APAREJO DE PRODUCCIÓN Está conformado por todos los accesorios que junto con la Tubería de Producción (T.P) son instalados dentro del pozo para que los hidrocarburos fluyan a la superficie. La extracción de hidrocarburos en una terminación es determinada por el tipo de fluido y la presión del yacimiento, para lo cual existen diferentes métodos de explotación a los cuales llamaremos en adelante instalación. Para yacimientos con características y profundidades diferentes, existen diferentes tipos de instalaciones como:
Instalación abierta.- Se usa solamente T.P dentro de la Tubería de Revestimiento (T.R), empleándose en pozos de alta producción y explotándose por espacio anular o por T.P indistintamente como se ve en la figura. No es recomendable por los daños que causa a la T.R y a las conexiones superficiales.
Instalación semi-cerrada.- Se utiliza T.P y un empacador para aislar el espacio anular como se ve en la figura. En nuestro país, es el diseño más empleado para la explotación de hidrocarburos, permitiendo el aprovechamiento óptimo de la energía del yacimiento, protegiendo al mismo tiempo las tuberías y conexiones
Carlos Daniel reyes Hernández 5° A MAP T/V
superficiales de los esfuerzos a los que son sometidos, explotándose solamente por el interior de la T.P.
Instalación cerrada.- En la figura se muestra un diseño similar al anterior, solo que se le instala una válvula de retención alojada en un niple de asiento, seleccionando su distribución en el aparejo. El accesorio permite el paso de los fluidos en una sólo dirección.
Carlos Daniel reyes Hernández 5° A MAP T/V
Para que un pozo productor aporte los hidrocarburos desde el intervalo productor hacia la superficie, es necesario seleccionar, preparar e introducir un determinado aparejo, el cual una vez operado descargará los fluidos en forma controlada y segura.
APAREJO FLUYENTE Inicialmente los pozos son terminados con este aparejo y aprovechan la energía propia de los yacimientos productores que serán capaces de elevar los hidrocarburos hasta la superficie. Existen dos formas de explotación fluyente:
Continua.- Se da cuando las características propias del yacimiento permiten la producción ininterrumpida en superficie de hidrocarburos en estado líquido. Esto será observado en pruebas a flujo constante, que serán realizadas en las baterías de separación.
Intermitente.- Sucede cuando la energía disponible disminuye, por lo cual las condiciones de flujo cambian y modifican su explotación. En algunos casos los pozos fluyentes continuos se convierten en pozos fluyentes intermitentes, esto es, debido a que conforme pasa el tiempo, la presión del yacimiento disminuye y el gas disuelto en el hidrocarburo se libera, modificando las condiciones de flujo, lo cual se aprecia cuando el flujo es bache y fluye a determinados periodos de tiempo. También los fluidos que aportan los pozos se dividen en dos tipos básicamente: Los pozos productores de aceite y gas.- La mezcla ocurre en función de las características físicas del yacimiento; y la relación que existe entre los volúmenes de estos fluidos se conoce como la Relación Gas-Aceite (RGA) y es el factor principal en la explotación de los pozos. Los pozos productores de gas.- Manejan altas presiones debido a la propiedad que tiene ese fluido de expandirse y liberar en el momento una gran cantidad de energía. Su explotación permite a través de instalaciones de separación y Carlos Daniel reyes Hernández 5° A MAP T/V
limpieza, recuperar los condensados que el gas tenga asociado, éste es utilizado en plantas petroquímicas como combustible en algunas maquinarias y para uso doméstico.
DISEÑOS DE TERMINACIONES DE APAREJOS DE PRODUCCIÓN FLUYENTES La terminación de un pozo está encaminada a diseñar el aparejo de producción más conveniente para la explotación de un pozo petrolero. Buscando con esto establecer de forma controlada y segura la comunicación entre el yacimiento y la superficie, cuidando de proteger las T.R que representan la vida del pozo, aprovechando así óptimamente la energía del yacimiento. Para esto se debe tomar en cuenta las condiciones de flujo de los intervalos productores, programas futuros de intervenciones, datos del estado mecánico del intervalo productor bajo la acción de esfuerzos in-situ que van cambiando gradualmente durante el agotamiento o caída de presión del yacimiento. Dependiendo de los accesorios con que sea provista la T.P será el tipo de aparejo, siendo los más comunes los siguientes:
Pozo fluyendo con T.P franca.- En la figura se muestra la T.P que va colgada y situada a determinada profundidad sobre el intervalo productor. Los fluidos pueden ser explotados por dentro y fuera de la T.P, aunque no se recomienda que se produzca por espacio anular debido a que la T.R sería expuesta a daños por fricción y corrosión.
