TEMA 2 Bombeo Neumatico[1]

Bombeo Neumático

Sistemas Artificiales de Producción

TEMA 2

MARZO 2011

PRIMERA PARTE

Objetivo

El alumno conocerá y aplicará los principios de operación del

Bombeo Neumático, así como los métodos de diseño y

evaluación.

Bombeo Neumático:

• Principios de operación.

• Equipo superficial y subsuperficial.

• Ecuaciones que definen el funcionamiento de las válvulas.

• Diseño de aparejos de bombeo neumático continuo.

• Identificación y corrección de fallas.

Contenido del Tema 2

Definición

El Bombeo Neumático Continuo (BNC) es

el sistema artificial de producción más

utilizado en nuestro país, ya que

aproximadamente el 50% de los pozos

productores están operado con este

sistema, es utilizado en pozos con alto

índice de productividad (>0.5 bl/día/psi)

y presiones de fondo altas. El BNC

consiste en inyectar gas a alta presión

con la finalidad de aligerar la columna

de fluidos, reduciendo la presión de

fondo del pozo, Pwf.

El Bombeo Neumático es un método de levantamiento artificial

mediante el cual se inyecta continuamente gas a alta presión

para aligerar la columna hidrostática en el pozo (flujo

continuo), o en forma cíclica para desplazar la producción en

forma de tapones de líquido hasta la superficie (flujo

intermitente) .

Mecanismos involucrados:

• Disminución de la densidad

• Expansión del gas inyectado

• Desplazamiento del líquido

CONTINUO INTERMITENTE

Definición

Los efectos del gas dentro de latubería de Producción son:

Reducción de la densidad de lacolumna de fluidos

Expansión del gas conforme lascondiciones de presión cambian a lolargo de la profundidad

Empuje de baches de líquido cuandolas burbujas son suficientementegrandes para llenar el diámetrointerno de la TP.

Efecto del gas en la TP

Reducción dedensidad

ExpansiónDe Gas

Desplazamiento por baches de líquido

por burbujas de gas

Pressure gradient

The change in pressure per unit of depth, typically in units ofpsi/ft. Pressure increases predictably with depth in areas ofnormal pressure. The normal hydrostatic pressure gradient forfreshwater is 0.433 psi/ft and 0.465 psi/ft for water with 100,000ppm total dissolved solids (a typical Gulf Coast water).

http://www.glossary.oilfield.slb.com/Display.cfm?Term=hydrostatic pressure



http://www.glossary.oilfield.slb.com/Display.cfm?Term=ppm

http://www.glossary.oilfield.slb.com/Display.cfm?Term=dissolved solids



Principio básico

El sistema artificial de producción de BNC es el que más se le

parece al flujo natural, y por lo tanto, puede ser considerado

como una extensión del mismo.

Definición

En un pozo con flujo natural, cuando el fluido

viaja hacia la superficie, la presión de la columna

de fluido se reduce, el gas se libera de la solución

y el gas libre se expande. El gas, siendo más

ligero que el aceite, lo desplaza, reduciendo la

densidad del fluido y el peso de la columna de

fluido sobre la formación.

Esta reducción del peso de la columna del fluido

produce que la presión diferencial entre el pozo y

el yacimiento ocasione en flujo en el pozo.

Definición

Reseña del Bombeo Neumático Continuo

Al inicio del siglo antepasado, se utilizó el aire como fuente de

bombeo neumático, pero debido a los problemas de corrosión y al

peligro potencial de una explosión por las mezclas de gases formados,

se opto por utilizar gas natural. Actualmente el gas natural continúa

siendo la fuente principal del bombeo neumático a pesar de que se ha

utilizado el nitrógeno en algunos casos. En ciertas ocasiones se ha mal

interpretado el concepto del gas utilizado para bombeo neumático,

suponiendo que el volumen comprimido diariamente para este fin, es

acumulado durante todo el año; lo cual es incorrecto, ya que este

volumen solo se recircula durante la vida del proyecto, por lo que la

operación del bombeo neumático no requiere de excedentes de gas.

