático
Principio Básico del Bombeo Neumático
Bombeo Neumático Continuo
Conceptos básicos Por este medio, se incrementa la relación de gas-liquido
del pozo para reducir la densidad de la columna de fluido en un pozo fluyente de tal manera que se requiere menos presión de la formación para llevar el fluido a la superficie.
El gas de la formación que se encuentra en el fluido de la sarta, mejora la eficiencia del bombeo para la extracción del hidrocarburo.
Aplicaciones Tipicas Este tipo de sistema es mayormente aplicado a pozos de yacimientos con cantidades
substanciales de energía remanente y un alto Indice de Productividad.
Este método desempeña mejor su trabajo asistiendo a un yacimiento capaz de sostener altos niveles de fluido resultante de la presión sostenida de la formación para los niveles de producción objetivo.
El bombeo neumático continuo es igualmente efectivo en tierra como en costa adentro pero es particularmente ideal en costa adentro donde no existen varillas, cables o partes movibles que interfieran con las válvulas de seguridad subsuperficial. Se puede aplicar en pozos verticales o desviados.
Bombeo Neumático Continuo
Rangos de Aplicación
Algunas Ventajas
Utiliza la energía del pozo
Capacidad de Flujo Alto
Tolerante a la arena
Válvulas GL operan en wireline
Equipo de superficie centralizado
Principio de Operación
Bombeo Neumático Intermitente
Conceptos básicos Es similar al BC, el cual utiliza gas para extraer fluidos de un pozo.
Comparte mucho del mismo equipo del BC, y típicamente envuelve la descarga de gas presurizado del espacio anular a la tubería de producción.
Sin embargo el BI esta diseñado para extraer cantidades de líquidos por descargas repentinas provocados por el disparo de gas presurizado a alta velocidad.
BI no utiliza la energía del gas del yacimiento, de tal manera que es menos eficiente que el BC.
Aplicaciones Típicas
Este tipo de sistema es mayormente aplicado a pozos de bajo Indice de Productividad, tal que la acumulación de fluidos en el fondo del pozo tomara lugar sobre un largo periodo de tiempo.
Puede también ser usado para sacar el agua de los pozos de gas, donde el gas de inyección esta disponible.
Bombeo Neumático Intermitente
Algunas Ventajas
Tolerante a la arena No impactado por el gas Bueno en pozos desviados Puede producir muy bajos
volúmenes Equipo de superficie centralizado Válvulas GL operan en wireline
Principio de Operación
a) La energía de la formación eleva el fluido a el nivel estático en el pozo.
b) Después de predeterminar un intervalo de tiempo, gas a alta presión es descargado a la tubería de revestimiento (casing).
c) A una presión predeterminada, una válvula de inyección abre y descarga gas en la tubería de producción a una velocidad alta.
d) El fluido que se encuentra arriba del punto de inyección es levantado por el gas a una velocidad rápida para minimizar la cantidad de fluido que se regresa.
e) La inyección de gas es interrumpida, de tal manera que el fluido toma su nivel estático hasta el próximo ciclo intermitente.
Equipo de Bombeo Neumático
Subsuperficial
Válvula de Inyección Mandriles Empacadores Camisa de Circulación
Válvulas de Bombeo Neumático
• Convencionales
Se fijan a la tubería de producción y para poder quitarla se tiene que sacar toda la tubería.
• Recuperable
Se fijan a la tubería de producción y se recuperan con línea de acero sin necesidad de sacar la tubería.
Tipos de Válvulas
• Balanceada
Abre y cierra a la misma presión.
• Desbalanceada
Abre a una presión mayor y cierra a una presión menor.
Clasificacion de Válvulas
Válvulas de Bombeo Neumático
Una válvula de BN está compuesta de:
• Cuerpo de la válvula
• Elemento de carga (resorte, gas o una combinación de ambos)
• Elemento de respuesta a una presión (fuelle de metal, pistón o diafragma de hule)
• Elemento de transmisión (diafragma de hule o vástago de metal)
• Elemento medidor (orificio o asiento)
Componentes de las válvulas de BN
Válvulas de Bombeo Neumático
Válvula operada por presión del gas de inyección
(válvula de presión). Sensible a la presión en TR.
A. Presión de apertura de la válvula bajo
condiciones de operación.
B. Presión de cierre de la válvula bajo condiciones
de operación.
Válvula reguladora de presión (válvula proporcional).
Sensible a la presión en TR o TP (cierre).
Válvula operada por fluidos de la formación.