Carlos Daniel reyes Hernández 5° A MAP T/V
Pozo fluyendo con empacador.- Conformado por un empacador recuperable o permanente, una válvula de circulación y la T.P. Con este tipo de terminación se pueden canalizar los fluidos de producción por la T.P, con esto se protege la T.R de los daños por fricción y corrosión como se observa en la figura. El flujo y la presión de los fluidos producidos se controlan por medio de un estrangulador ubicado en el árbol de válvulas.
Carlos Daniel reyes Hernández 5° A MAP T/V
Pozo fluyendo sencillo selectivo.- En la figura se muestras un aparejo que consta de un empacador permanente inferior, junta de seguridad y dos válvulas de circulación. Los fluidos aportados pueden combinarse selectivamente; explotándose simultáneamente los dos intervalos o aislando uno de ellos. El diseño de aparejo está sujeto a las condiciones de flujo de los intervalos productores, así como a programas futuros de intervenciones del pozo y su estado mecánico.
Aparejo fluyente doble.- Está formado por dos empacadores: uno permanente inferior y otro recuperable de doble terminación superior; una junta de seguridad; dos válvulas de circulación y dos T.P como se ve en la figura. Se denomina Sarta Larga (S.L) a la sección por donde aporta fluidos el intervalo inferior y Sarta Corta (S.C) por donde fluirá el aceite y gas del intervalo superior. Las tuberías pueden seleccionarse de igual o diferentes diámetros.
Carlos Daniel reyes Hernández 5° A MAP T/V
Aparejo fluyente doble selectivo.- Este tipo de aparejo utiliza tres empacadores: dos permanentes, uno inferior y otro intermedio y uno superior recuperable de doble terminación. Como accesorios: una junta de seguridad y tres válvulas de circulación con dos T.P de igual o diferente diámetro, como se obser va en la figura. Por la S.L desalojan los fluidos de los intervalos inferior e intermedio y por la S.C descargarán los fluidos del intervalo superior. En cualquier tipo de aparejo fluyente seleccionado, los empacadores de producción son el elemento de sello cuya finalidad principal es la de aislar el o los intervalos abiertos entre sí, además de
Carlos Daniel reyes Hernández 5° A MAP T/V
evitar la comunicación entre las T.P y la T.R.
ACCESORIOS DE APAREJOS DE PRODUCCIÓN
Las válvulas de seguridad con las cuales se obstruye la tubería de producción en algún punto abajo del cabezal cuando los controles superficiales han sido dañadas o requieren ser completamente removidos. Reguladores y estranguladores de fondo los cuales reducen la presión fluyente en la cabeza del pozo y previene el congelamiento
de las líneas y controles superficiales.
Válvulas check que previenen el contraflujo en los pozos de inyección. Estos
instrumentos
pueden
ser
instalados
o
removidos
mediante
operaciones con cable. Ya que estos accesorios son susceptibles al daño, debe pensarse en una buena limpieza antes de instalar un dispositivo de control superficial.
SISTEMA DE SEGURIDAD Los sistemas de seguridad superficial son la primera línea de protección contra cualquier desgracia en los accesorios superficiales. Estos sistemas generalmente Carlos Daniel reyes Hernández 5° A MAP T/V
consisten de válvulas cerradas mantenidas abiertas por medio de gas a baja presión que actúa un pistón. Si la presión de gas es purgada, la acción de un resorte interno cierra la válvula contra la línea de presión.