Bombeo Neumático Continuo


Carl Emamanuel Loschers (Ingeniero Minero Alemán) aplicó airecomo un medio para elevar líquido en experimentos de laboratorio en1797.

La primera aplicación práctica del Bombeo Neumático Continuo conaire fue en 1846, cuando un americano llamado Crockford produjoaceite en algunos pozos de Pennsylvania.

La primera patente en Estados Unidos para Bombeo Neumático congas, llamado “eyector de aceite” fue otorgado a A. Brear en 1865.


1864-1900: En este periodo se produce mediante la inyección de

aire comprimido a través del espacio anular o de la tubería de

producción. Empleando este método en varias minas inundadas.

1900-1929: Se suscita el “boom” del empleo de aire en el área de

la costa del golfo para el BNC.

1929-1945: En este periodo se otorgan patentes a cerca de 25,000

válvulas de flujo diferentes. Se presentan gastos más eficientes,

causados por el desarrollo de estas válvulas. Ya se emplea el gas

natural como gas de BNC

1945 al presente: Desde el fin de la segunda guerra mundial las

válvulas operadas por presión han reemplazado prácticamente a todos

los demás tipos de válvulas de Bombeo Neumático.

1957: Introducción de válvulas de Bombeo Neumático recuperables

con línea de acero.

1980. Inyección con Nitrógeno y válvulas eléctricas.

1990. BNC con tubería flexible y motocompresores a boca de pozo

(México).


Válvulas

Planta deCompresión

Gas deAlta

Presión

Mandriles

BNC

Infraestructura BNC

Válvulasy

Mandriles

InyecciónGas AltaPresión

CHP

THP

Planta deCompresión

Infraestructura BNC

Ventajas

Desventajas

BNC

Ventajas BNC

Pocos problemas al manejar gran volumen de sólidos

Manejo de grandes volúmenes en pozos con alto IP

Muy flexible para cambiar de continuo a intermitente

Discreto en localizaciones urbanas

Fuente de poder ubicable, alejado de la localización

Sin dificultad para operar pozos con alta RGL

Reacondicionamientos con unidad de “Wireline”

Opera en pozos con terminaciones desviadas

La corrosión usualmente no es adversa

Aplicable en costa afuera

Formación de hidratos y congelamiento del gas

Problemas con líneas de superficie obstruidas

Experiencia mínima necesaria del personal

Dificultad para manejar emulsiones

Disponibilidad del gas de inyección

La TR debe de resistir presiones elevadas

Desventajas BNC

Emulsión: Es una mezcla de dos líquidos inmiscibles de manera más o menos homogénea (aceite – agua)

Presión en la tubería de revestimiento y

línea de descarga

Profundidad de inyección

Tamaño de la TR, TP y LD

Profundidad, presión y temperatura del

yacimiento

Índice de Productividad del pozo

% de agua

Rs y gas libre en el fluido producido

Presión de separación

Desviación del pozo

Factores que afectan al BNC

Suministro de gas

Distribución del sistema de gas

de BNC

Medición y control del gas de

inyección

Muestreo, pruebas y manejo de

los fluidos producidos

Casos de diseños especiales

Otras consideraciones

Rangos de aplicación

Resistente a corrosión Excelente con el manejo de sólidos Utiliza sistemas de compresión Eficiencia del sistema 10%-30%

70º radio de bajo a medio0-50ºDesviación

400oF100-250oFTemperaturas

30,000 BPD100-10,000 BPDVolumen

5,000 m1,000-3,000 mProfundidad

MáximoRango Típico

Injection

Gas In

Side Pocket

Mandrel with

Gas Lift Valve

Completion

Fluid

Side Pocket

Mandrel with

Gas Lift Valve

Single

Production

Packer

Side Pocket

Mandrel with

Gas Lift Valve

El sistema consiste de cuatro partes fundamentales:

1. Fuente de gas a alta presión: Estación decompresión, pozo productor de gas a alta presión ocompresor a boca de pozo.

2. Un sistema de control de gas en la cabeza del pozo,válvula motora controlada por un reloj o unestrangulador ajustable (válvula de aguja).

