Estrangulador de Fondo

Contents INTROD INT RODUC UCCIO CION N................................................................................................................... 3 ......................................................... ................................. ............. ............ ...... 4 1 Fenómen Fenómeno o de estr estrangu angulami lamient ento. o................................ ................................. ............. .......... ... 4 1.1 Definición Definic ión y clasificación clasificac ión de estrangulado est ranguladores. res............................ a)

Estrangu Estra ngulad ladores ores sup superfc erfcial iales. es................................. .................................................................. ........................................ ............ ............. ........... .... 5

b)

Estran Est rangu gula lado dorr de on ondo. do.................................................................................................... ................................................................................................... 5

.......... ....... .. 6 1.2 CONDICIONE DE F!U"O CR#TICO EN E! ETR$N%U!$DOR. ETR$N%U!$DOR ...... a)

Fluj Fl ujo o cr crí íco co........................................................................................................................ 6

b)

Fluj Fl ujo o su subc bcrí ríc co. o................................................................................................................. ................................................................................................................ 6

c)

Presi Pre sión ón co corr rrie iente nte arr arriba iba................................... ................................................................... ............................................... .................... ............. .......... .... 6

d)

Presi Pre sión ón co corr rrie iente nte ab abaj ajo. o................................ ................................................................. .......................................................... .............................. ......... ... 6

........................................ ..........  1.& FUNCIONE DE! ETR$N%U!$DOR DE FONDO............................... .......................................................... .................................... .......... ... ! 1.' ETR$N%U!$ ETR$N %U!$DOR DOR DE FOND FONDO O I(). I().............................. ................................... .... "" 1.* TECNO!O%#$ DE! ETR$N%U!$DOR DE FONDO................................ ................................... ............. ............. ............ ..... "# 1.*.1 1.*. 1 DECRI)CI DECR I)CI+N +N DE !$ ,ERR$(I ,ERR $(IENT$ ENT$............................

1.*.2 1.*. 2 istema ist ema de anclaancla-e. e..........................................................................................

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............................................................. ................................... ..... "4 )rocedimiento )rocedimi ento de o/eración o/eración.................................

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E)ECIFC$CIONE T0CNIC$ DE! ETR$N%U!$DOR DE FONDO I()......................................................................................................................

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1.*. Descri/ción detallada detallada de las /artes /art es del estrangulador de fondo...................................................................................................................................

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CONC CO NC!U !UIO ION N......................................................................................................................

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I!IO I !IO%R$ %R$FI$ FI$ .................................................................................................................... #"

INTRODUCCION Los problemas que se presentan en la extracción de los hidrocarburos son de orígenes diferentes, empezando por dificultades mecánicas y operativas en la perforación, terminación de pozos, así mismo por la asociación del gas, aceite, agua y la energía del yacimiento que va declinando con el tiempo hasta que la operación no es rentable, de otra manera a medida que transcurre el tiempo los pozos petroleros tienden a declinar su producción hasta que dejan de fluir. s import important ante e tomar tomar en cuenta cuenta que que los pozos pozos del del mismo mismo campo campo presen presentan tan caracterí característica sticass similare similares, s, como la composic composición ión del aceite, aceite, las propied propiedades ades petrofísicas de la formación, composición física de cada una de las fases, dise!o de las instalaciones subsuperficiales y superficiales.  "lgunos de los problemas que se aprecian en pozos productores de hidro hidrocar carbu buros ros es la produc producció ción n de agua agua y congel congelami amient ento o en la línea línea de superficie, el problema de congelamiento se debe a la composición física de cada cada una una de las las fase fasess y sobr sobre e todo todo a las las cara caract cter erís ístitica cass de pres presió ión n y temperatura a las cuales fluyen. "lgunos pozos producen a una alta presión y temperatura, lo que obliga a realizar cambios en sus condiciones de flujo# sin embargo, estas modificaciones provocan efectos físicos diversos como por  ejemplo mplo el fen fenómen meno $%oul %oule e &ho &hompso mpson n' el cua cual se pre presenta enta por la concentración alta de bióxido de carbono en la fase gaseosa y una caída de presión en el flujo al atravesar el estrangulador de superficie (instalado en la bajan bajante te del pozo pozo o línea línea de desca descarga rga). ). " difer diferenc encia ia del del estran estrangul gulad ador or de superficie, el estrangulador de fondo incrementa la energía de gas disuelto en el aceite, se libera a nivel yacimiento y sirve como mecanismo de empuje logrando una explotación más eficiente.

