SARTAS DE VELOCIDAD CON TUBERÍA FLEXIBLE Muchos Muchos pozos pozos fluyent fluyentes es de aceite aceite y gas exper experime imenta ntan n dismin disminuci ución ón de la producción a través del tiempo y eventualmente pueden dejar de producir por comple completo. to. Entre Entre los factor factores es causan causantes tes de éste éste proble problema ma se encuen encuentra tran n la decl declin inac ació ión n de la pres presió ión n de yacim yacimie ient nto o y veloc velocid idad ades es de gas, gas, así así como como el incremento de la producción de agua. a presencia de lí!uidos "agua de formación y#o condensado$ en pozos de gas, o de bacheo en pozos de aceite con alta %&', pueden perjudicar la producción. os tapones o baches de lí!uido en la corriente de flujo tienen un impacto significativo sobre las características de fluidez y adem(s deben ser llevados por el gas a la superficie para evitar la acumulación del mismo dentro del pozo. )na carga o acumulación de lí!uido en el fondo del pozo evita la entrada de los fluidos del yacimiento al mismo. a razón de éste fenómeno también llamado *carga de lí!uido+, !ue eventualmente provocar( !ue se mate el pozo, es la falta de energía de transporte dando como resultado un aumento de la presión de fondo fluyendo y la disminución de la producción. e puede detectar una carga de lí!uido si se observan caídas bruscas durante el an(lisis de una curva de declinación- si se tienen arremetidas de baches de lí!uido en la cabeza del pozo- creciente diferencia con el tiempo entre l a presión de flujo en la tubería producción y#o la presión de flujo en la tubería de revestimientoy cambios bruscos del gradiente en un perfil de presiones de flujo. )na manera comn de identificar carga de lí!uido es mediante el an(lisis del historial de produ producci cción ón del del pozo, pozo, pero pero la forma forma m(s m(s exacta exacta de detec detecció ción n es obten obtenien iendo do periódicamente los gradientes de presión est(tico y din(mico. )n método para restaurar la producción de hidrocarburos en un pozo !ue presenta carga de lí!uido, es la reducción del di(metro de flujo mediante el uso de tubería flexible como sarta de velocidad, ya sea para flujo a través de la /0 o del espacio anular /12/0 con o sin inyección de fluidos.
a desventaja de la sarta de velocidad es el incremento en la pérdida de presión debido a la fricción, perjudicando la producción. 3e ahí la importancia de elegir el di(metro óptimo de la tubería flexible !ue se instalar(, ya !ue, si el sistema es bien dise4ado e identificado logra ser m(s económico !ue cual!uier otra forma de adicionar energía al pozo o sistema artificial de producción. 5a habido un gran avance en el desarrollo de nuevos materiales de fabricación de /0, los cuales adem(s de económicos son m(s resistentes a la corrosión por fluidos del yacimiento o tratamientos !uímicos, así como a las fuerzas presentes durante el trabajo, tienen menor resistencia al flujo por fricción debido al dise4o de su superficie, no presentan adhesión de parafinas o sal y soportan las altas temperaturas del yacimiento. /omando en cuenta todo lo anterior, suena m(s atractiva la implementación de una sarta de velocidad en pozos con problemas de carga de lí!uido.
Fig. 2.1 TF usada como sara d! "!#ocidad co$ i$%!cci&$ d! '#uidos. F. I. UNA( )* 2. Esado d!# Ar!
Fig. 2.2 Arr!g#o d! sara d! "!#ocidad co$ +roducci&$ +or #a u,!r-a '#!i,#! /Sc0#um,!rg!r. 6umerosos par(metros "presiones de yacimiento actuales y futuras, gastos de lí!uido y gas, di(metro y profundidad de la /0, presión de fondo fluyendo y en la cabeza del pozo, etc.$ gobiernan el desempe4o de la sarta de velocidad. 1ara evaluar si el dise4o de la sarta de velocidad restaurar( la producción del pozo y conocer !ue tanto la sostendr(, se tiene !ue comparar la curva 71% con la curva de comportamiento de la presión en la /1 "curva 8$. F. I. UNA( )1 2. Esado d!# Ar!