3. Sistema de control de gas subsuperficial (válvulas deinyección).

4. Equipo necesario para el manejo y almacenamientodel fluido producido.

Bombeo Neumático

Hay dos tipos de diseño en la operación de los sistemas de BN:

1. Para instalación de flujo continuo.2. Para instalación de flujo intermitente.

Flujo continuo: inyección controlada de gas.

Flujo intermitente: flujo bache.

Tipos de diseño para BN

CONTINUO INTERMITENTE

Válvulas

B. N. Continuo: Apertura variable

B. N. Intermitente: Asiento Amplio

Para el diseño del aparejo de válvulas de flujo continuo setoman en cuenta las siguientes condiciones:

• Profundidad del intervalo productor.• Diámetro de la tubería de producción.• Diámetro de la tubería de revestimiento.• Presión de gas disponible.• Volumen de gas disponible.• Volumen de fluido por recuperar.• Gradiente de presión estática.• Gradiente de presión fluyendo.


• Válvulas sensibles a una determinada presión actuando enla TP (Pt) o en la TR (Pc).

• Generalmente son clasificadas por el efecto que la presióntiene sobre la apertura de la válvula.

Mecanismo de las válvulas subsuperficiales del Bombeo Neumático

Equipo Subsuperficial

Equipo Superficial

Válvulasde

Bombeo Neumático(fundamentos)

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

Las válvulas de Bombeo Neumático se clasifican en:

a) Válvulas desbalanceadas.

b) Válvulas balanceadas.

Clasificación de las válvulas de BN

Son aquellas que tienen un rango de

presión limitado por una presión deapertura y por una presión inferior decierre.

Este tipo de válvulas se divide en:

a) Válvula operada por presión del gas

de inyección (válvula de presión).

Sensible a la presión en TR.

b) Válvula reguladora de presión (válvula

proporcional). Sensible a la presión en

TR o TP (cierre).

c) Válvula operada por fluidos de la

formación. Sensible a la presión en

TP.

d) Válvula combinada. Sensible a la

presión en TP (apertura) y TR (cierre)

Válvulas desbalanceadas

PcAb

Pd

PtAp

Pc

Ab

Pd

Pt

Ap

CERRADA

ABIERTA

Generalmente se conoce comoválvula de presión.

Se requiere un aumento depresión en el espacio anularpara abrir y una reducción depresión en la TR para cerrar laválvula.Dos conceptos importantes:1.Presión de apertura de laválvula bajo condiciones deoperación.2.Presión de cierre de laválvula bajo condiciones deoperación.

Válvula desbalanceada operada por la presión del gas de inyección

Instantes antes de abrir:

Fo = Fc

Fo = Suma de todas las fuerzasque tratan de abrir la válvula.

Fc = Suma de todas las fuerzasque tratan de mantener cerradala válvula.

Presión de apertura de la válvula bajo condiciones de operación

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

Suponiendo que una válvula está localizada a 7000 [pie], quetiene una presión de domo de 900 [psi] y una presión en laTP de 600 [psi], determinar la presión en la TR requeridapara abrir la válvula, si: Ab = 1.1 [pg2] y Ap = 0.2 [pg2].

Solución:

Bajo estas condiciones de operación, cuando la presión en laTR se incrementa a 966.65 [psi], la válvula abre.

psi65.966P

8182.0

92.790

1818.01

)1818.0)(600(900

R1

RPPP

c

tdc

Ejemplo 1

Para determinar el efecto que tiene la presión en la TP paraabrir la válvula, se utiliza la ecuación anterior de la siguienteforma:

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 deProducción”.

