INYECCION CAPILAR INTRODUCCION: La industria petrolera está en la búsqueda de incorporar nuevas técnicas que mejoren la producción de dichos crudos, por lo que en una iniciativa de contribuir a esa búsqueda se pretende evaluar una técnica de recuperación denominada Inyección capilar. Uno de los problemas más importantes que se tiene en el sector de los hidrocarburos es que el porcentaje de recuperación del subsuelo es baja. Solo llea a recuperar apro!imadamente el "#$ de lo e!istente en un reservorio de as. %n el sector as&'ero espec&'icamente, se tiene el problema de inundación del po(o con 'luidos del reservorio )aua * condensado+, lo que hace que la producción disminuya considerablemente y se areue otro problema más a la producción, la corrosión de las tuber&as de producción. %n cada uno de los niveles de recuperación e!isten di'erentes métodos que se pueden utili(ar para producir un po(o de as. La misma 'acilita la aplicación de diversos productos qu&micos en 'ondo de po(o, a la pro'undidad deseada, permitiendo al operador no solo proteer la instalación sino también ma!imi(ar la producción del po(o. %ste tipo de método se basa en la inyección capilar en el 'ondo del po(o, demostrando que da ayuda a remover los l&quidos. La base de este nuevo método es el uso de un tubo capilar que se introduce en el tubin de producción hasta 'ondo del po(o. Las caracter&sticas que presenta el tubo capilar es que debe presentar un diámetro pequeo, de sección continúa y de acero ino!idable. -ara el caso de po(os surentes u operados mediante as Li't, el capilar es introducido al po(o concéntricamente por dentro del tubin de producción mediante una unidad similar a un pequeo coiled tubin montada sobre ruedas o en s/ids, especialmente diseada para esta aplicación. %sta tecnolo&a permite bajar hasta pro'undidades del orden de 0.### metros con el po(o en producción y dejar el capilar instalado con un sistema de colador completo )con morda(a y sistema de empaquetado1-ac/23''+, vinculándolo en super'icie a un sistema convencional de dosi'icación de productos qu&micos. %n el caso de po(os que requieran la instalación del capilar en el espacio anular casin2tubin )por ej.4 po(os operados con bombeo mecánico, 5%S, -6-, etc.+ no es necesaria la unidad de coiled tubin ya que el capilar se introduce en el po(o (unchado )o enrampado+ al tubin de producción durante una intervención del mismo con un equipo de 7or/over.
%sta operación es similar a la instalación de capilares acompaando el cable de potencia en el caso de 5%S, e implica necesariamente una operación de 7or/over con paro de producción del po(o durante la intervención. %!celente capacidad de traslado y maniobra en locaciones reducidas8 debido a que se encuentra ensamblado sobre un chasis )camión+. %l Sistema de inyección de 9ubin 6apilar de última eneración, la cual utili(a rodillos comandados hidráulicamente para sujetar e insertar el 6apilar dentro de la tuber&a de producción. %ste sistema es vanuardista dado que los antiuos sistemas utili(an cadenas, la cual no permite una reulación e'iciente sobre la presión ejercida en el 6apilar. %l objetivo principal de la inyección capilar es disminuir la tensión inter'acial entre el aua y el petróleo e incrementar la viscosidad del aua para mejorar el radio de movilidad entre las 'ases, lorando disminuir la saturación residual de petróleo y por ende lorando aumentar la producción de petróleo por la reducción de la saturación residual del petróleo.
OBJETIVOS:
35:%9I;3 %<%=>L •
Identi'icar los equipos super'iciales y subsuper'iciales del método de levantamiento arti'icial para el reconocimiento de las ventajas y desventajas del pronunciado método.
35:%9I;3S %S-%6I?I63S
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=ecopilar in'ormación del equipo super'icial y subsuper'icial de I<@%66I3< 6>-IL>=.
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Ae'inir los bene'icios y desventajas de la misma.
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Ae'inir los problemas operativos del sistema.
MARCO TEORICO: Presión Capilar %n el reservorio roca que contiene t&picamente las 'ases inmiscibles4 aceite, aua y as. Las 'uer(as que mantienen estos 'luidos en equilibrio entre s& y con la roca son e!presiones de 'uer(as capilares. -resión capilar es como resultado de la tensión inter'acial e!istente en la inter'ace que separa dos 'luidos inmiscibles. La tensión inter'acial en s& es causada por el desequilibrio en las 'uer(as moleculares de atracción e!perimentadas por las moléculas en la super'icie.
