Procesos Industriales 2 Burgos Ximena Adriana Cossio Castedo Andres Alejandro Irazoque Böhrt Carmiña Natalia Murguia Daniela Quisbert Vega Bayron
Objetivos
Objetivo General Estudiar lo que significa Gas Lift y las aplicaciones del mismo en la Industria Petrolera.
Objetivos Especificos Conocer la definición de Gas Lift además los tipos de Gas Lift que existen y los tipos de instalaciones necesarios para la aplicación del mismo gas. Estudiar los distintos equipos que existen para la elevación artificial por Gas, para saber qué equipo es más conveniente utilizar en la Industria Petrolera. Conocer la operación de bombeo de un sistema neumático
Desarrollo
DEFINICIÓN LEVANTAMIENTO ARTIFICAL , también llamado ll amado BOMBEO NEUMATICO.
Se puede considerar como una ampliación del proceso del flujo natural.
El gas libre, es más ligero que el petróleo que desplaza, reduce la densidad del fluido que fluye y reduce aún más el peso de la columna de fluido produce produce el diferencial de presión entre el pozo y el deposito que provoca que fluya el gas.
En este sistema se utiliza gas a una presión relativamente alta (250 lb/plg2 como mínima)
Tipos de GAS LIFT
Hay dos tipos básicos de sistemas de elevación de gas utilizadas en la industria del petróleo. Inyección de gas por flujo continúo • Este
consiste en suplir el gas de formación mediante la inyección continua de gas en la columna de fluidos. • Este método, se utiliza en pozos con un índice de productividad alto y con una presión de fondo alta.
Inyección de gas por flujo intermitente • Consiste
en producir periódicamente determinado volumen de aceite impulsado por el gas que se inyecta a alta presión
Es usado en pozos las siguientes características: Pozos sin producción de arena, en pozos con baja presión de fondo Bajo índice de productividad Baja presión de yacimiento Bajas tasas de producción
Tipos de instalaciones
INSTALACIONES ABIERTAS Se clasifican dependiendo de sí el pozo se encuentra equipado o no, con empaquetadura y/o válvula fija.
TIPOS DE INSTALACIONES
INSTALACIONES SEMICERRADAS
INSTALACIONES CERRADAS
Equipos para elevación artificial por gas
Colgador de cañerías
Tubing
Conexión de cañerías subsuelo, superficie
Puente de producción
Boca de pozo
Los dispositivos que utilizan este tipo de mecanismo de elevación: Puente aéreo bombas utiliza aire comprimido para elevar el agua Bombas Pulser utilizan una cámara subterránea de aire para una bomba de transporte aéreo Dragas de succión usan una bomba de puente aéreo para aspirar barro, arena y escombros Ascensor Mist bombas usos del agua vaporizada para levantar el agua del mar en el Océano conversión de energía térmica.
Operación de un sistema de bombeo neumático
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El émbolo descansa en el resorte impulsor del agujero inferior que se ubica en la base del pozo.
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Para invertir el descenso de la producción de gas, el pozo se cierra temporalmente en la superficie mediante un controlador automático.
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Conforme se levanta el émbolo a la superficie, el gas y los líquidos acumulados por encima del émbolo fluyen a través de las salidas superior e interior.
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El émbolo llega y queda capturado en el lubricante, situado enfrente de la l a salida superior del lubricador.
•
El gas que ha levantado el émbolo fluye a través de la salida inferior a la línea de ventas.
•
Una vez que se estabiliza el flujo de gas, el controlador automático libera el émbolo, bajándolo por la tubería.
•
El ciclo se repite.
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Válvulas
La válvula de Levantamiento Artificial por Gas son básicamente, reguladores de presión.
Las válvulas utilizadas para bombeo neumático operan de acuerdo a ciertos principios básicos, que son similares a los reguladores de presión.
Las partes que componen una válvula de bombeo neumático son: Cuerpo de la válvula (fuelle)
Elemento medidor (orificio o asiento)
Elemento de transmisión (diafragma de hule o vástago de metal)
Elemento de carga (resorte, gas o una combinación de ambos)
Elemento de respuesta a una presión ( fuelle de metal, pistón o diafragma de hule)
CLASIFICACIÓN VÁLVULAS
Los diversos fabricantes han categorizado a las válvulas de bombeo neumático dependiendo de qué tan sensible es una válvula a una determinada presión actuando en las tuberías.