R

RP

R

PPP td

voc

11

R

RPET t

1..

R

RFET

1...

Calcular el efecto de tubería causado por la presión en la TPde 600 [psi], del ejemplo anterior.

Solución:

psi26.133)2221.0(600.E.T

:estuberíadeefectoeltanto,lopor

2221.01818.01

1818.0.F.E.T

Ejemplo 2

Ejemplo 2

De estos resultados, se establece quecuando la presión en la TP es igual a cero(psi), la válvula a la profundidad de 7000[pie] requiere de 966.65 + 133.26 =1099.91 [psi] en el espacio anular paraabrirse.

Dicha presión de 1099.91 [psi] es llamadaalgunas veces como la presión máximade operación. La presión en la TP (600[psi] para el ejemplo) reduce la presiónnecesaria para abrir la válvula de 1099.91[psi] a 966.65 [psi].

AYUDA A LA APERTURA

bdpvcpvcbvc

bdpvcpbvc

vcc

bdpcpbc

bdc

pcpbco

co

APAPAPAP

APAPAAP

PPHaciendo

APAPAAP

APF

APAAPF

FF

)(

:

)(

)(

dvc PP Donde:

Pvc = presión en el espacio anular para cerrarla válvula a condiciones de operación.

Presión de cierre de la válvula bajo condiciones de operación

Instantes antes de cerrar:

Presión de cierre de la válvula bajo condiciones de operación

Con base en dicha ecuación,la válvula que abre a 966.65[psi] en el ejemplo 1, puedecerrar cuando la presión en laTR a la profundidad de laválvula sea reducida a 900[psi] .

La diferencia entre las presiones de apertura y de cierrede una válvula es llamada “Amplitud de la válvula”.

Amplitud = Pvo-Pvc

:tieneseecuación,landoSimplifica

R1

R)(1P

R1

RPPP

R1

RPPΔPAmplitud dtd

vctd

Amplitud de las válvulas (Spread)

)P - (P TEF ΔP td

Calcular la amplitud de la válvula descrita en el ejemplo 1.

Solución:

psi65.66P

)600900(2221.0)PP(TEFP td

Ejemplo 3

La presión para abrir la válvula es:

Pvo = Pd + P = 900 + 66.65 = 966.65 [psi]

Que es resultado obtenido anteriormente en el ejemplo 1.

•La mínima diferencia de presión: Pt=Pd.

•La máxima amplitud de la válvula ocurre cuando la presiónen la TP es igual a cero (Pt = 0)

•Máxima amplitud de la válvula = Pmáx = TEF (Pd)

Amplitud de las válvulas (Spread)

zT

LPP

g

fondo

01877.0expsup

Gradiente de la columna de gas.

•La presión de operación del gas deinyección está controlada en la superficie.

•Se debe hacer una predicción del cambio dela presión causado por la columna de gas ypor las pérdidas de fricción cerca de la válvulade BN, tanto bajo condiciones estáticascomo dinámicas (fluyendo).

PRESION DE OPERACIÓN

Presión de apertura en el taller (Ptro)

Válvulas operadas por presióncon carga de nitrógeno en elfuelle.

Son aquellas válvulas cuyo diseño

permite inyectar nitrógeno a

presión al domo del fuelle de la

válvula para proveerla de la fuerza

necesaria a fin de mantenerla

cerrada hasta que las fuerzas que

tiendan a abrirla logren vencerla.

¿Por qué Nitrógeno?

•Se encuentra fácilmente.

•No es caro.

•No es corrosivo.

•No es inflamable.

•Se conoce su factor de desviación Z a presión y temperatura

elevadas.