EMPACADORES DE PRODUCCIÓN
Empacadores recuperables. Existen diferentes tipos de empacadores de esta categoría, los cuales van desde empacadores que se anclan con peso hasta anclados por tensión o anclaje mecánico o hidráulico, dependiendo de las operaciones que se realicen en los intervalos de producción. La función que cumplen viene siendo la misma que la de todos los empacadores y sus principios de operación varían muy poco, estos empacadores pueden ser recupera dos y reutilizados otra vez aplicándoles un mantenimiento mínimo en cada ocasión
Empacadores permanentes. Como su nombre lo dice, estos accesorios se colocan en los pozos para que dar en forma permanente, también tienen accesorios adicionales que permiten utilizarlos como tapones puente temporal, para cementaciones forzadas, o para realizar fracturas arriba del empaque. Este tipo de empacadores permite realizar operaciones donde se tienen presiones Carlos Daniel reyes Hernández 5° A MAP T/V
altas, y en algunas ocasiones dependiendo del tipo de terminación o mantenimiento que se tenga en un pozo, pueden ser utilizados como retenedores de cemento para realizar operaciones de cementación forzada en un intervalo de abandono definitivo, para posteriormente probar un intervalo superior de interés.
Consiste de uno o más elementos de empaque y dos juegos de cuñas, pueden ser introducidos al pozo mediante tubería de producción o cable conductor con alguna forma de carga explosiva, manipulación de tijeras o dispositivos hidrostáticos.
Empacador de ancla: Consiste simplemente de un elemento de empaque el cual puede ser comprimido y de esta manera forzarlo a expenderse hasta la tubería de revestimiento, por la aplicación de peso sobre el elemento de sello con la tubería de producción.
Empacadores con paso de desviado: Este otro tipo consiste de un elemento de empaque alrededor de un aparejo de tubería de producción en adición a algún dispositivo de paso de fluido a través del elemento de empaque. Estos a su vez pueden ser clasificados en tipo ancla (BP-2 de Camco) que consta de un elemento de empaque únicamente o del tipo de agarre de pared con un mecanismo de desanclaje. Los
empacadores
anteriormente
citados
son
utilizados
en
cámaras
de
acumulación en instalaciones de bombeo neumático o para aislar fugas en tuberías de revestimiento
Empacadores de Cabeza de Control: Este empacador está provisto con un dispositivo de igualación arriba del mismo, sin que sea necesario levantar la columna de fluido arriba del empacador y sin desempacar el elemento de sello del mismo.
Empacadores Hidráulicos: Estos empacadores pueden ser permanentes o recuperables con cuñas o sin cuñas, generalmente se accionan por presión Carlos Daniel reyes Hernández 5° A MAP T/V
hidrostática en la tubería de producción, aplicada a través de ella desde la superficie.
Empacadores Múltiples: Los empacadores múltiples pueden ser de cualquiera de los tipos antes mencionados. Estos están simplemente construidos para alojar dos o más aparejos de tubería de producción a través de ellos y pueden ser colocados
por
diferentes
dispositivos,
generalmente
son
colocados
hidráulicamente, pero también existen algunos tipos que se colocan con la o las tuberías de producción.
Anclas hidráulicas: Son usadas en conjunto con los empacadores y son operadas hidráulicamente, una alta presión en la tubería de producción forzará las cuñas hacia afuera contra la tubería de revestimiento, proporcionando de esta forma al empacador de una conexión mecánica que lo detendrá evitando cualquier movimiento entre la tubería de producción y la de revestimiento.
Conexiones superficiales de control Cada uno de los sistemas artificiales de producción tiene su sistema de conexiones superficiales,
inclusive
puede
cambiar
dependiendo del sistema artificial de que se trate, en el caso del sistema de bombeo mecánico cambia hasta por el tipo y marca de cada uno de ellos.
Carlos Daniel reyes Hernández 5° A MAP T/V
Conexiones superficiales para el sistema de bombeo neumático. -Conexiones superficiales para el sistema de bombeo mecánico -Conexiones Superficiales para el Sistema de bombeo Electrocentrífugo. -Conexiones superficiales para el Sistema de bombeo hidráulico.
Carlos Daniel reyes Hernández 5° A MAP T/V