Son clasificadas por el efecto que la presión tiene sobre la apertura de la válvula, esta sensibilidad está determinada por la construcción del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas.
De acuerdo con la presión que predominantemente abre la válvula, se clasifican en: Válvulas balanceadas. Esta válvula es la que no está influenciada por la presión en la tubería de producción cuando está en la posición cerrada o en la posición abierta.
Válvulas desbalanceadas. Son aquellas que tienen un rango de presión limitado por una presión superior de apertura y por una presión inferior de cierre, determinada por las condiciones de trabajo del pozo.
Dentro de este grupo de válvulas se encuentran: Válvula operada por presión del gas de inyección
Generalmente se conoce como válvula depresión, esta válvula es del 50 al 100% sensible a la presión en la tubería de revestimiento en la posición cerrada y el 100% sensible en la posición de apertura.
Válvula reguladora de presión Es también llamada como válvula proporcional o válvula de flujo continuo. Las condiciones que imperan en esta son las mismas a las de la válvula de presión en la posición cerrada.
Válvula operada por fluidos de formación La
válvula operada por fluidos de la formación es 50 a100% sensible a la presión en la tubería de producción en la posición cerrada y 100% sensible a la presión en la tubería de producción en la posición abierta.
Válvula combinada También es llamada válvula de presión operada por fluidos y por presión del gas de inyección.
Válvulas para bombeo neumático continuo Una válvula usada para flujo continuo debe ser sensible a la presión en la tubería de producción cuando está en la posición de apertura.
Válvula para bombeo neumático intermitente Una instalación de bombeo neumático intermitente puede llevarse a cabo con cualquier tipo de válvula de bombeo neumático, solo que debe ser diseñada propiamente, de acuerdo a las características o condiciones de trabajo del pozo.
Elementos auxiliares de las válvulas
Las válvulas auxiliares son componentes que cumplen las más variadas funciones en los circuitos neumáticos, en general asociadas al control de las secuencias.
Silenciadores
Se emplean para disminuir la presión sonora producida por la expansión del aire comprimido en los escapes de las válvulas
Tubo y mangueras
Elementos encargados del transporte del aire comprimido desde el están es tán que hasta los actuadores (cilindros o motores). acero al carbón sin costuras
Conectores
Los conectores son elementos que permiten la unión entre los componentes a través de mangueras o tubos. Algunos conectores son:
Conector codo
Presión baja 90 de latón codo de grado
tipo: 90 grado, aguda material: acero inoxidable satinado y acabado de espejo
Conector T
Material: acero, la cara cincado
Con una capa galvanizada para aumentar la vida útil del conector
Conector doble hembra el conector "HEMBRA" esta sujeta al aparato y el "MACHO" esta en el dispositivo a conectar
Material: acero, la cara cincado Conector doble hembra
Mandriles
Son tuberías con diseños especiales. En sus extremos poseen roscas para conectarse a la sarta de producción formando, de este modo, parte integrada de ella. Sirven de receptáculo para instalar la válvula de levantamiento o inyección a la profundidad que se necesite. Se clasifican, de acuerdo alojamiento de las válvulas
Mandril convencional Es el primer tipo usado en la industria. Consta de un tubo con una conexión externa, en la cual se enrosca la válvula, con protector por encima de la válvula y otro por debajo. Para cambiar la válvula, v álvula, se debe sacar la tubería.
Mandril concéntrico La válvula se coloca en el centro del mandril y toda la producción del pozo tiene que pasar a través de ella. No es posible correr bombas de presión ni herramientas por debajo del primer mandril colocado, debido a la limitación del área (1 3/8 pulgadas de diámetro)
Mandril de bolsillo La válvula se encuentra instalada en el interior del mandril, en un receptáculo llamado bolsillo. Puede ser fijada y recuperada con una guaya fina, sin necesidad de sacar la tubería.
TAMAÑOS El tamaño de los mandriles que se utiliza dependerá del diámetro de la tubería de producción. Los tamaños más utilizados son:
Al definir el tamaño se define la serie. Entre los tipos de serie se encuentran los mandriles tipo K para válvulas de una pulgada y los mandriles tipo M para válvulas de 1 ½ pulgada. pulgada.
2 3/8"
2 7/8"
3 ½"
Equipo para terminaciones dobles
Instalación de dos tuberías eductoras que pueden correrse separadamente o simultáneamente. Se está usando cada vez más en la industria como la mejor solución para muchas instalaciones de gas lift dobles.