Para corregir la Pd a unatemperatura de 60 [°F] se usala ley de los gases reales de lasiguiente manera:

R

FPP d

tro

1

60@

)520(

60@

60 F

d

dd

d

z

FP

Tz

P

GAS A ALTA

PRESIÓN

Obviamente puede usarse cualquier temperatura base.Algunos fabricantes utilizan 80 [°F].

Entonces:

dd

dF

dTz

PzFP

60)520(60@


Tarea 7 - Resumen del artículo:

“ Computer Design and Fieldwide Optimization for Gas-Lift

Wells ”.

H.K. Lee.

SPE 25625

AÑO 1993

EQUIPO No.1. 1 Marzo 2011

Tarea 8 - Resumen artículo:

“Gas lift Optimization in One Iranian South Western Oil

Field”.

M. Ebrahimi, SPE, ACECR-Production Technology

Research Institute.

SPE 133434

AÑO 2010

EQUIPO No.2. 1 marzo 2011

Ejercicio

1.- Calcular las presiones en el fondo de un pozo

considerando el gradiente de una columna de gas a

las siguientes condiciones:

Presión en la superficie = 850 psi.

Profundidad = 9000 pies

Densidades relativas del gas = 0.6, 0.75 y 0.95

Temperatura superficial = 95 F

Temperatura en el fondo = 190 F

2.- Trazar los gradientes correspondientes (4 puntos)

Sean los siguientes datos:

Presión del gas en la superficie =Presión de apertura en la superficie = Pso =

Densidad relativa del gas de inyección = Temperatura superficial =

Temperatura @ 8000 [pie] =Presión en la TP = Pt =

Diámetro exterior de la válvula =Área del asiento =

R = Profundidad de la válvula =

800 [psi]800 [psi]0.7100 [°F]180 [°F]

655 [psi]1 ½ [pg]½ [pg2]0.25628000 [pie]

Carga de la válvula: Nitrógeno @ 60 [°F]

Ejemplo 4

Determinar:

• Presión de apertura de la válvula, Pvo

• Presión de cierre de la válvula, Pvc = Pd

• Amplitud de la válvula @ 8000 [pie]

• Presión superficial de cierre, Psc

• Amplitud de la válvula en la superficie (Ps)

• Presión de apertura en el taller, Ptro @ 60 [°F]

a) La presión de apertura de la válvula a la profundidad de8000 [pie] es igual a la presión superficial para abrir laválvula, más un incremento de la presión en el espacioanular a 8000 [pie] debido al gradiente de la columna degas.

De la figura 3A-1 se obtiene:

Solución

La presión para abrir la válvula es:

Pvo = Pso + P

psiPP

psipiepie

psiP

FT

pie

psi

pie

psiP

vovo

correg

graf

graf

52.97080052.170

52.1708000460140

460149021.0

1492

100

80006.170100

021.01000

21

Solución

b) La presión de cierre en la válvula es igual a la presión en el domo, Pd @ 180 [°F].

psiP

P

RPRPPP

vc

vc

tvodvc

68.889

)2562.0(655)2562.01(52.970

)1(

dvc PP

R

RPPP td

vo

1

c) La diferencia de presión a esta profundidad es igual a:

psiPPTEFP

o

psiPPP

tvcd

vcvo

84.8065568.8892562.01

2562.0)(

84.8068.88952.970

Amplitud = Pvo-Pvc

)P - (P TEF ΔP td

d) La presión superficial de cierre, Psc :

e) La amplitud de la válvula en la superficie es igual a lapresión superficial de apertura menos la presión superficialde cierre:

psiP

PPPP

PPPPPP

sc

sovovcsc

cvcscscvcc

16.719

)80052.970(68.889)(

psiPPP scsos 84.8016.719800

f) La presión del domo puede ser calculada utilizando latabla 30.1 para una temperatura de la válvula de 180 [°F]:

psiP

R

FPP

Entonces

psiFP

psiPFP

FPFPFP

FPC

tro

dtro

d

vcd

dd

d

dt

93.950

2562.01

30.707

1

60@

:

30.707)68.889(795.060@

68.889180@

[email protected]@795.0180@

60@

Las ecuaciones siguientes permiten calcular,respectivamente, el gasto del gas de inyección y eldiámetro del orificio de una válvula.

