SISTEMA DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL PLUNGER LIFT I.
INTRODUCCION
Uno de los métodos de levantamiento artificial es el Pistón Accionado a Gas, también conocido como sistema Plunger Lift. Éste sistema es una forma de levantamiento artificial basado en un método de cierre y apertura del pozo en superficie con el fin de utilizar la energía del yacimiento para producir los líquidos acumulados en el pozo mediante un plunger o pistón que actúa como una interface solida entre el nivel de líquido y gas de levantamiento. El pistón es una restricción que permite el paso de gas gas alrededor alrededor de de este por efecto efecto del del slip alcanzando velocidades superiores a la velocidad crítica del líquido con el fin de minimizar el líquido que se regresa alrededor del plunger.
II.
OBJETIVO GENERAL
Analizar el funcionamiento del sistema de levantamiento artificial artif icial Plunger Lift. Y dar a conocer las características de sus equipos y herramientas.
III.
MARCO TEORICO 3.1.
SISTEMA DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL PLUNGER LIFT
El sistema Plunger Lift es una forma de levantamiento artificial basado en un método de cierre y apertura del pozo en superficie con el fin de utilizar la energía del yacimiento para producir los líquidos acumulados en el pozo mediante un plunger o pistón que actúa como una interface solida entre el nivel de líquido y gas de levantamiento. El pistón es una restricción que permite el paso de gas alrededor de este por efecto del slip alcanzando velocidades superiores a la velocidad crítica del líquido con el fin de minimizar el líquido que se regresa alrededor del plunger. El ciclo comienza con un periodo de cierre con el fin fi n de permitir que el pozo acumule suficiente presión en el espacio anular es así como una de las válvulas de control laterales que controla el pazo de fluido a los tanques de almacenamiento se cierra mediante un motor para detener el flujo a través de la tubería de producción. La caja del bumper y el catcher en el cabezal del pozo alojan el plunger que cae libremente debido al efecto de la gravedad a través del tubing. Una válvula abierta en el plunger permite el paso de fluido a través de él mientras cae hasta llegar al fondo del pozo. Cuando esto sucede el plunger hace contacto con una pieza en el fondo f ondo (Bumper Spring) que cierra la válvula, esto genera que la presión en el fondo del pozo aumente progresivamente y permite que se acumule agua y aceite encima del plunger. Después de que se
genera la restauración de la presión hasta determinado valor la válvula en superficie se abre. La transferencia rápida de gas desde el casing hacia la tubería además del gas proveniente de la formación, genera una alta velocidad instantánea que genera una caída de presión a través del pistón y el líquido. El diferencial de presión que se genera a través de la válvula del plunger lift hace que este viaje hasta la superficie a una velocidad desde 500 hasta 1000 pies por minuto dependiendo de la forma en la cual este configurado el chocke, de la carga del fluido y dela presión en fondo. Mientras el plunger se desplaza hacia arriba por efecto de la restauración de la presión, el f luido por encima del plunger es empujado hacia la superficie. En realidad con este procedimiento se está sueveando el pozo en diferentes intervalos de tiempo.
3.2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR
DEL SISTEMA DE PLUNGER LIFT
El principio del Plunger Lift es básicamente un pistón libre actuando como una inter fase mecánica entre el gas de formación o el gas de asistencia y el líquido producido aumentando la eficiencia del pozo. La principal operación de estos sistemas está basada en la hipótesis que los pozos no poseen packers y tienen comunicación entre el tubing y el casing en la parte inferior de la sarta de producción.
Esta consideración no es excluyente para la utilización del sistema Plunger Lift, pero su no cumplimiento requiere análisis especiales.
3.3. EQUIPOS DE SUPERFICIE Y SUBSUELO DEL SISTEMA DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR PLUNGER LIFT 3.3.1 EQUIPO DE SUPERFICIE.
CONTROLADOR: Puede ser de diferentes tipos. La tarea principal es abrir o cerrar la válvula maestra. Este permite el control de las presiones del pozo y la remoción efectiva del fluido.