Sensible a la presión en TP.
Válvula combinada.
Sensible a la presión en TP (apertura) y TR (cierre)
Tipo de Operación de las Válvulas
Válvulas de Bombeo Neumático
Instantes antes de abrir:
Fo = Fc
Fo = Suma de todas las fuerzas que tratan de abrir la válvula.
Fc = Suma de todas las fuerzas que tratan de mantener cerrada la válvula.
Presión de apertura de la válvula bajo condiciones de operación
Ab = área efectiva del fuelle, [pg2]
Ap = Av = área del asiento de la
válvula, [pg2]
Pc = presión en la TR requerida
para abrir la válvula bajo
condiciones de operación,
[psi]
Pd = presión interna del domo de
la válvula a la temperatura
de operación, [psi]
Pt = presión en la TP frente a la
válvula, [psi]
Pvo = presión del gas de inyección
frente a la válvula en el
momento de abrir, [psi]
Válvulas de Bombeo Neumático
Rt
Pd
PR)(c
P
bA
pA
Rsi;
bA
pA
tP
dP
bA
pA
cP
:c
Pdespejandoyb
AentreDividiendo
bA
dP
pA
tP)
pA
b(A
cP
bA
dP
cF
pA
tP)
pA
b(A
cP
oF
1
1
R
RPPPP td
voc
1
Válvula desbalanceada operada por presión del gas de inyección
Válvulas de Bombeo Neumático
Para determinar el efecto que tiene la presión en la TP para abrir la válvula, se utiliza la ecuación anterior de la siguiente forma:
El término que se resta de la ecuación anterior es llamado “Efecto de Tubería de Producción”:
El término R/(1-R) es llamado “Factor de Efecto de Tubería de Producción”.
R
RP
R
PPP td
voc
11
R
RPET t
1..
R
RFET
1...
Válvulas de Bombeo Neumático
bdpvcpvcbvc
bdpvcpbvc
vcc
bdpcpbc
bdc
pcpbco
co
APAPAPAP
APAPAAP
PPHaciendo
APAPAAP
APF
APAAPF
FF
)(
:
)(
)(
dvc PP Donde:
Pvc = presión en el espacio anular para cerrar la válvula a condiciones de operación.
Presión de cierre de la válvula bajo condiciones de operación Instantes antes de cerrar:
Válvulas de Bombeo Neumático
:tieneseecuación,landoSimplifica
R1
R)(1P
R1
RPPP
R1
RPPΔPAmplitud dtd
vctd
Amplitud de las válvulas (Spread)
)P - (P TEF ΔP td
Válvulas de Bombeo Neumático
Válvula desbalanceada operada por fluidos de la formación (presión en la TP) operadas por presión
Este tipo de válvulas requieren un
incremento en la presión de la TP para
abrir y una reducción en la presión de
la TP para lograr el cierre.
Válvulas de Bombeo Neumático
Diferencias entre Válvula desbalanceadas
Operada por el gas de inyección Operada por el fluido de formación
Válvulas de Bombeo Neumático
Válvula desbalanceada operada por fluidos de la formación
Válvula cerrada a punto de abrir:
vAgP)vAb(AtPoF
)vAb(AstPbAbtPcF
stP
R
RgPbtP
voPtP
1
Válvula abierta a punto de cerrar:
bAtPoF
)vAb(AstPbAbtPcF
R)(1stPbtPvcPtP
Válvulas de Bombeo Neumático
Válvulas balanceadas (operadas por presión en la TR)
Este tipo de válvula no está influenciada por la presión en la TP cuando está en la posición cerrada o en la posición abierta.
La presión en la TR (Pc) actúa en el área del fuelle durante todo el tiempo. Esto significa que la válvula cierra y abre a la misma presión (presión de domo).
La amplitud (Spread) es cero
Este tipo de válvulas abren y cierran a la misma presión.
Controladas 100% por la presión de inyección.
Válvulas de Bombeo Neumático
Válvulas balanceadas (operadas por presión en la TR)
Haciendo un balance de fuerzas similar al de las válvulas desbalanceadas, se obtienen las ecuaciones tanto de apertura como de cierre para las válvulas balanceadas.
POSICIÓN POSICIÓN CERRADA ABIERTA
Pvo = Pbt
Pvc = Pbt
Manga flexible, sella el domo de la válvula
SISTEMAS ARTIFICIALES DE PRODUCCION DE HIDROCARBUROS
Mayo 25, 2013
GRACIAS