•Gasto de gas de inyección requerido:

•Diámetro del orificio:

adapudeavosend

ACd

o

do

lg64:

π

464

5.0

Cálculo del gasto del gas de inyección y del diámetro del orificio de la válvula

))(( RGAiqq ogir

Donde:

v

p

k

k

k

g

g

d

c

ck

P

P

P

P

kT

kP

qAC

5.01

1

2

2

1

21

)1)(460(

34.64500155

Cálculo del gasto del gas de inyección y del diámetro del orificio de la válvula

T, temperaturaP1, presión corriente arribaP2, presión corriente abajo

Relación de calores específicos en función de la temperatura y la densidad relativa del gas

Especificaciones para válvulas CAMCO de bombeo neumático operadas por presión

FUELLE Ab RVALVULA Ap

R=Ap/Ab

Donde:Ap, es el área del asiento de la válvula.Ab, es el área efectiva del fuelle

Válvulas desbalanceadas

Son aquellas que tienen un rango de presión limitadopor una presión de apertura y por una presión inferior decierre.

Este tipo de válvulas se divide en:

a) Válvula operada por presión del gas de inyección

(válvula de presión). Sensible a la presión en TR.

b) Válvula reguladora de presión (válvula

proporcional). Sensible a la presión en TR o TP

(cierre).

c) Válvula operada por fluidos de la formación.

Sensible a la presión en TP.

d) Válvula combinada. Sensible a la presión en TP

(apertura) y TR (cierre)

Válvulas desbalanceadas u operadas con presión Momentos antes de abrir

Pc

Ab

Pd

Pt

Ap

Válvulas desbalanceadas u operadas con presiónMomentos después de abrir

Pc

Ab

Pd

Pt

Ap

Esta válvula requiere unincremento en la presión dela TP para abrir y unareducción en la presión de laTP para lograr el cierre.

Válvula desbalanceada operada por fluidos de la formación (presión en la TP)

Válvula desbalanceada

DIFERENCIAS

Operada por el gas de inyecciónOperada por el fluido de formación

Válvula cerrada a punto de abrir:

vgvbto

vbstbbtc

APAAPF

AAPAPF

)(

)(

st

gbt

vot PR

RPPPP

1

Válvula abierta a punto de cerrar:

bto

vbstbbtc

APF

AAPAPF

)(

)1( RPPPP stbtvct

Válvula desbalanceada operada por fluidos de la formación

Las válvulas de Bombeo Neumático se clasifican en:

Válvulas desbalanceadas.

Válvulas balanceadas.

Clasificación de las válvulas de BN

Este tipo de válvula no está influenciada por la presión enla TP cuando está en la posición cerrada o en la posiciónabierta.

La presión en la TR (Pc) actúa en el área del fuelle durantetodo el tiempo. Esto significa que la válvula cierra y abre ala misma presión (presión de domo).

La amplitud (Spread) es cero

Válvulas balanceadas (operadas por presión en la TR)

Este tipo de válvulas abren y cierran a la misma presión.

Controladas 100% por la presión de inyección.

Haciendo un balance de fuerzassimilar al de las válvulasdesbalanceadas, se obtienen lasecuaciones tanto de aperturacomo de cierre para las válvulasbalanceadas.

POSICIÓN POSICIÓN CERRADA ABIERTA

Pvo = Pbt

Pvc = Pbt


Manga flexible, sella el domo de la válvula

Bombeo neumático intermitente

Básicamente existen dostipos de bombeointermitente:

Punto único de inyección.-Todo el gas se inyecta atravésde la válvula operante.