Surfa!an!e Aebido a su doble a'inidad, una molécula an'i'ila )a partir de esta molécula se 'orma los sur'actantes+, no es solvente polar, ni solvente oránico. -ara satis'ace ambos tipos de a'inidades el rupo polar debe de estar solvatado por un solvente polar, mientras que el rupo apolar debe encontrarse en el solvente oránico. @a que las sustancias an'i'ilas tienen 'uerte tendencia mirar hacia la super'icie o una inter'ace )adsorción+, se les ha llamado también Sur'actantes como contracción de las palabras Bsur'ace2active substancesC.
Le"an!a#ien!$ Ar!ifiial %l levantamiento arti'icial es requerido cuando la presión de yacimiento no es su'iciente o no hay 'lujo de 'luido. %l proceso consiste en trans'erir ener&a al 'ondo del po(o o disminuir la densidad del 'luido en el po(o para reducir la presión hidrostática de la 'ormación.
Apliai$nes %e la in&eión apilar: •
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%n -o(os surentes en la cual la producción de as decae notablemente debido a que se encuentran 'luyendo por debajo de la velocidad cr&tica. 9ratamiento qu&mico continuo y controlado en 'ondo del po(o para inhibir 'undamentalmente4 corrosión, incrustaciones y para'inas, as& como también mejorar las condiciones de producción en po(os con crudos de baja densidad D>-I. 3tras aplicaciones especiales.
Definiión %e in&eión apilar
%s un sistema de levantamiento arti'icial en el cual se corre la tuber&a capilar en el po(o a través de la tuber&a de producción, revestimiento u open hole, mientras el po(o esté produciendo , esta tuber&a capilar es instalada en condiciones de po(o 'luyente, y es colada a través del árbol de navidad, pude alcan(ar pro'undidades hasta EF### pies, esta tuber&a a la ve( está conectada a un mani'old en super'icie. La tecnolo&a capilar y qu&mica aplicada consiste básicamente en la instalación de un punto de inyección de productos qu&micos en el 'ondo de po(o mediante una tuber&a capilar. La misma 'acilita la aplicación de diversos productos qu&micos en 'ondo de po(o, a la pro'undidad deseada, permitiendo al operador no solo proteer la instalación sino también ma!imi(ar la producción del po(o. %sto se lora introduciendo un capilar de acero ino!idable )Auple! EE#G,Incoloy HEG u EG, etc.+ de JK"C, FKC o GKC de diámetro e!terior hasta la pro'undidad deseada dentro del tubin de producción o en el espacio anular, y la aplicación a través de él, del producto qu&mico recomendado. 6onsta de dos tipos de sistemas • •
6ontinuo)instalación permanente+ Aiscontinua )baches+
INSTALACI'N Aurante la instalación del proceso la presión del po(o debe ser controlada por un preventor donde el equipo super'icial como la bomba neumática, solar o eléctrica junto con tanques de qu&micos debidamente conectados para ser utili(ados en el control de precisión de volúmenes de inyección desde pocos litros hasta un metro cubico por d&a .%ste sistema puede ser removido o reinstalado en otros po(os con costo m&nimo.Aonde el incremento de la e'iciencia de la inyección del producto qu&mico reducen costos de mantenimiento y operación . %ste tipo de inyección utili(a aentes espumantes, demulsi'icantes, inhibidores de corrosión e inyección a pro'undidades controladas para eliminar acumulaciones. >umento de producción de H#$ a #$ , en la cual el bajo costo de operación reduce reparaciones causadas por incrustaciones para'inas, depósitos de sal y corrosión.
%l promedio de instalación es de F a " horas , el sistema de inyección es automático y continuo reduciendo consumo de qu&micos.
PROCEDIMIENTOS DE INSTALACI'N
J. Se cierra el po(o y se veri'ica la presión de boca de po(o. E. Se inicia la operación de montaje del %quipo de Instalación de 6apilares.
