Captulo 2 Bombeo Neumtico (Gas Lift) Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Abril, 2014 Ing. Dayna Rodriguez Zambrano Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico i INDICE TEMATICO 1.INTRODUCCIN ............................................................................................................................................................... 1 2.CARACTERSTICAS DEL MTODO ........................................................................................................................... 1 3.TIPOS DE DISEO PARA GAS LIFT ........................................................................................................................... 2 3.1.DISEO PARA FLUJO CONTINUO .................................................................................................................... 2 3.2.DISEO PARA FLUJO INTERMITENTE ......................................................................................................... 3 4.CLASIFICACIN DE LAS INSTALACIONES DE GAS LIFT ................................................................................. 3 4.1.INSTALACIN ABIERTA ..................................................................................................................................... 4 4.2.INSTALACIN SEMICERRADA ......................................................................................................................... 5 4.3.INSTALACIN CERRADA .................................................................................................................................... 6 5.PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO NEUMTICO ................................................................. 7 6.CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN .......................................................................................................... 8 6.1.VLVULAS DESBALANCEADAS ....................................................................................................................... 8 6.2.VLVULAS BALANCEADAS ................................................................................................................................ 8 6.3.VLVULAS PARA BOMBEO NEUMTICO CONTINUO ............................................................................ 8 6.4.VLVULAS PARA BOMBEO NEUMTICO INTERMITENTE .................................................................. 8 INDICE DE FIGURAS Figura 1. Instalacin de flujo continuo ............................................................................................................................. 2 Figura 2. Instalacin de flujo intermitente ..................................................................................................................... 3 Figura 3. Tipos de instalacin de gas lift ......................................................................................................................... 4 Figura 4. Instalacin abierta ................................................................................................................................................. 5 Figura 5. Instalacin semicerrada ...................................................................................................................................... 6 Figura 6. Instalacin cerrada ................................................................................................................................................ 7 Figura 7. Instalaciones superficiales para el bombeo neumtico ...................................................................... 10 Figura 8. Vlvulas de gas lift .............................................................................................................................................. 11 Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 1 Captulo 2 Bombeo Neumtico (Gas Lift) 1.INTRODUCCIN Esunprocesoqueutilizalainyeccindegasapresinatravsdeunprocesocombinado entremecnicoehidrulicoparaoriginarelempujeylacirculacindepetrleoporla tubera de produccin por efecto de gas en solucin que se crea artificialmente. De acuerdo a experiencias de campo, el gas lift da mejores resultados en pozos que durante elflujonaturalhanestadoproduciendoporenergasdegasensolucinycasquetedegas obteniendo resultados menores de yacimientos de empuje hidrulico. Deacuerdoaestadsticassobresestemtodoylosotrosmtodosartificialesseestablece que el bombeo neumtico ocupa el segundo lugar en preferencia de aplicacin con un 10% deltotaldelpozosproductoresenelmundodespusdelbombeomecnicoqueocupael 80%deltotaldepozosconmtodosartificiales.Elrestante10%estdestinadoaotros