Punto múltiple de inyección.-La expansión del gas actúasobre el bache de aceite,empujándolo hacia unaválvula posterior por mediode otra válvula que seencuentra inmediatamentedebajo del bache.

Bombeo neumático intermitente

CONSIDERACIONES:

1.- Para el bombeo neumático intermitente es

básico utilizar válvulas con sección piloto

(válvula piloto), ya que se requieren

diámetros de puerto amplio.

2.- Se emplea un controlador del tiempo de

ciclo en superficie.

3.- Se emplea una válvula motora en superficie.

Válvulas para bombeo neumático intermitente

VÁLVULA PILOTO

• El puerto grande es usado para

conducir el gas cuando la válvula

abre.

• El puerto puede ser tan grande como

sea posible hacerlo mecánicamente y

no tiene que cambiarse para modificar

la amplitud.

• En esta válvula el puerto pequeño es

llamado orificio de control de la

sección de control y el puerto grande

para el suministro del gas es conocido

como orificio motriz de la válvula

motriz.


• La sección de control es la de una válvula desbalanceada. La presión de la

tubería de producción y de revestimiento actúan en la sección de control.

Cuando la válvula de control abre, la válvula motriz abre y cuando cierra,

la válvula motriz cierra.

• El gas fluyendo a través de la pequeña apertura de la sección de control actúa

en el pistón de la válvula motriz para abrirla.

• Cuando la válvula de control cierra, un resorte regresa la válvula motriz a la

posición cerrada.


Sección de control

CONTROLADOR DEL TIEMPO DE

CICLO:

El controlador de ciclos es un controlador

electrónico que tiene como función controlar

la apertura y cierre de la(s) válvula(s) de

control, según una programación de tiempo

predeterminada.

Existen tres tipos de controladores que

permiten controlar el ciclo de la válvula

motora de la línea de flujo y los cuales son: el

controlador de tiempo de ciclo, el controlador

de presión y el controlador electrónico.

VÁLVULA DE CONTROL O MOTORA

Es un equipo de control en superficie que opera de manera automática por uncontrolador del tiempo de ciclo de inyección de gas.

Clasificación de las válvulas

El método de descargacontinua debe ser de operaciónininterrumpida.

Las válvulas se espacian demodo que el pozo se descargapor sí mismo, controlándose elgas en la superficie.

VÁLVULA SUPERIOR

ABIERTA, 625 [psi]

SEGUNDA VÁLVULA

ABIERTA, 600 [psi]

TERCERA VÁLVULA

ABIERTA, 575 [psi]

VÁLVULA OPERANTE ABIERTA,

550 [psi]

GAS DE

INYECCIÓN

ESTRANGULADOR

AL SEPARADOR

Descarga del pozo

El aparejo de producción tiene

cuatro válvulas de BN y sus

correspondientes presiones de

operación son de 625, 600, 575

y 550 [psi].

VÁLVULA SUPERIOR ABIERTA,

625 [psi]

SEGUNDA VÁLVULA ABIERTA,

600 [psi]

TERCERA VÁLVULA ABIERTA,

575 [psi]

VÁLVULA OPERANTE ABIERTA,

550 [psi]

GAS DE

INYECCIÓN

ESTRANGULADOR

AL SEPARADOR

Descarga

Paso 1. El gas se inyecta

lentamente en el espacio

anular. Inmediatamente el

fluido de control empieza a

salir por la TP.

ABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

Descarga

ABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

Paso 2. A medida que al

espacio anular se le aplica gas

continuamente, la presión en la

TR debe subir gradualmente

para que el fluido siga

ascendiendo por la TP.

Descarga

ABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

Paso 3. La válvula número 1

(625 [psi]) no tarda en quedar

al descubierto, ya que el gas

pasa a la TP. Esto se observa

en la superficie por el aumento

instantáneo de la velocidad del

flujo que sale por el extremo

de la TP.