2.1.1 Como 'u$cio$a u$a sara d! "!#ocidad a justificación para la implementación de una sarta de velocidad de tubería flexible, con di(metro menor a la tubería de producción, es reducir el (rea de la sección transversal de flujo. )na menor (rea de flujo incrementa la velocidad del gas en la tubería, una mayor velocidad del gas provee m(s energía de trasporte para levantar el lí!uido y llevarlo fuera del pozo, con ésto ya no se acumula en el fondo y la producción se mantiene. a velocidad del gas debe cumplir o exceder un mínimo o velocidad crítica para prevenir !ue se presente carga de lí!uido en el fondo del pozo. 5ay dos métodos muy populares para determinar la velocidad del gas mínima re!uerida9 el primero es una *regla de campo+ muy aceptada en la industria petrolera y el segunda es una correlación teórica realizada por /urner et al. a regla de campo fija el valor mínimo de la velocidad del gas como :; pies#seg, así cuando la velocidad del gas en el fondo del pozo alcanza un valor por encima de éste, se puede recuperar la condición de pozo fluyente. a correlación presentada por /urner et al. usa un an(lisis teórico del patrón de flujo.
$ o el patrón de flujo en la tubería debe estar entre el flujo anular y el flujo niebla. En éstos patrones de flujo, siempre y cuando la velocidad del gas exceda la velocidad de asentamiento de las burbujas de lí!uido, las altas velocidades de gas forzaran al lí!uido a subir a través de la tubería.
2.1.2 Dis!o d! saras d! "!#ocidad El objetivo del dise4o de la sarta de velocidad es encontrar el di(metro óptimo de la tubería flexible a utilizar y la profundidad a la !ue ésta restablecer( el flujo del pozo, de manera !ue las pérdidas de presión debido al flujo sean mínimas y la producción se maximice. El pozo debería continuar produciendo lo suficiente como para compensar el costo de la implementación de la sarta de velocidad. F. I. UNA( )2 2. Esado d!# Ar!
1ara dise4ar la sarta de velocidad !ue regresar( al pozo a un estado fluyente y saber cuanto tiempo mantendr( la producción, se comparan dos curvas9 ? a relación del comportamiento de afluencia del yacimiento "71%$, el cual describe el comportamiento de los fluidos entrando al pozo desde el yacimiento. ? a característica del comportamiento de la presión en la tubería "curva 8$, la cual describe el flujo de los fluidos a través de la tubería de producción. @.:.@.:
Fig. 2.3 R!#aci&$ d! com+orami!$o d! a'#u!$cia d!# %acimi!$o /I4R. F. I. UNA( )3 2. Esado d!# Ar!
e encuentran disponibles en la literatura varios métodos para calcular la 71% en pozos de aceite y gas. Muchos de estos modelos construyen la 71% bas(ndose en la ecuación de 3arcy para pozos de aceite, esto puede ser una limitante debido a !ue muchas sartas de velocidad son instaladas en pozos de gas con altas relaciones de gas lí!uido "%&$. e debe tener en cuenta !ue la 71% es determinada completamente por las propiedades del yacimiento, especialmente por la presión de yacimiento, y es independiente de la curva de comportamiento en la tubería. @.:.@.@
Fig. 2.) Cur"a d! com+orami!$o !$ #a u,!r-a /Cur"a 5.F. I. UNA( )) 2. Esado d!# Ar!
a curva 8 es dividida en dos partes por el punto de inflexión "carga$, donde la pendiente se hace cero. ' la iz!uierda est( la contribución debida a la presión hidrost(tica y a la derecha la contribución por fricción en la tubería. El gasto mínimo correspondiente a la velocidad mínima "determinada por la regla de campo o la correlación de /urner et al.$ también aparece en la curva 8 "0ig. @.C$. Existe una gran cantidad de modelos multif(sicos disponibles para obtener la curva de comportamiento en la tubería, para pozos de gas y pozos de aceite, éstos modelos aplican para diferentes rangos de condiciones, por eso es necesario seleccionar el !ue se ajuste de manera m(s adecuada a las condiciones presentes en el pozo. @.:[email protected] Evaluación y dise4o )n pozo fluye al gasto donde se intercepta la curva 8 con la 71%. e compara éste punto de intersección con el gasto de gas mínimo en la curva 8 para ver cual de las tres situaciones se producir(. ? El pozo fluir( sin presentar carga de lí!uido. ? El pozo fluir( pero cargara lí!uido y eventualmente dejara de producir. ? El pozo no fluir(.