VALVULA MAESTRAS: Son válvulas de operación neumática que se utilizan para controlar producción y inyección (en los pozos asistidos) y son operadas por el controlador. Como accesorios de las válvulas se incluye un conjunto de separación y regulación para que el gas de instrumentos tenga la calidad y presión adecuada.
LUBRICADOR: es el elemento que amortigua la llegada del pistón a superficie. Consiste básicamente de un resorte, de una placa de tope y una tapa removible para la inspección del resorte. Normalmente lleva incorporado un sensor de arribos de pistón y un “cátcher” de bola o leva
con resorte, que atrapa el pistón para su cambio o por necesidad operativa. Se instala directamente sobre la válvula maestra.
PISTON: Es el dispositivo que viaja libremente desde del fondo del pozo hasta la superficie, el cual forma una interface mecánica entre la fase de gas y la fase de fluido en el pozo. Existen varios tipos de pistón, que operan con el mismo principio básico, las ti ene variaciones van dirigidas a la eficiencia del sello y la fricción. Normalmente cada pistón tiene ciertas ventajas en una situación dada. La función principal del pistón no es formar un sello hidráulico, sino una gran burbuja o bolsa de gas que empuja el colchón de líquido.
3.3.2.
EQUIPOS
DE
SUBSUELO:
El ensamblaje de fondo consiste de un accesorio de tope y resorte. Su función es la de proporcionar un amortiguador en el extremo inferior del viaje del pistón. Las combinaciones dependen del tipo de tubería y el sistema mecánico de conexión del pozo. Está conformado por: Resorte de fondo (bumper spring): Este resorte va sobre el tope o cámara da válvula fija para actuar como amortiguador cuando el pistón llega al fondo. Cuenta con un cuello de pesca para su recuperación con equipo de wireline.
RESORTE DE FONDO: Es tope para resorte, el cual puede ser cualquiera de los elementos siguientes:
TOPE COLLAR (COLLAR LOCK): este dispositivo llega creado al espacio por las uniones de tuberías en collar. Se instala y se recupera con equipo de wireline. TOPE DE TUBERÍA (TUBING STOP): este tope con asiento ajustable permite
instalarlo en el fondo del tubing a la profundidad que el operador requiera. Puede ser colocado y retirado con equipo de wireline.
VÁLVULA DE PIE (STANDING VALVE): esta es una válvula fija de bomba normal con un cuello de pesca a un extremo para recuperarlo con equipo de wireline. Cuenta con anillo “NO GO” que llaga a un nilple de asiento de bomba normal. 3.4.
TIPOS DE INSTALACIONES DEL SISTEMA PLUNGER LIFT
CONVENCIONAL: este no usa un empaque y es utilizado en pozos que tienen suficiente gas de formación para levantar el fluido. Es el tipo de instalación más común. GAS LIFT INTERMITENTE USANDO UN PISTÓN: se usa para pozos con una presión de fondo baja. En este caso la altura de la columna de fluido permite el paso de gas a través de esta en el ciclo de levantamiento. El tapón permite mantener el gas y el líquido separados reduciendo el regreso de líquido mientras se aumenta el flujo del líquido. El gas requerido para mover el pistón se inyecta desde la superficie. Este procedimiento no altera la densidad del fluido.* Con un empaque: se utiliza para pozos de gas o con una alta relación gas líquido. Este utiliza un empaque en el anular entre la tubería de producción y el casing. Cuando el pistón alcanza la superficie se mantiene allí para permitir el paso de fluido por la línea de producción.
3.5.
CONDICIONES PARA OPERAR UN SISTEMA DE PLUNGER LIFT Las condiciones óptimas de operación para un sistema Plunger- Lift son: Para el funcionamiento autónomo:
Operar el pozo a la menor presión posible. Lograr que el pistón este reanudando su viaje ascendente ni bien alcance el fondo o el menor tiempo Posible después de esto. Que el pistón permanezca en superficie el tiempo mínimo necesario, el cual dependerá de las.
Características de cada pozo para el funcionamiento con asistencia exterior: Las tres condiciones anteriores. Dosificar la inyección de gas a lo estrictamente necesario para el funcionamiento del sistema.
3.6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SISTEMA DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR PLUNGER LIFT VENTAJAS.