1 FEN+(ENO DE ETR$N%U!$(IENTO. La función principal del estrangulador es liberar grandes cantidades de energía (p*rdidas de presión) en una distancia muy corta. La geometría de un estrangulador provoca un disturbio s+bito a trav*s de un conducto circular, como se muestra en la figura -. l flujo de un fluido que pasa a trav*s de un estrangulador, a medida que se acerca a la restricción, se aleja de la pared de la tubería y converge tomando una alta velocidad, despu*s de este se expande hacia la pared del estrangulador, posteriormente al salir del estrangulador la corriente del fluido se expande y regresa a la forma geom*trica similar que tenía antes de entrar al estrangulador.

Figura 1 Fenómeno de estrangulamiento.

Las p*rdidas totales se generan de la siguiente manera ./0ricción a trav*s del estrangulador y sección cercana a *l. 1./&urbulencia cercana a la entrada y salida del estrangulador. 2./3ovimientos lentos de peque!os torbellinos entre la contracción del chorro y la pared de la tubería.

1.1 DEFINICI+N 3 C!$IFIC$CI+N DE ETR$N%U!$DORE. 4n estrangulador es un dispositivo mecánico que restringe el área de flujo, empleado en pozos productores de hidrocarburos para administrar la energía del yacimiento, mejorar las condiciones de flujo de los pozos, controlar la producción de arena y agua a fin de prolongar su vida fluyente. 5ada estrangulador presenta ciertas características de acuerdo al dise!o del fabricante. 4na clasificación general de estos dispositivos es

a) Estranguladores superficiales.

strangulador positivo 6ise!ado de tal forma que el orificio va alojado en un receptáculo fijo (porta estrangulador) del cual deben ser extraídos para un cambio en el diámetro (figura .).

Figura 1.1 Estrangulador fjo

strangulador ajustable 7e puede modificar el tama!o de diámetro interior sin necesidad de sacarlo del porta estrangulador, mediante un mecanismo tipo revolver (figura .1).

Figura 1.2 Estrangulador ajustable

b) Estrangulador de fondo.

xisten estranguladores que se alojan en un dispositivo denominado niple de asiento (figura .2), va conectado en el fondo de la tubería de producción. stos estranguladores pueden ser introducidos o recuperados junto con la tubería o bien con línea de acero operada desde superficie.

Figura 1.3 Estrangulador de ondo.

1.2 CONDICIONE DE F!U"O CR#TICO EN E! ETR$N%U!$DOR. a) Flujo crítico.

8curre cuando el fluido alcanza la velocidad del sonido a trav*s del estrangulador, por lo que el gasto manejado a trav*s del estrangulador es independiente de las variaciones corriente abajo del estrangulador. b) Flujo subcrítico.

8curre a velocidades de fluido en el estrangulador menores a la velocidad del

sonido, por lo que el gasto manejado depende de las variaciones corriente abajo del estrangulador. c) Presión corriente arriba.

s cuando el flujo de fluidos proviene del yacimiento hacia el estrangulador.

d) Presión corriente abajo.

s cuando el flujo de fluidos proviene despu*s de pasar por el estrangulador. &*cnicas como el análisis nodal que analizan el sistema total de producción, requiere de modelos de dos fases de gran exactitud para cada componente del sistema. 9ara optimizar el desarrollo del sistema total de producción, se requiere de un modelo mejorado en este aspecto. 4n estrangulador en la cabeza del pozo se considera como una restricción en la tubería, dos tipos de flujo pueden existir en el estrangulador, flujo crítico y flujo subcrítico. 6urante el flujo crítico, el rango de flujo a trav*s del estrangulador crece a un máximo valor con respecto a las condiciones prevalecientes corriente arriba, la velocidad de los fluidos viajando a trav*s de la restricción alcanza la velocidad sónica o la presión de propagación de onda para los flujos multifásicos. 5uando la velocidad de los fluidos pasan a trav*s del estrangulador cae debajo de la velocidad sónica de los fluidos corriente arriba, el rango de flujo depende de la presión diferencial y de los cambios en la presión corriente abajo que afecta la presión corriente arriba# este comportamiento caracteriza al flujo subcrítico. 4n modelo completo para flujo multifásico a trav*s del estrangulador, define el límite entre los regímenes de flujo crítico, subcrítico y predice la relación funcional de rango de flujo a trav*s del estrangulador y la presión diferencial a trav*s del estrangulador para un juego de datos de propiedades de los fluidos y condiciones de flujo. La mayor parte de los m*todos existentes modelan flujo crítico solamente y pocos intentan definir el límite de flujo crítico/subcrítico. La relación de estas dos magnitudes se caracteriza por el llamado $n+mero de mach' y se representa de la siguiente manera %& '('s

6onde

3: ;+mero de mach. < f :