F. Se arma el arrelo 'inal de 'ondo )5>+ para la dosi'icación de espumante a través del capilar. Se reali(a el montaje del pac/2o'' en la entrada de la válvula superior. Se presuri(a el empaquetador )-ac/23''+ a E.### psi. ". Se abre la válvula superior de 5A- y comien(a a bajar el capilar hasta una pro'undidad requerida )arena productora+.
G. > la pro'undidad proramada se bachean el volumen requerido de espumante. H. Se aseura la 'ijación del capilar con el dispositivo para sujeción en instalaciones 'ijas y se presuri(a el -ac/23'' a ".### psi.
0. Se corta el capilar, utili(ando para la instalación metros )instalación en pro'undidad M alunos metros de reserva en super'icie+. . Se instala un equipo dosi'icación continua.
N. Se desmontan los volantes de las válvulas superior, sobremaestra y maestra.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SISTEMA VENTAJAS:
DESVENTAJAS:
E(UIPOS SUPER)ICIALES Y SUB SUPER)ICIALES:
Ca*e+a %e in&eión: %l cabe(al de inyección se lo encuentra en super'icie, la 'unción de este equipo es introducir hasta el 'ondo del po(o el sur'actante, con la ayuda de una bomba
-or otra parte para que la instalación sea e'iciente, e!iste una unidad especial, la cual en la mayor&a de los casos tiene las siuientes caracter&sticas4 •
La unidad del camión, permite una ran libertad de movimiento y seuridad en
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luares de alta presión, en los cuales se debe trabajar bajo riurosas normas. Un preventor )53-+ de J#### psia, en cada uno de los aniones, para aseurarse que la cabe(a del po(o, en cada uno de los trabajos, tena un
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maren de seuridad. Sistema au!iliar de herramienta neumática, con la habilidad de ser rapadas y sencillas en colocar para colocar en posición de trabajo la polea )ancho+, la cula está provista de herramientas neumáticas, para que de esta manera
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evitar que se consuma el tiempo al reali(ar operaciones manuales. Una amplia corona, la cual es elevada con un pivot y un mástil de E pies, lo cual permite trabajar con ran seuridad, por encima de incluso de la más alta
•
cabe(a de po(o que e!ista en alún %quipo de lavado para la cabe(a de po(o, el cual se encuentra el parte superior de cada unidad, de esta manera permite una rápida y e'ectiva
•
limpie(a antes de dejar el luar de trabajo. 5omba hidráulica de G### psi, 'acilita el serbio de los tubos capilares con
•
trabajo de presión de bombas. )si es necesario+ 6abina de control 6limático, provee óptimas condiciones de trabajo en todos los climas. )-roducts, E##N+
%n lo que respecta a las cabe(as de inyección de este tipo de unidades, e!isten dos tecnolo&as di'erentes4
Ven!a,as
Des"en!a,as
Pa-.Off: 6umple la 'unción de empaquetar el capilar en boca de po(o )53-+. Se reula hidráulicamente la presión de sello aplicada dependiendo del trabajo que se desea reali(ar. %!isten dos modelos4
/ R$sa%$ %l modelo roscado es el estándar en la industria y se lo certi'ica para una presión de trabajo de G### psi )F",G ! J#H -a+. Se 'abrica en >ISI "J"# con empaquetaduras de <5= para la mayor&a de las aplicaciones )servicio estándar, con 63E y bajas concentraciones de ES+.
O Bri%a%$ %l modelo bridado eneralmente se certi'ica para J#.### psi )H,NG ! J#H -a+ y tiene un costo mucho más elevado.
Capilar:
%s un tubo de pequeo diámetro por donde se inyecta el 'luido sur'actante %l acero ino!idable Auple! EE#G es la aleación más versátil del mercado desde el punto de vista de la resistencia a la corrosión, resistencia a la tracción, durabilidad y costo. Aependiendo del 'luido a bombear y de las condiciones del po(o se recomiendan otros materiales de capilar )>cero al 6arbono, H2 Poly, Inconel HEG, 62E0H, etc.+. %ste dispositivo viene a ser el mas importante en este tipo de instalación, ya que debe cumplir con las caracter&sticas necesarias para poder auantar las presiones y temperaturas del po(o. La tuber&a capilar puede ser instalada dentro de tubin o en el espacio anular del tubin1casin.