mtodos Elbombeoneumticoesunmtododelevantamientoartificialdefluidosdondeseutiliza gasaunapresinrelativamentealtacomomediodealigeramientoatravsdeunproceso mecnico. La eficiencia del BN depende de: Presin de fondo. ndice de productividad. Relacin Gas-Aceite de formacin. Porcentaje de agua. Profundidad. Tamao de las tuberas de produccin y revestimiento. El sistema consiste de cuatro partes fundamentales: Fuente de gas a alta presin: Estacin de compresin, pozo productor de gas a alta presin o compresor a boca de pozo. Un sistema de control de gas en la cabeza del pozo, vlvula motora controlada por un reloj o un estrangulador ajustable (vlvula de aguja). Sistema de control de gas subsuperficial (vlvulas de inyeccin). Equipo necesario para el manejo y almacenamiento del fluido producido.2.CARACTERSTICAS DEL MTODO Son las siguientes: Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 2 Esunsistemadeproduccinartificialespecfico,osea,querequierelaelaboracin de un programa especfico para cada pozo. Para su aplicacin se analiza y evala todos los parmetros despus del flujo natural. Esunmtododebombeoflexible,osea,puedeinstalarseenpozosdemediana profundidad,profundos,pozosverticales,inclinadosyenalgunospozos horizontales. No es aplicable en pozos poco profundos. Es un mtodo econmico, debido a que generalmente se utiliza todo el equipamento queseinstalparaelflujonatural,conlasolaincorporacindelasvlvulasdegas lift y el costo de volmenes de gas Unadesventajadeestemtodoestreferidaalhechodequetantolasvlvulasde gasliftcomolasvlvulassuperficialesdecontroldeinyeccinsonsensiblesala presencia de arenas de formacin y parafina. 3.TIPOS DE DISEO PARA GAS LIFTHay dos tipos de diseo en la operacin de los sistemas de BN: 3.1.DISEO PARA FLUJO CONTINUO Lasinstalacionesparaflujocontinuo,requiereunainyeccincontroladadegasenla columna que se mueve dentro de la tubera de produccin, a fin de aligerarla y conservar el movimiento de ste al grado deseado. En el proceso de bombeo de gas de flujo continuo, se inyecta gas continuamente en el pozo a una presin relativamente alta dentro de la columna de fluido. Este gas inyectado se une al gas de formacin para bombear el fluido a la superficie por una o ms ramas de flujo. Figura 1. Instalacin de flujo continuo Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 3 3.2.DISEO PARA FLUJO INTERMITENTE En este tipo de bombeo, el gas penetraa la tubera de produccin, una vez que se ha acumulado en el pozo cierta cantidad de fluidos, el gas entrasbitamente desplazando a los fluidos acumulados como un pistn. El fluido dentro de la tubera de produccin es levantado en forma de baches o pistones. La expansin adicional del gas obliga al fluido a moverse hacia la superficie. Figura 2. Instalacin de flujo intermitente 4.CLASIFICACIN DE LAS INSTALACIONES DEGAS LIFTEltipodeinstalacinestcondicionadaporladecisindehacerproducirunpozocon BombeoNeumticoContinuooIntermitente.Lasvlvulasestndiseadasdemodoque funcionencomounorificiodeaperturavariableparaelcasodeBombeoNeumtico Continuo, dependiendo de la presin de la tubera de produccin o pueden tener un asiento amplioparaelcasodeBombeoNeumticoIntermitenteysuministrarunvolumendegas rpidamente a la tubera de produccin para desplazar el bache del lquido. Existen tres tipos de instalaciones de Bombeo Neumtico: Instalacin Abierta Instalacin SemicerradaInstalacin Cerrada Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 4 Figura 3. Tipos de instalacin de gas lift 4.1.INSTALACIN ABIERTA Elaparejodeproduccinquedasuspendidodentrodelpozosinempacador.Elgasse inyectaenelespacioanularformadoentrelaTPylaTRylosfluidoscontenidosenlaTP sondesplazados.EstopermitelacomunicacinentrelaTPylaTR,demodoqueesta instalacinquedarestringidaapozosconbuenascaractersticasyquepresentenunnivel alto de fluido que forme un sello o tapn.Esta instalacin queda restringida a pozos con buenas caractersticas. El pozo debe ser descargado y reacondicionado cada vez que se cierre. Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 5 Figura 4. Instalacin abierta 4.2.INSTALACIN SEMICERRADAEssimilaralainstalacinabiertaexceptoqueseadicionaunempacadorquesirvede aislanteentrelaTPylaTR.Estetipodeinstalacinpuedeutilizarsetantoparabombeo neumtico continuo como para intermitente. Para el caso del ltimo, el empacador asla a la formacin de la presin que se tenga en la TR. Sin embargo, esta instalacin permite que la presin del gas en la TP acte contra la formacin.Seadicionaunempacadorquesirvedeaislanteentrelastuberasderevestimientoy produccin. Se puede usar tanto para Bombeo Neumtico Continuo como Intermitente. Una vez que el pozo se ha descargado, no hay camino por el cual el fluido pueda regresar al espacioanulardelatuberaderevestimiento,yaquetodaslasvlvulastienenun dispositivo de retencin Check.Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 6 El empacador asla la tubera de revestimiento de cualquier fluido proveniente del fondo de la tubera de produccin.Figura 5. Instalacin semicerrada 4.3.INSTALACIN CERRADA EssimilaralainstalacinsemicerradaexceptoquesecolocaunavlvuladepieenlaTP. Aunquelavlvuladepiesecolocanormalmenteenelfondodelpozo,sepuedecolocar inmediatamente debajo de la vlvula operante. La vlvula de pie evita que la presin del gas de inyeccin acte contra la formacin. Se coloca una vlvula de pie en la tubera de produccin. Esta vlvula de pie evita que la presin del gas de inyeccin acte contra la formacin. Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 7 Figura 6. Instalacin cerrada 5.PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO NEUMTICOEl pozo est lleno de fluido de control tanto en la Tubera de Produccin como en la Tubera deRevestimiento,seinicialainyeccindegas,todaslasvlvulasestnabiertasdebidoal principiodeArqumedesodeflotacincirculandoelfluidodecontroldelespacioanulara travs de ellas hacia la tubera de produccin. Cuando el nivel de fluido llega a la primera vlvula, el fluido contina circulando a travs de las vlvulas hacia la tubera de produccin. El nivel de fluido est por debajo de la primera vlvula dejndola al descubiertose elimina el fenmeno de flotacin y permite que el mecanismo acte cerrando la vlvula, hasta que la presindegascomprimidoenelespacioanularvenzalapresindecalibracindela vlvulaypermiteelpasodegasatravsdeellaalatuberadeproduccin,impulsandola columna de fluidos que se encuentra arriba de ella.Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 8 Sellegaalpuntodeinyeccindeseado,elvolumeninyectadoesalto(deacuerdoconla profundidadde inyeccin) el pozo est aportando un volumen de fluido de acuerdo con su capacidad productiva. 6.CLASIFICACIN DE LAS VLVULAS DE BN Las vlvulas de BN se clasifican en: Vlvulas desbalanceadas.Vlvulas balanceadas.Vlvulas para bombeo continuo.Vlvulas para bombeo intermitente.6.1.VLVULAS DESBALANCEADAS Son aquellas que tienen un rango de presin limitado por una presin de apertura y por una presin inferior de cierre, el cual es determinado por las condiciones de trabajo del pozo; es decir,estetipodevlvulasabrenconunapresindeterminadaycierranconunapresin ms baja.6.2.VLVULAS BALANCEADAS Este tipo de vlvula no est influenciada por la presin en la TP cuando est en la posicin cerrada o en la posicin abierta. La presin en la TR (Pc) acta en el rea del fuelle durante todo el tiempo. Esto significa que la vlvula cierra y abre a la misma presin (presin de domo). 6.3.VLVULAS PARA BOMBEO NEUMTICO CONTINUO EstetipodevlvulasdebesersensiblealapresinenlaTPcuandoestenlaposicinde apertura,esdecir,responderproporcionalmentealincrementoydecrementodela presinenlaTP.Cuandolapresindecrezca,lavlvuladebeempezararegularelcierre paradisminuirelpasodelgas.CuandolapresinenlaTPseincrementa,lavlvuladebe regularlaaperturaenlacualseincrementaelflujodegasatravsdelamisma.Estas respuestasdelavlvulamantienenestabilizadalapresinenlaTPotiendenamantener unapresinconstante.Enlafigurasemuestralarespuestaalainyeccindegasdeuna vlvula de BN para flujo continuo. 6.4.VLVULAS PARA BOMBEO NEUMTICO INTERMITENTE Este tipo de bombeo puede llevarse a cabo con cualquiera de las vlvulas existente para BN, pero stas deben ser diseadas de acuerdo a las caractersticas o condiciones de trabajo del pozo. Bsicamente se tienen dos tipos de bombeo intermitente: uno es el de punto nico de inyeccin y otro es el de punto mltiple de inyeccin. Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 9 Eneldepuntonicodeinyeccin,todoelgasnecesarioparasubirelbachedeaceitese inyectaatravsdelavlvulaoperante.Eneldepuntomltipledeinyeccin,laexpansin del gas acta sobre el bache de aceite, empujndolo hacia una vlvula posterior por medio deotravlvulaqueseencuentrainmediatamentedebajodelbache.Lavlvulaquese encuentra debajo acta como la vlvula de operacin. Todas las vlvulas que se tienen en la sarta de produccin no necesitan estar abiertas en el tiempo que se aplica este tipo de bombeo. El nmero de vlvulas abiertas va a depender del tipodevlvulautilizada,deldiseodeBn,yens,detodalaconfiguracindelbombeo neumtico Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 10 ANEXO Figura 7. Instalaciones superficiales para el bombeo neumtico Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 11 Figura 8. Vlvulas de gas lift