Tiene un diseño para el rápido montaje y desmontaje del colgador de doble oleoducto. Permite explotar en un sólo pozo dos estratos diferentes al mismo tiempo, también puede controlar y operar por separado.
Esquema de una instalación petrolera y sus s us componentes básicos para GAS LIFT
VIDEO
Equipo de Superficie para controlar la inyección de gas.
El equipo de superficie se encuentra constituido por: La planta compresora El sistema de distribución del gas de alta presión El sistema de recolección de fluidos.
Descripción del funcionamiento
Bombeo neumático continuo • Reducción
de la densidad • Expansión del gas • Desplazamiento de líquido
Descarga • Descarga
de los fluidos del pozo
Líneas de gas
Líneas de recolección de gas a baja presión • Recolectar
el gas producido a través del espacio anular a nular de
los pozos
Líneas de distribución de gas a alta presión • Transportan
el gas a los pozos de producción por gas lift.
Pozos de abastecimiento de gas
Pozos que No Producen y Reciben gas
Si el pozo no circula el gas de levantamiento, es muy probable que la tubería de revestimiento este rota.
Si el pozo circula el gas de levantamiento y recibe el gas con baja presión existe un hueco en la tubería o una válvula en mal estado o mal asentada en el mandril.
Si recibe gas con alta presión esta operando una válvula.
Si la válvula es mas profunda se puede afirmar que el problema existente no es de levantamiento si no de la formación productora.
Se requiere un trabajo de estimulación o limpieza, o un trabajo de rehabilitación para.
Si la válvula no es más profunda. Se recomienda un cambio de válvulas para bajar el punto de inyección, siempre que la presión del sistema lo permita.
Pozos que No Producen ni Reciben Gas Pueden presentarse cuando la línea de gas esta obstruida o cuando fallan las válvulas de levantamiento. Para dilucidar cuál de los casos es el presente se compara la presión del sistema o de múltiple de gas con la presión de inyección i nyección en el anular.
Si la presión del Sistema o de múltiple de gas es mayor que la presión de inyección en el anular el problema es:
Obstrucción en la línea de gas ocasionada por falla de alguna válvula en la línea.
Congelamiento en la corriente medidora.
Obstrucción en la línea de gas ocasionada por falla de alguna válvula en la línea.
Solución: Reemplazo de la válvula dañada.
Congelamiento en la corriente medidora.
Solución 1: abrir totalmente la válvula reguladora del gas previa instalación de una placa de orificio de pequeño diámetro a la llegada de la línea del gas al pozo.
Solución 2:aumentar la presión de inyección en el “casing” seleccionando un orificio mas pequeño para la válvula operadora, operadora, si no se trata de un orificio, se debe recalibrar la válvula operadora a mayor presión.
Si la presión del sistema o múltiple de gas es alta y similar a la presión de inyección en el anular el problema es:
Falla de algunas válvulas de levantamiento.
Solución: cambiar las válvulas con guaya fina.
Válvulas cerradas. Falla en el sistema de distribución de gas Si la presión del sistema o múltiple de gas es baja y similar a la presión de inyección en el anular el problema es:
Solución: notificar a la organización de Ingeniería de gas para solventar los problemas existentes en el sistema de distribución de gas a alta presión.
Líneas de distribución rotas o con fugas.
Pozos que Producen y Reciben Gas Si el pozo produce y recibe gas a una tasa constante:
Se determina si la presión de inyección en el anular corresponde a la presión de operación en superficie de la válvula mas profunda, o a la de alguna válvula superior o si se trata de inyección de gas a través de un hueco en la tubería.
Si la inyección de gas en la tubería es a través de la válvula mas profunda.
Se debe aplicar análisis nodal para establecer si el pozo se encuentra optimizado, subinyectado o sobre-inyectado.
Si la inyección es por una válvula superior o de descarga
Se cuantifica mediante análisis nodal la ganancia esperada, si se baja el punto de inyección a través de un rediseño de la instalación (recalibración y cambio de válvulas).
Se calcula la profundidad del hueco para establecer si la inyección es por un mandril o por hueco en la sarta de producción
Si la inyección es por un hueco Reasentar válvulas en el mandril o reparar tuberías
La profundidad del hueco estará aproximadamente donde se intercept intercepten en las curvas de gradiente de gas de inyección y la de presión de fluido multifásico.
