Bombeo Neumático Carrera: Ing. Petrolera Docente: Salvador Castro Arellano Alumno: Kabir Osmar Garcia Pacheco Semestre: 8vo Grupo A ANTECEDENTES Su primera aplicación en la industria de los hidrocarburos tuvo lugar en los campos petroleros de Pensylvania, por el año de 1865, pero su aplicación en los campos de la Costa del Golfo de México, fue hasta 1900. A lo largo de sus más de 150 años de historia, el bombeo neumático (gas lift) demostró ser uno de los métodos de sistemas artificiales de producción más populares para levantar líquidos de los pozos, ya sea para restablecer o aumentar la producción de fluidos. Una de las primeras formas de realizar el bombeo neumático fue la perforación de un orificio en la tubería de producción para que, a través de éste, pasar el gas de inyección del espacio anular a la tubería de producción para lograr levantar los fluidos del pozo a la superficie. 2 INTRODUCCIÓN La mayoría de los pozos de petróleo en las primeras etapas de sus vidas productivas fluyen naturalmente a la superficie y se llaman pozos fluyentes. La producción en superficie significa que la presión en el fondo del pozo es suficiente para superar la suma de las pérdidas de presión que ocurren a lo largo del pozo y las instalaciones superficiales hasta llegar al separador. Cuando no se cumple este criterio, el flujo natural termina y se dice que es un pozo muerto. En etapas tempranas de recuperación de hidrocarburos, se logran mayores cantidades producidas de líquido mediante el flujo continuo de gas, a medida que la recuperación del campo aumenta, la presión de formación y las cantidades de líquido disminuyen (nivel dinámico en los pozos), la fácil conversión a flujo intermitente de gas asegura que se cumplan los objetivos de producción y cerca del abandono de pozos, se puede aplicar otra versión de gas lift conocida como chamber lift o cámara de acumulación. Debido a las características anteriores, el gas lift es probablemente el medio más flexible de sistema artificial de producción disponible en la actualidad. 3 BOMBEO NEUMÁTICO Es un sistema artificial de explotación, que se utiliza para elevar los líquidos a la superficie en un pozo petrolero, el cual utiliza gas seco o gas húmedo. En este sistema se utiliza gas a una presión relativamente alta (250 lb/pg2 como mínima) para poder aligerar la columna de fluido y de este modo permitir al pozo fluir hacia la superficie. El gas inyectado origina que la presión que ejerce la carga del fluido sobre la formación disminuya debido a la reducción dela densidad de dicho fluido y por otro lado la expansión del gas inyectado con el consecuente desplazamiento del fluido. Existen dos tipos de bombeo neumático: • Bombeo Neumático Continuo • Bombeo Neumático Intermitente. 4 CONTINUO INTERMITENTE En este método se introduce un volumen continuo de gas a alta presión por el espacio anular a la tubería de producción para airear o aligerar la columna de fluidos, hasta que la reducción de la presión de fondo permita una diferencial suficiente a través de la formación, causando que el pozo produzca al gasto deseado. El bombeo neumático intermitente consiste en producir periódicamente determinado volumen de aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presión, el gas es inyectado en la superficie al espacio anular por medio de una reguladora; este gas pasa posteriormente del espacio anular a la TP a través de una válvula que va insertada en la TP. Para realizar esto se usa una válvula en el punto de inyección mas profundo con la presión disponible del gas de inyección, junto con la válvula reguladora en la superficie. Cuando la válvula abre, el fluido proveniente de la formación que se ha estado acumulando dentro de la TP, es expulsado al exterior en forma de un tapón o bache de aceite a causa de la energía del gas, Sin embargo, debido al fenómeno de “resbalamiento” del líquido, que ocurre dentro de la tubería de producción, solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie, mientras que el resto cae al fondo del pozo integrándose al bache de aceite en formación. 