Fig. 2.6 I$!rs!cci&$ a #a d!r!c0a d!# gaso d! gas m-$imoF. I. UNA( )6 2. Esado d!# Ar!
i el punto de intersección est( a la derecha del gasto de gas mínimo, el pozo fluye m(s r(pido !ue éste gasto y no ocurre la carga de lí!uido "0ig. @.>$. i el punto de intersección est( entre el punto de inflexión y el gasto mínimo de gas, ocurre la carga de lí!uido. 5ay flujo, pero eventualmente se matar( el pozo "0ig. @.D$.
Fig. 2.7 I$!rs!cci&$ !$r! !# +u$o d! i$'#!i&$ % !# gaso m-$imo d! gas. i la 71% y la curva 8 no se interceptan, o si lo hacen a la iz!uierda del punto de inflexión, la presión de fondo fluyendo es demasiado baja para !ue exista el flujo a través de una tubería a esas condiciones particulares de di(metro, profundidad y presión en la cabeza del pozo, por lo tanto, se debe considerar otro dise4o de sarta de velocidad "0ig. @.$. F. I. UNA( )7 2. Esado d!# Ar!
Fig. 2.8 Cur"a I4R % cur"a 5 si$ i$!rs!cci&$. @.:[email protected]
asegurar !ue el punto de intersección con la 71% futura sigue estando a la derecha del gasto mínimo re!uerido para asegurar el flujo "0ig. @.=$. ' menudo se utiliza un simulador hidr(ulico de fondo de pozo para estimar el comportamiento de la sarta dentro de un rango de condiciones de operación esperadas. Bsta simulación puede ayudar a dise4ar una sarta de velocidad !ue incremente al m(ximo la producción del pozo. in embargo, para pozos agotados, la selección del di(metro de la /0 y las herramientas !ue se instalar(n, puede depender en forma considerable de los precios y la disponibilidad.
Fig. 2.9 Com+araci&$ d! #a I4R co$ #as cur"as 5 +ara #a u,!r-a d! +roducci&$ co$ % si$ sara d! "!#ocidad. F. I. UNA( )9 2. Esado d!# Ar!
Fig. 2.: Com+araci&$ d! #as cur"a 5 d! dos dis!os d! sara d! "!#ocidad co$ #a I4R acua# % #a I4R 'uura. a sarta de velocidad, muchas veces considerada un sistema artificial de producción, es una solución sencilla y r(pida a los problemas de declinación de la producción, dado !ue solo es necesario un e!uipo de tubería flexible y del an(lisis de flujo multif(sico para la selección del di(metro de mayor beneficio, segn los criterios !ue tenga la compa4ía !ue opere el pozo.
2.2 NUEVAS TECNOLO;ÍAS 4ARA SARTAS DE VELOCIDAD 27<28<29<2: 'un!ue el estudio de las nuevas tecnologías usadas en la técnica de sarta de velocidad no es el objetivo principal de éste trabajo, es conveniente tener un panorama del alcance !ue puede tener en conjunto con el uso de metodologías m(s exactas para el dise4o de la sarta de velocidad, como lo son los modelos F. I. UNA( ): 2. Esado d!# Ar!
mecanísticos de flujo multif(sico. e presentan a continuación propuestas innovadoras en cuanto a materiales de tubería flexible y herramientas de campo, y las ventajas !ue presentan en su aplicación como sarta de velocidad. Fig. 2.10 Instalación de un aparejo de tubería fexible.