Específicamente diseñado para el uso en pozos de baja tasa con problemas de carga de líquido, por ejemplo para remover el líquido de pozos de gas. Buena confiabilidad, combinada con un fácil mantenimiento y bajos costos de instalación y operación. Fácil de recuperar, sin estructura ni taladro. Ayuda a mantener el tubing libre de parafinas y scales. Aplicable para pozos con alto GOR. Se puede utilizar en conjunto con gas lift intermitente. Se puede utilizar incluso sin suministro de energía externa, excepto para la apertura remota de las válvulas.
DESVENTAJAS.
Bajas ratas de producción. Anular vivo, lo cual representa riesgo en superficie. No permite alcanzar la depleción del yacimiento, para lo cual se requeriría de otro sistema. Requiere supervisión de ingeniería para una adecuada instalación. Peligro para las instalaciones en superficie, asociado a las altas velocidades que puede alcanzar el pistón durante la carrera. Se requiere comunicación entre el casing y el tubing para una buena operación, a menos que se use con gas lift.
3.7.
PARÁMETROS DE DISEÑO
La velocidad normal de funcionamiento de un piston: 750 -1000 pies/min Velocidades por encima de los 1000 pies/min: desgaste excesivo de los componentes y además comprometen la integridad de la instalación de superficie. Velocidades inferiores a 750 pies/min: disminuyen la eficiencia de sello del piston. Tiempo de afterflow: definir un minimo y un limite superior. Par asegurar un buen funcionamiento del sistema se realiza el seguimiento de una variable denominada factor de carga que se calcula con la siguiente ecuación.
% =
− −
×
3.7.1. RANGOS RECOMENDADOS El restablecimiento de presión en el casing sea mayor de 250 psi en 3 hrs. Alto contenido de parafinas. GOR minimo de 300-400 SCF/Bbl por cada 1000 ft de profundidad que se desee levantar, si se espera implementar este sistema sin ningún empuje o gasto de energía adicional. Desviación máxima recomendada de 35º a 40º.
3.8.
IV.
PROBLEMAS COMUNES
Roturas en el tubing (igualdad entre la presión de tubing y casing). Perdidas en valvula neumática originadas por erosion del asiento. No apertura de la valvula neumática por baja presión en el gas de instrumento a causa de la formación de hidratos o presencia de liquido. Mal funcionamiento en los sensores de presión. Problemas en el sensor de arribo, imposibilitando el comienzo del afterflow debido a una no detección del piston. No arribo del piston por excesivo desgaste del mismo. Configuración incorrecta de las variables de operación, por ejemplo: afterflow, shut in, etc.
CONCLUSION
Una de las principales ventajas de usar un sistema Plunger lift para producir en un pozo es el aspecto económico. El uso del sistema PL ayuda a mitigar problemas por acumulación de parafinas y formación de hidratos, lo que representa una mejora en la producción. Desde el punto de vista de Integridad de Pozos, al ser gas de baja presión, se reduce notablemente el riesgo al prescindir de un Packer. El PL es un método de extracción muy económico que maneja de manera muy eficiente la producción simultánea de Gas y Petróleo. Los pistones de Flujo Continuo con bypass son muy eficientes en pozos de
profundidades importantes, gran potencial de líquidos y fluidos viscosos. Los pozos de gas que producen entre 25000 m3/d y 5000 m3/d son excelentes candidatos a Pacemaker. El Pacemaker es una metodología ya probada en la industria, con amplio éxito en su aplicación y representa el paso siguiente al PL Convencional en la vida de un pozo de gas. El Pacemaker es el único Plunger que puede ser cone ctado a un Compresor en boca de pozo.
V.
BIBLIOGRAFIA https://es.scribd.com/doc/34746650/Tesis-Sistema-de-Levantamiento http://repositorio.uis.edu.co/jspui/bitstream/123456789/720/2/130449.pdf https://prezi.com/rgqmsdhrt-d0/sistemas-de-levantamiento-artificial/ http://www.buenastareas.com/ensayos/Levantamiento-Artificial-Por-PlungerLift/27294500.html