Arre0l$ %e )$n%$: %stá constituido eneralmente por una boquilla de dosi'icación )5>+. 9ambién conocido como válvula de inyección %!isten diversos modelos de 5> )5ottom ole >ssembly+ que se disean para cada aplicación. %n alunos casos se emplean también centrali(adores )metálicos o plásticos+. Se pueden adicionar también al arrelo de 'ondo memory aues y1o cámaras para reistrar in'ormación dentro del po(o.
PROCEDIMIENTOS DE OPERACI'N
Seleión %el Pr$%u!$ -ara que se produ(ca una espuma útil es necesario que se produ(ca una buena dispersión de las 'ases as y l&quido )eneración de espuma+ y que la misma se mantena en el tiempo )estabilidad de la espuma+. La espuma se enera mediante la aitación del l&quido con el as. %ste proceso se hace más e'ectivo cuando la tensión super'icial del l&quido se reduce de 'orma que el as se dispersa más en la 'ase l&quida )rol de los sur'actantes+. La tensión super'icial del aua eneralmente en el orden de las 0E dinas1cm )#,#0E <1m+ se reduce, con la 'ormación de la espuma enerada por un buen producto espumante1sur'actante, al orden de E# a FG dinas1cm )#,#E a #,#FG <1m que es la tensión super'icial normal de los hidrocarburos1condensado+. Una reducción de la tensión super'icial de esta manitud representa en términos enerales una disminución de las velocidades cr&ticas en el orden del E#$ Se puede decir entonces que el espumante1sur'actante 'unciona4 O =educiendo la tensión super'icial del l&quido. O =educiendo la densidad del l&quido. O =educiendo el tamao de las otas de l&quido. Las moléculas de sur'actante tienen un e!tremo soluble en aua )hidro'&lico+ y un e!tremo insoluble en aua )hidro'óbico+. %n consecuencia, los espumantes contienen componentes hidro'&licos y lipo'&licos )solubles en 'ase hidrocarburo+ que hacen que las moléculas se concentren en la inter'ase aua1condensado. 6uando la concentración de sur'actante es tal que la inter'ase se encuentra totalmente cubierta con la má!ima concentración posible de moléculas, se dice que el soluto se encuentra en su concentración cr&tica. >reados subsecuentes de espumante se concentrarán en una de las dos 'ases l&quidas. Se suele clasi'icar a los sur'actantes de acuerdo con su naturale(a no2iónica, aniónica o catiónica. La bibliora'&a e!plica las caracter&sticas enerales de cada 'amilia de espumantes %s un hecho conocido que los hidrocarburos son di'&ciles de espumar, especialmente sin la presencia de aua. La mayor&a de los sur'actantes1espumantes comerciales 'uncionan bien con porcentajes de aua superiores al G#$.
%n términos enerales sólo la 'ase acuosa de una me(cla aua2hidrocarburo enera una espuma estable en la que la pel&cula de la burbuja es lo su'icientemente 'uerte para sostener el aua y el as en una estructura de burbuja, especialmente en la presencia de concentraciones elevadas de as. > los 'ines de seleccionar el producto espumante más e'iciente es conveniente evaluar lo siuiente4 •
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%stabilidad qu&mica en condiciones de temperatura y presión de 'ondo de po(o. Solubilidad en los l&quidos en condiciones de salinidad y dure(a del reservorio. 6oncentración y costo del sur'actante requerido para reducir la tensión super'icial en la proporción necesaria. 6alidad y vida media de la espuma medidas en ensayos dinámicos apropiados. %stabilidad de la espuma en presencia de hidrocarburos )condensado o crudo+.