5 BOMBEO CONTINUO En este método un volumen continuo de gas a alta presión es inyectado dentro de la tubería de producción para aligerar la columna de fluidos hasta obtener una diferencial de presión suficiente a través de la cara de la formación y de este modo permitir fluir al pozo a un gasto deseado. Lo anterior se logra mediante una válvula de flujo, la cual permite un posible punto de inyección profundo de presión disponible y una válvula para regular el gas inyectado desde la superficie. El sistema de B.N. continuo es factible de aplicarse en pozos de alto índice de productividad (>0.5 bl/día/Ib/pg2) y presión de fondo relativamente alta (columna hidrostática 50% de la profundidad del pozo) así como utilizando diversos diámetros de T.P., dependiendo del gasto de producción deseado. De este modo se pueden tener gastos entre 200 - 20000 bl/día a través de sartas de T.P. de diámetro común y hasta 80000 bl/día produciendo por T.R.; aún más se pueden tener gastos tan bajos como 25 bl/día a través de tuberia de diámetro reducido (del tipo macarroni). 6 BOMBEO INTERMITENTE En este método consiste en inyectar un volumen de gas a alta presión por el espacio anular hacia la T.P. en forma cíclica, es decir, periódicamente inyectar un determinado volumen de gas por medio de un regulador, un interruptor o ambos. De igual manera, en este sistema se emplea una válvula insertada en la T.P. a través de la cual, el gas de inyección pasará del espacio anular a la T.P. para levantar los fluidos a la superficie y un controlador superficial cíclico de tiempo en la superficie. Cuando la válvula superficial de B.N.I. abre, expulsa hacia la superficie al fluido de la formación que se acumuló dentro de la T.P., en forma de bache. Después de que la válvula cierra, la formación continua aportando fluido al pozo, hasta alcanzar un determinado volumen de aceite con el que se inicie otro ciclo; dicho ciclo es regulado para que coincida con el gasto de llenado del fluido de formación al pozo. En el B.N.I. pueden utilizarse puntos múltiples de inyección del gas a través de más de una válvula subsuperficial. 7 big concept Bring the attention of your audience over a key concept using icons or illustrations 8 PRINCIPIO DE OPERACIÓN En el método de Bombeo Neumático (BN) el gas es inyectado de forma continua a través de las válvulas de BN (fig. 1). El gas y el fluido dentro del pozo se mezclan, lo que produce un aumento en la Relación Gas Aceite (RGA) lo que aligera la columna hidrostática, lo que permite el ascenso de las dos fases hasta la superficie. El gas inyectado mueve los fluidos hasta la superficie ya que: • Reduce el peso de la columna hidrostática. • El gas inyectado se expande. •El fluido dentro desplazado. de la tubería es • Por la combinación de estos efectos 9 OPERACIÓN DE LAS INSTALACIONES DE BN CONTINUO Paso 1.El gas de inyección entra lentamente en el espacio anular a través de una válvula deaguja en superficie, inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la tubería deproducción. Paso 2.La presión en la TR debe subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por laTP. Paso 3.La primer válvula (de superficie al fondo del pozo) queda al descubierto ya que el gasentra en la TP, esto se puede observar en superficie por un aumento instantáneo en la velocidad de flujo que sale enla descargade fluidosensuperficie. Paso 4.La descarga delpozo es una mezcla de gas y líquidos. La presión en la TR se estabiliza,estapresiónes conocidacomopresiónde operación dela válvula N 1 10 OPERACIÓN DE LAS INSTALACIONES DE BN CONTINUO Paso 5.La inyección del gas en elespacio anular hace que el nivel de liquido siga bajando hastaque la válvula N 2 queda al descubierto debido a que el gradiente del liquido es aligerado considerablemente por el gas. Paso 6.Tan pronto la válvula N 2 queda al descubierto,el gas entra en ella. La presión en la TR bajara ya que la válvula N 2 funciona con una presió nmenor que la válvula N°1. Paso 7.