TRABAJO DE INVESTIGACIÓN TEMA:
TIPOS DE VALVULAS DE GAS LIFT PARA PA RA GAS LIFT INTERMITENTE OPERADAS POR PRESION PROFESOR: ING.
PEDRO TIMANA
FACULTAD: INGENIERÍA
ESCUELA: INGENIERÍA
DE MINAS
DE PETRÓLEO
INTEGRANTES:
PELLA LOPEZ ANDRES EDUARDO MERINO CASTRO MAGGIE LISBETH NEIRA CAUCHA CARLOS BERNUY CRUZ STALIN DAVID
TIPOS DE VALVULAS DE GAS LIFT PARA GAS LIFT INTERMITENTE OPERADAS POR PRESION GAS LIFT
El levantamiento artificial por gas (L.A.G) es un método primario de producción de fluidos mediante la inyección de gas a alta presión por el espacio anular a través de la tubería de producción, para aligerar la columna hidrostática. El gas inyectado desplaza el fluido hacia la superficie mediante uno de los dos mecanismos o por la combinación de ellos. Adicionalmente, el sistema de levantamiento por gas lift se puede utilizar efectivamente para lograr los siguientes objetivos:
Arrancar los pozos que producen por flujo natural Incrementar la producción de los pozos que hayan declinado en forma natural, pero que aún producen sin necesidad de util izar métodos artificiales. Descargar los fluidos en el pozo de gas Realizar contraflujo de los pozos de agua
VENTAJAS:
Es el método más económico No requiere de equipos adicionales para su levantamiento Con el uso del estrangulador en esos pozos se puede controlar las limitaciones Conservas la energía del gas, controlar la presión del pozo y disminuir la cantidad de arena Relativamente bajos costos de: instalación y mantenimiento. Se aplica en crudos pesados, medianos y livianos Es altamente flexible para manejar un amplio rango de tasas La producción de arena no afecta el equipo de levantamiento. La desviación del pozo no lo afecta adversamente No requiere de taladro para la remocion o reemplazo del equipo de subsuelo La plataforma de superficies es sencilla. El equipo e ma duradero ya que posee muy pocas partes que requieren el movimiento. Es apicable a pozos alta relacion gas- petroleo
DESVENTAJAS:
Diseño del equipo relativamente mas complicado Requiere facilidades a alta presion en superficie ineficiente para producir a bajas tasas de flujo
No recomendable para la produccion de pozos con altos volumenes de agua 65% Requiere personal de ingenieria y de campo mas calificado Las instalaciones de superficie presenta mayor riesgo pr la presencia de gas a alta presion El revestidor debe resistir la presion de levantamiento No es eficiente en el levantamiento en un campo relativamente pequeño Presenta dificultad para levantar los crudos pesados y viscosos No produce eficientemente en pozos de bajas presiones Requiere de sistemas de seguridad en algunos casos complejos
VALVULAS PARA LA INYECCION DE GAS
El gas se inyecta desde el anular hasta la tuberia de produccion a traves de las valculas conocidas como calculas para gas lift, estas valvulas permiten el flujo anular hacia la tuberia de produccion, y en algunos casos especiales del tubing hacia el anular, las mas comunes van en el tubing montadas en un dispositvo especial ubicado en la parte interior de la tuberia de produccion conocido como mandril, a traves de este se hace la comunicación de la valvula con la parte interior de la tuberia de produccion La valvula de levantamiento artificial por gas son basicamente, reguladores de presion. Deben ser diseñadas para operar en condiciones de fondo y ser capaces de inyectar el gas a al presion y volumen requerido. La cantidad de valvulas que se necesitan en una instalacion dependen principalmente de la presion a la cual se va a inyectar el gas y del tipo de fluido que se tenga en el pozo osea el fluido que hay qye descarga del pozo para que este pueda entrar en operación. Una vez conocida a la profundidad a la cual puede ir a la valvula se puede determinar la temperatura a dicha profundidad y con esas indicaciones ya se puede determinar cual va ser la presion de arreglo en superficie. Las partes principales de un tipo sencillo de valcula para la inyeccion de gas son:
Los orificios de entrada por donde el ga del anular entra al interior de la valvula El orificio de salida que es por donde el gas que esta enel interior de la valvula puede pasar hacia la tuberia de produccion El elemento principal de la valvula cuya funcion es permitir o bloquear el paso del gas hacia la tuberia de produccion
En las valvulas mas comunes usadas en la actualidad el elemento principal es un deposito de gas a presion que se encarga mediante algun mecanismo especial de impedir el paso de gas hacia la tuberia de produccion, por este motivo tales valvulas se conocen como cargadas a presion, para poder pasar el gas hacia la tuberia de produccion se necesita aplicar sobre el elemento principal una presion en direccion contraria a la que el se esta aplicando para tratar de
mantenerla cerrada, si la valvula abre principalmente gracias a la presion que ejerce el gas del anular se dice que es una valvula operada por gas o por casing y cuando la principal respondable de la apertura de la valvula es la presion del fluido en la tuberia de produccion se dice que la valvula es operada por fluido o por el tubing.