Re01#enes %e flu,$ 6uando se produce el as, si su velocidad es lo su'icientemente elevada, lleva l&quidos consio. Son e!cepcionales los po(os que producen as completamente seco. Una elevada velocidad de as resulta en un réimen de 'lujo de tipo niebla )mist 'lo7+ en el que las otas de l&quido se encuentran dispersas en el as. %n este caso el porcentaje en volumen de l&quido en el as )liquid holdup+ es muy reducido en la sarta de producción, dando como resultado una baja ca&da de presión debida a la componente ravitatoria de los 'luidos. > medida que se va reduciendo la velocidad del as en la sarta de producción como consecuencia de la e!plotación y envejecimiento del reservorio, la velocidad de los l&quidos transportados disminuye aún más rápidamente. Las proresivas reducciones de velocidades de 'lujo conducen a transiciones en los re&menes de 'lujo pasando por anular2niebla )annular2 +, slu2 anular, slu y 'inalmente burbuja )bubble 'lo7+ mientras que en contrapartida, los porcentajes en volumen de l&quido en el as )liquid holdup+ en la sarta de producción se van incrementando. La creciente presencia y acumulación de l&quidos en el 9ubin mientras el po(o se encuentra en producción puede ir reduciendo la misma, o inclusive interrumpirla del todo
>lunos s&ntomas de problemas de cara l&quida son los siuientes4 •
-resencia de picos de presión reistrados mediante un sistema de medición
•
-roducción errática e incrementos pronunciados en la curva de declinación
•
•
Ai'erencias, crecientes en el tiempo, entre las presiones dinámicas de 9ubin y 6asin )medibles en po(os sin pac/er+. 6ambios pronunciados en los radientes dinámicos de un po(o
• • •
6abeceo anular )apreciable en po(os sin pac/er+. 6ese en la producción de l&quidos. ;elocidades de as in'eriores a las cr&ticas.
MARCO PR2CTICO: 6omo condición previa a la presencia de caras l&quidas severas se considera eneralmente que un po(o as&'ero transita un réimen de 'lujo >nnular2Pist en el que el l&quido es arrastrado por la velocidad del as como pequeas part&culas y transportado por tensiones de corte en la inter'ase as1l&quido como una delada pel&cula 'ormada sobre la pared del 9ubin.
9urner et al investiaron estos mecanismos y sus caracter&sticas y desarrollaron una correlación simple para predecir lo que llamaron Bvelocidad cr&ticaC en po(os productores de as verticales a partir del modelo de ota. %n este modelo el peso de la ota ejerce una 'uer(a hacia abajo sobre la masa de la misma mientras que la 'uer(a de arrastre del as la empuja hacia arriba
-ara presiones de en boca de po(o superiores )modelo de turner et al+
1 1 /4
v cg =1.912
σ 4 ( ρliq − ρ g) 1 /2
ρg
Aonde4 v cg
Q velocidad critica del as )pies1se+
σ =¿ 9ension super'icial )dinas1cm+ ρliq =¿ ρg =¿
Aensidad del l&quido Aensidad del as
PM gas P ρg = zRT
a los J### psi
-ara presiones de boca de po(o menores a los J### psi )correlación de 6oleman +
1
/
1 4
v cg =1.593
σ 4 ( ρliq − ρ g) ρg
/
1 2
Aonde4 v cg
Q velocidad critica del as )pies1se+
σ =¿
9ension super'icial )dinas1cm+
ρliq =¿ ρg =¿
Aensidad del l&quido Aensidad del as
PM gas P ρg = zRT
6audal critico de as
Qcg =3.067
P v cg A
( T + 460 ) z
Aonde Qcg =¿ P
6audal critico de as )PPsc'1dia+
Q presión )psi+
v cg =¿
;elocidad critica del as )pies1se+
A =¿ >rea de sección transversal del tubin )'t E+ T =¿ 9emperatura )D?+
CONCLUCIONES: Se loró identi'icar el método de levantamiento arti'icial satis'actoriamente ya que esta tecnolo&a permite bajar hasta pro'undidades del orden de 0.### metros y dejar el capilar instalado con un sistema de colador completo, vinculándolo en super'icie a un sistema convencional de dosi'icación de productos qu&micos. La misma que 'acilita la aplicación de diversos productos qu&micos en 'ondo de po(o, a la pro'undidad deseada, permitiendo al operador no solo proteer la instalación sino también ma!imi(ar la producción del po(o y ayudando a remover los l&quidos y principalmente la inyección capilar es utili(ada para disminuir la tensión inter'acial entre el aua y el petróleo e incrementar la viscosidad del aua para mejorar el radio de movilidad entre las 'ases, lorando disminuir la saturación residual de petróleo y por ende lorando aumentar la producción de petróleo.
BIBLIO3RA)IA:
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