Descarga

Paso 4. La descarga del pozo

es una mezcla de gas y

líquidos, y la presión en la TR

se estabiliza a 625 [psi], que es

la presión de operación de la

válvula 1.

ABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

Descarga

Paso 5. La inyección de gas en

el espacio anular hace que el

nivel de líquido siga bajando

hasta que la válvula 2 (600

[psi]) queda al descubierto

debido a que el gradiente es

aligerado considerablemente por

el gas.

Descarga

ABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

Por ejemplo, si el fluido de

control tiene un gradiente de 0.5

[psi/pie], con la inyección de gas

puede bajar a 0.1 [psi/pie] en la

TP, con el consecuente cambio

en el gradiente de presión,

dependiendo a qué profundidad

esté la válvula 1.

Descarga

ABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

Paso 6. Tan pronto la válvula 2

queda descubierta, el gas entra

en ella a la profundidad de 2150

[pie]. Además, la presión en la

TR baja a 600 [psi], ya que la

válvula 2 funciona con 25 [psi]

menos que la válvula 1.

Descarga

ABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

CERRADA

Paso 7. El gas se

inyecta continuamente

hasta llegar a la tercera

válvula y la operación se

repite hasta llegar a la

cuarta.

Descarga

CERRADACERRADA

CERRADA

ABIERTA

ABIERTAABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

La composición de los

fluidos en la TP empieza a

cambiar. Cuando esto

ocurre, la producción de

descarga del pozo tiende a

bajar, hasta que se llega a

la válvula de operación

(cuarta válvula).

Descarga

CERRADACERRADA

CERRADA

ABIERTA

ABIERTAABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

Paso 8. Tan pronto se

llega a la válvula 4 (a

3306 [pie]), la TR se

estabiliza a 550 [psi] de

presión de operación en

la superficie y el pozo

entra en producción.

Descarga

CERRADACERRADA

CERRADA

ABIERTA

ABIERTAABIERTA

ABIERTA

ABIERTA

“Application of Gas Lift to Heavy-Oil Reservoir in

Intercampo Oilfield, Venezuela”

SPE/PS-CIM/CHOA 97370

D. Hong’ en, C. Yuwen and H. Dandan

2005

Tarea 9 - Resumen artículo:

EQUIPO No.3 8 marzo 2011

Tarea 10- Resumen artículo:

EQUIPO No.4 8 marzo 2011

“Auto, Natural, or In-Situ Gas Lift Systems Explained”

SPE 104202

Adam Vasper, SPE, Schlumberger

2008

PRIMERA PARTE TEMA 2

Ab = área efectiva del fuelle, [pg2]

Ap = Av = área del asiento de la válvula, [pg2]

Pbt = presión interna del domo de la válvula a la temperatura base, [psi]

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]

Pg = presión del gas de inyección en el espacio anular frente a la válvula, [psi]

Po = presión de apertura de la válvula en el probador a la temperatura base, [psi]

Nomenclatura

Psc = presión del gas de inyección en la superficie para

cerrar la válvula, [psi]

Pso = presión del gas de inyección en la superficie para abrir

la válvula, [psi]

Pst = presión equivalente causada por la fuerza del resorte

aplicada sobre el área (Ab - Av), [psi]

Pt = presión en la TP frente a la válvula, [psi]

Ptro = presión de apertura de la válvula en el taller, [psi]

Pvo = presión del gas de inyección frente a la válvula en el

momento de abrir, [psi]

Nomenclatura

Pvc = presión del gas de inyección frente a la válvula en el

momento de cerrar, [psi]

T = temperatura base de calibración de las válvulas en el

probador a 60 u 80 [°F]

Tv = temperatura de operación de la válvula dentro del

pozo, [°R]

Z = factor de desviación del gas utilizado en el domo de la

válvula @ Pb y T

Zv = factor de desviación del gas utilizado en el domo de la

válvula @ PbT y Tv

Nomenclatura

TEMA 2 Bombeo Neumatico[1]

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