TIPO DE LEVANTAMIENTO :
FLUJO INTERMITENTE :
El gas lift intermitente se utiliza por lo general en pozos de bajo potencial, que tienen bajo indice de productividad y baja presion estatica y consiste en una inyeccion de gas en la parte inferior de una columna de liquido en el tubing durante un periodo de tiempo relativamente corto, para llevar rapidamente el liquido hasta la superficie osea un flujo por baches La idea basica del flujo intermitente es permitir una acumulacion de liquido en la tuberia, al mismo tiempo de almacenar una cantidad de gas en el espacio anular y la linea de gas y, periodicamente despalzar el liquido de la tuberia con el gas. El gas se inyecta a intervalos regulares que coinciden con la tasa de llenado del pozo porla formacion productora. Se puede usar con :
Valvula de control en el subsuelo. Controlador de tiempo de ciclo en superficie
Instalacion intermitente:
Piston viajero (plunger lift). Camara de acumulacion con doble empacadura. Carrera de acumulacion insertable Pig lift
ETAPAS DEL DISEÑO: 1. Seleccionar el diametro de tuberia de produccion y la tasa de flujo optimo 2. Encontrar el punto de inyeccion. El cual se define como el punto mas profundo por donde se puede inyectar el gas de levantamiento 3. Definir ubicación de las valvulas superiores o valvulas de descarga. 4. Calibrar las valvulas de descarga y la valvula de inyeccion ( valvula operadora).
SELECCIÓN DE VALVULA FLUJO INTERMITENTE
La selección de la valvula que se va a utilizar se realliza con base al calculo del factor R. = ÷
Para ello es necesario relacionar R en funcion de :
Presion en la tuberia. Presion del gas en el anular al cierre y apertura de la valvula.
El objetivo primordial del diseño de valvulas en flujo intermitente, es la de encontrar la relacion de areas asiento/ fuelle, que la valvula abra despues de un tiempo dado, durante el cual la presion del espacio anular de inyeccion aumente, al mismo tiempo que la columna de fluido en la tuberia alcanza la altura optima.
Control de la inyeccion en flujo intermitente:
En casos de pozos que producen por levantamiento artificial con inyeccion intermitente de gas se debe observar en el disco de dos presiones un aumento gradual de la presion de gas en el anular hasta que la valvula abra y permita el paso del gas hasta levantar el tapon de liquido hasta la superficie, en el disco se observa una (THP) con picos altos y delgados. Si se desea un tapon mayor se debe disminuir el gas de inyeccion con el estrangulafor ajustable para retardar la apertura de la valvula y permitir un mayor tiempo de restauracion o aporte de fluidos del yacimiento. En caso contrario, es decir, cuando el tapon es muy grande se debe abrir un poco mas el estrangulador para alcanzar mas rapidamente la presion de apertura de la valvula operadora. Se pueden encontrar dos métodos de control de inyección del gas:
El de controlador, el cual consiste en una válvula motriz accionada por unTemporizador. Inyecta el gas en el espacio anular en intervalos periódicosselectivos. Se regulan los ciclos de inyección en función de la acumulación delos fluidos en el pozo con el fin de proporcionar el régimen de producción más eficaz.
En el otro método, la válvula gas lift misma controla la inyección y lainstalación de superficie incluye un estrangulador o la combinación deestrangular y regulador. En inyección intermitente, un controlador en superficie o por intermedio deválvulas que censan la presión de entre columnas, se inyecta alternativamente una determinada cantidad de gas al tubing, que contribuyecon el empuje hacia la superficie de una determinada cantidad de líquido, y con el efecto de alivianar la columna.