Si el pozo produce pero recibe gas a una tasa variable.
Se debe observar el comportamiento comportamient o de la presión del sistema para descartar que el problema esta en el sistema de distribución de gas a alta presión.
Si existen problemas notificar a la organización de ingeniería de gas.
Si el problema no esta en el sistema se debe chequear en el pozo o múltiple si existen problemas de congelamiento o problemas con el regulador del gas.
Pozos que Producen sin Recibir gas Pozos que se encuentran produciendo por flujo natural y se requiere realizarles un análisis nodal para cuantificar el impacto de la tasa de inyección de gas sobre la tasa de producción.
Si el análisis indica que se puede aumentar la producción sustancialmente, se debe proceder a eliminar la causa por la cual el pozo no recibe gas.
Línea de gas obstruida o falla en las válvulas de levantamiento.
Compresores
Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los lo s vapores.
Compresor Reciprocante Son dispositivos o máquinas de desplazamiento positivo en las cuales los elementos de compresión y desplazamiento son un pistón que tienen un movimiento reciprocante dentro de un cilindro.
Compresor de Desplazamiento positivo rotatorio Son máquinas en las cuales la compresión y el desplazamiento son efectuados por la acción positiva de elementos rotatorios.
Compresor de Aspas Deslizantes o Corredizas
Son máquinas en las cuales las aspas axiales se desplazan rápidamente en un rotor excéntrico montado en un cilindro. El gas atrapado entre las aspas es comprimido y desplazado.
Compresor Pistón Líquido Son máquinas de desplazamiento positivo en las cuales el agua o cualquier otro líquido es usado como pistón para comprimir y desplazar el gas manejado.
Compresor de Lóbulo Recto Doble Impelente
Son máquinas de desplazamiento desplazamie nto positivo rotatorios en los cuales dos lóbulos rectos se aparean e impulsan el gas atrapado y lo llevan desde la entrada hasta la salida, no existe compresión compresión interna.
Compresor de Lóbulo Helicoidal o Espiral
Son máquinas de desplazamiento desplazamie nto positivo rotatorio en las cuales dos rotores los cuales con su forma de hélice comprimen y desplazan el gas.
Compresor Centrífugo Son máquinas dinámicas en los cuales uno o más impulsores rotatorios comúnmente ocultos en los lados aceleran el gas, el flujo del gas es radial.
Compresor Axial Son máquinas dinámicas en las cuales la aceleración del gas se obtiene por la acción del rotor con cuchillas ocultas sobre el final de las mismas, el principal flujo de gas es axial.
Compresor de Flujo Mezclado Son máquinas dinámicas con un impulsor que combina tanto características de tipo centrífugo como axial.
Ventajas y Desventajas
VENTAJAS • Gran
flexibilidad para producir con diferentes tasas. • Puede ser utilizado en pozos desviados usando mandriles especiales. • Ideal para pozos de alta relación gas - líquido y con producción de arena. • Se pueden producir varios pozos desde una sola planta o plataforma. • El equipo del subsuelo es sencillo y de bajo costo. • Bajo costo de operación.
DESVENTAJAS • Se
requiere una fuente de gas de alta presión. • No es recomendable en instalaciones con revestidores muy viejos y líneas de flujo muy largas y de pequeño diámetro. • El gas de inyección debe ser tratado. • No es aplicable en pozos de crudo viscoso y/o parafinoso. • Su diseño es laborioso. • Aplicable a pozos de hasta + 10.000 pies.
VIDEO
Conclusiones
Se conocieron los distintos tipos de Gas Lift Se estudiaron los distintos equipos que existen para la elevación artificial del Gas Lift como ser: Las bombas de elevación de gas o burbujas que utilizan el levantamiento artificial, esto tiene el efecto de reducir la presión hidrostática en el tubo de salida frente a la presión hidrostática en el lado de entrada del tubo. Se estudiaron los tipos de pozos de abastecimiento de Gas, que fueron, los pozos que no producen y reciben gas, los pozos que no producen ni reciben gas, los pozo que producen y reciben gas y los pozos que producen sin recibir gas. Se estudiaron los tipos de pozos de abastecimiento de Gas, que fueron, los pozos que no producen y reciben gas, los pozos que no producen ni reciben gas, los pozo que producen y reciben gas y los pozos que producen sin recibir gas.