- El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la válvula N°3 y la operación se repite hasta llegar a la válvula N°4 Durante la descarga del pozo, la presión de fondo baja al punto en el que los fluidos de la formación empiezan a entrar en el fondo de la TP. Paso8.Tan pronto se llega a la válvula operante, la presión en la TR se estabiliza y el pozo entra en producción. Este método de descarga continua debe de ser de operación ininterrumpida. Las válvulas se espacian de modo que el pozo descargue por sí mismo, controlándose el gas en superficie. Si por alguna razón el pozo no produce es recomendable iniciar la descarga mediante el 11 método intermitente. A PICTURE IS worth A THOUSAND WORDS Éste sistema consta básicamente de cuatro partes fundamentales: ▹ ▹ ▹ ▹ Una fuente continua de gas a alta presión (estación de compresión y/o un pozo productor de gas a alta presión). Un sistema de control de gas de inyección en superficie (válvula motora controlada por un reloj o un estrangulador ajustable o una válvula de aguja) Sistema subsuperficial de control de gas de inyección (válvulas de inyección) Equipos de recolección, manejo y almacenamiento de los fluidos producidos (líneas de recolección, tanques de almacenamiento, separadores, etc.) La configuración de los equipos de BN depende de factores como: ▹ ▹ ▹ ▹ Si son instalaciones terrestres o costa afuera La disponibilidad del gas de inyección Del espacio para las instalaciones Del suministro de potencia para el funcionamiento de los equipos (electricidad, gas, diésel, etc.) 12 La eficiencia del sistema de BN depende de las características del pozo, como pueden ser: 1.- Presión de fondo 2.- Índice de productividad 3.- Relación gas-aceite 4.- Corte de agua 5.- Profundidad 6.- Diámetros de las tuberías de producción y revestimiento 7.- Tipo de mecanismo de empuje del yacimiento Y dependen también de características del equipo, como: - Gas de inyección disponible - Rango de presión de operación Además, de contar con dos categorías o tipos de pozos a considerar para la aplicación del sistema de bombeo neumático continuo son: - Pozos con alto índice de productividad y alta presión de fondo. - Pozos con alto índice de productividad y baja presión de fondo. 13 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL BOMBEO NEUMÁTICO Ventajas: • • • • • • Opera en pozos desviados Opera en pozos con alta RGL Manejo de grandes volúmenes de aceite en pozos con alto IP Sin problemas por presencia de solidos Fuente de poder ubicable lejos del pozo La corrosión usualmente no es problema Desventajas: • • • • Dificultad para manejar emulsiones Manejo de presiones elevadas Disponibilidad del gas de inyección Posible formación de hidratos y congelamiento del gas 14 RANGOS DE APLICACIÓN CONTINUO INTERMITENTE Este método se usa en pozos con alto índice de productividad (IP 0.5 bl/dia/lb/pg2) y presión de fondo fluyendo relativamente alta, (columna hidrostática del orden del 50% o más en relación con la profundidad del pozo). En pozos de este tipo la producción de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20000 bl/día a través de tuberías de producción comunes. Si se explota por el espacio anular, es posible obtener aún más de 80000 bl/día. El diámetro interior de la TP (tubería de producción) rige la cantidad de flujo, siempre y cuando el índice de productividad del pozo, la presión de fondo fluyendo, el volumen y la presión del gas de inyección y las condiciones mecánicas sean ideales. Bajo índice de productividad, baja RGL de yacimiento, baja presión de yacimiento, bajas tasas de producción, pozos sin producción de arena, en pozos con baja presión de fondo, columna hidrostática del orden del 30% o menor en relación a la profundidad. Las características de los yacimientos del campo Ancón cumplen con los requisitos necesarios para la aplicación del sistema de bombeo neumático intermitente. 15 want big impact? USE BIG image 16 Datos h liquido= h camisa= h empac.= h int. Disp.= ɵ del agu.= ρ del flu.= Piny. Reco.= ρ. F. gasif= pie 5000 10900 11000 11111 3 1/2 0.8 970 0.5 m 1524.39 3323.17 3353.66 3387.50 Desarrollo Altura de la h vacia hv= ht-hliq hv= 1863.11 psi 68.191 kg/cm3 m Presion de fondo estatico Pwe= (p*h)/10 Pwe= 121.95122 pwf= al estar cerrado es lo mismo que el estatico ubicación de la primera valvula hv1=(px10)/p hv1= 852.3875 m Pv1= 42.619375 kg/cm3 Ubicación segunda valvula hv2= ((Piny-Pv1)*10)/pfl.)+hv1 hv2= 1172.03281 m Pv2= (pfl.ga*hv2)/10 Pv2= 58.6016406 kg/cm3 Ubicacion tercera valvula hv3= 1291.8998 m Pv3= 64.5949902 kg/cm3 Ubicacion cuarta valvula hv4= 1336.84993 m Pv4= 66.8424963 kg/cm3 ρ= 0.8 ρ. F gasifi= 0.5 h= 5000 1524.39 hv1= ft m TR conductora 852.3875 hv2= 1172.03281 hv3= TR intermedia 1291.8998 hv4= 1336.84993 TR produccion camisa= 10900 3323.17 ft m intervalo disparado= 11111 3387.50 ft m PFf Empacador= 11000 3353.66 ft m TR corta liner pg 3.5 17