EQUIPOS PARA GAS LIFT INTERMITENTE:
los equipos utilizados en el sistema de gas lift intermitente son basicamente los mismos para gas lift continuo, la diferencia es que en superficie vamos a tener una valvula motora la cual me va a regular el flujo de gas de inyeccion y un intermitor o controlador de tiempos (timer) que nos va a controlar la inyeccion de gas por ciclos y en subsuelo es modificar o cambiar la valvula operadora por una de mayor capacidad debido al caudal de gas que se va a inyectar en cada ciclo.
CONTROLADOR DE TIEMPOS (TIMER) esta diseñado para accionar la valvula motora y de esta forma controlar la inyeccion de gas por ciclo, el timer posee una pantalla lcd en la cual se ajusta los tiempos de cada ciclo en horas en minutos y segundos. la fuente de alimentacion es una bateria de 6v que se recarga por medio de un panel solar que trae el dispositivo incorparado.
VALVULA MOTORA( MOTOR VALVE): Es una valcula de descarga de accionamiento neumatico, la cual al recibir la señal del controlador de tiempos (timer) en cada ciclo se acciona, permitiendo la inyeccion del gas hacia el pozo
VALVULAS DE INYECCION DE GAS PARA FLUJO INTERMITENTE En la inyeccion intermitente la valvula no debe estrangular el gas, pues este debe pasar a la tuberia de produccion con buena presion para levantar el tapon de liquido, en este caso el gas no se disuelve en el fluido si no que actua como un piston levantando el fluido.
CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS.
De acuerdo con la presión que predominantemente abre la válvula, se clasifican en:
Válvulas Operadas por Presión de Gas. Válvulas Operadas por Presión de Fluido. Válvulas de Respuesta Proporcional. Válvulas Combinadas
Las más utilizadas en la industria petrolera son las: -
VÁLVULA OPERADAS POR PRESIÓN DE GAS (Pg): Ésta actúa sobre el área del fuelle (mayor área), por lo que esas válvulas abren principalmente por esa presión (presión de gas).
-
VÁLVULAS OPERADAS POR PRESIÓN DE FLUIDO (Pp): Donde la presión del fluido del pozo actúa sobre el área del fuelle, por lo que esa presión gobierna su apertura. En ambos tipos de válvulas, el gas más utilizado para cargar el fuelle es el nitrógeno, ya que es económico, abundante, no corrosivo y de propiedades predecibles. El objetivo que se persigue con el diseño de una instalación de Levantamiento Artificial por Inyección de Gas es inyectar gas lo más profundo posible, con el volumen y la presión de gas disponibles en la superficie y en las condiciones de producción en el pozo.
La situación más desfavorable se tiene cuando el pozo se e ncuentra lleno de fluido de Completación. Si se dispone de suficiente presión para transferir el fluido de completación del anular hacia la tubería de producción, en forma de vaso comunicante (descarga del pozo), a través de un hueco imaginario situado a 60 pies por encima de la empacadura (Demp-60"), solo se requerirá la instalación de un mandril con su válvula a la mencionada profundidad, para lograr inyectar el gas lo más profundo posible. Si esto no es posible, se deben usar válvulas adicionales (válvulas de descarga) por encima de la operadora. PROCESO DE DESCARGA. Inicialmente todas las válvulas (operadas por presión de gas) están abiertas y cubiertas de fluido de carga. La inyección del gas se comienza en forma lenta para transferir gradualmente la presión del sistema en el nivel del pozo (presión de arranque) hacia el anular. De lo contrario, la acción abrasiva del fluido de completación podría erosionar el asiento de las válvulas, por alta velocidad con la que circula a través de los mismos. PRESIÓN DE OPERACIÓN DEL SISTEMA: En la medida en que se incrementa la presión en el anular, el nivel de fluido en él va descendiendo hasta descubrir la válvula tope. Esta regulará la presión en el anular a un valor ligeramente menor que la presión de operación del sistema. OPERACIÓN DE LA VALVULA POR PRESION:
En la posicion cerrada la presion del casing actua sobre el fuelle y la presion del tubing actua sobre la bola. Cuando las fuerzas combinadas de la presion del casing y el tubing son mas grandes que la presion del fondo, la valvula abre.
Operación :
Instale un registrador de presion en cabeza de pozo y registre presion del gas inyectado y presion de produccion. Drene el excedente de presion en cabeza de pozo, en el caso de que sea muy alta con respecto a la presion del separador. Retire el choque en cabeza del pozo Lentamente controle la inyeccion de gas y ajuste la rata de inyeccion de tal forma que el maximo incremento en la presion del casing sea de 50 psi por cada 10 minutos hasta alcanzar 400 p si. Cuando llegue a los 400 psi aumente la rata de innyeccion de gas a 100 psi por cada 10 minutos. Continue con este caudal de inyeccion hasta que el gas pase a traves de la primera valvula ( esto preservara el estado de las valvulas) Ajuste el caudal de gas inyectado de tal forma que sea el 50 a 70% de la rata de inyeccion de gas diseñada
Despues de las 12 a 18 horas aumente el caudal de inyeccion de gas al 100%.
TIPOS DE VALVULAS:
VALVULA DE FLUIDO Ventajas:
No son sensiblesa los cambios de temperatura Adecuadas en completaciones dobles Cada valvula opea con las misma presion de casing por lo tanto se mantiene una misma presion de casing por lo tanto se mantiene una misma presion de casing en pzos profundos
Desventajas
Los problemas son dificiles de solucionar Excesiva presion de cabeza mantendra las valvulas abiertas Restricciones podrian mantener las valvulas abiertas
VALVULA TIPO FUELLE En esta valvula el elemento principal es un deposito flexible en el cual hay gas almacenado a presion este deposito se conoce como fuelle, unido al fuelle existe un obturado que se sienta sobre el orificio que da paso al gas, esta valvula es cargada a presion y es de tipo fuelle
VALVULA TIPO FUELLE CARGADA Y CERRADA A pesar de que le este entrando gas a este no puede pasar hacia la tuberia de produccion por que el vastago esta asentado sellando el orificio de salida. De todas maneras el gas que esta entrando a la valvula ejerce presion sobre el fuelle tratando de comprimirlo y asi hacer que el vastago se retire del orificio de salida, si la presion del gas sigue aumentando llega un momento en el que la presion hacia arriba sea mayor que la presion hacia abajo y el vastago tenga que retirarse del orificio de salida dando paso al gas, observe de mas que la presion del fluido en la tuberia de produccion se esta aplicando sobre el vastago. Cuando la valvula esta a punto de abrir las fuerzas hacia abajo y las fuerzas hacia arriba son iguales
VALVULA TIPO FUELLE EN OPERACIÓN ABIERTA Esa es la posicion cuando esta pasando gas hacia la tuberia de produccion. Mientras la presion del gas sea mayor que la presion del gas en el fuelle la valvula permanecera abierta, pero como el gas esta pasando hacia la tuberia de produccion la presion de este puede ir cayendo y puede llegar el momento en que sea otra vez mayor la presion del fuelle hacia abajo y la valvula se cierre, cuando las presionmfuerzas hacia arriba y hacia abajo sean iguales la valvula esta a punto de cerrar, notese que cuando la valvula esta abierta la presion del gas esta aplicada sobre toda el area del fuelle
VALVULA DE FUELLE Y RESORTE Esta es una valvula cargada a presion no balanceada cuyo elemento principal es una combinacion de fuelle y resorte
VALVULAS DE RETENCION Previene el regreso del flujo en la tuberia. La presion del fluido en el sistema de tuberia abre la valvula, la que cierra automaticamente cuando el fluido se regresa. Su utilizacion en general consiste en prevenir el contra flujo o retorno del fluido. Los dos tipos de valvulas de retencion mas usados son el horizontal y el basculante. El primero se emplea especialmente para valvulas de dos pulgadas o menos y esta propocion con una bola o macho guiado el cual
se levanta para permitir el paso del flujo en una direccion y retorna a una posicion en caso de que este viaje en una direccion opuesta. Las de tipo basculante son las mas empleadas. Se especifican para tamaños mayores y se caracterizan porque oponen poca resistencia al fluido. Cuando se usan valvulas de globo en un sistema de tuberias para el control de flujo, las valvulas tipo basculante son muy empleadas. Se recomiendan para trabajar con gases a altas velocidades y con cambios frecuentes en la direccion del flujo
FUNCIONAMIENTO DEL GAS LIFT INTERMITENTE VALVULAS OPERADAS POR PRESION DEL TUBING
