Sistemas Artificiales de Produccion

 

SISTEMAS ARTIFICIALES

ING. ING. OSCAR ALB ER TO IIZ ZAG UIRR E Á VIL VILA A

 

UNIDAD 1 UNIDAD 1..- INT INTROD RODUCC UCCIÓN IÓN A LOS SISTEMAS AR ARTIFICIALES TIFICIALES SUBTEMAS: 1.1 Necesidad de los sist sistemas emas artificiales de producción. 1.2 Sistemas existentes y sus rangos de operación. 1.3 Criterios para la selección de sistemas sistemas artificiales de producción.

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1.1 Necesidad de los sistemas artificiales de producción. producción. •

En el inicio de la explotación de los campos, los pozos productores son fluyentes; pero conforme avanza la explotación, la presión estática comienza a declinar hasta que la energía aportada por el yacimiento es insuficiente para elevar los fluidos a la superf erficie.

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Un sistema artificial de producción es cualquiera de las técnicas empleadas para extraer el petróleo de la formación productora a la superficie, cuando la presión del yacimiento es insuficiente para elevar el petróleo en forma natural hasta la superf erficie.

https://www.gob.mx/temas/archivo/articulos/energia.html?page=202&post=articulos&query%5Btopics%5D=energia

 

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Hay dos consideraciones que deben tomarse en cuenta en la instalación de un SAP: 1) Aspectos Técnicos: Se hace un estudio de campo para determinar si es posible instalar un SAP considerando los problemas que pueden presentarse al pozo en la instalación del sistema, y también al yacimiento. 2) Se hace un estudio que demuestre los beneficios de instalar un SAP, que incluye los costos de instalación, mantenimiento, operacionales, y los que involucren al cumplimi imiento de lo loss objetivos del proyecto.

 

1.2 Sistemas existentes y sus rangos de operación. •

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Hoy en día, más del 90% de los pozos requieren la implementación de un SAP. La mayoría de estos pozos se encuentran en campos maduros. Dentod troosdque el ecpu oneden ceen ptocl tecarse mse a cAom rtifoictiaal, detosPrmét odu ccios óns, on: mé mét odos qu pued claaSsifi siisfic ar omo all , es est mé tod odos one:xisten Bombeo Neum Bombeo Neumáti ático co Bombeo Bom beo Mec Mecáni ánico co Bombeo Hid Bombeo Hidrrául áulic ico o Bombeo Electr Electrocent ocentrífug rífugo o Bombe Bom beo o de Cavi Cavida dade dess Prog Progre resi siva vass Embolo Emb olo via viajer jero o

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Sistem Sis temas as Híb Híbrid ridos os

 

Rangos de operación •

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Los SAP trabajan bajo ciertas condiciones y limitaciones, que estarán en función del diseño, capacidad del manejo de sólidos, de volúmenes, y temperatura de fondo. En resumen, la selección de un SAP está basado en los resultados de un análisis técnico y económico, además de ser considerado desde el inicio del proyecto y hasta la terminación.

 

1.3 Criterios para selección de sistemas arti ar tifi fici cial ales es de pr prod oduc ucci ción ón.. Otros criterios importantes para la selección de un SAP son las condiciones geográficas (ubicación) y de producción (análisis de HC, producción de sólidos, arenas, y relaciones gasaceite y agua.)

 

UNID UNI DAD 2.2.- DIS DISEÑO EÑO D DEE TUB TUBERÍ ERÍAS AS DE REVESTIMIENTO •

Uno de los aspectos importantes dentro de las operaciones que se efectúan para perforar un pozo, es el que se refiere a la protección de las paredes del agujero para evitar derrumbes y aislar manifestaciones de líquidos o gas. Dicha protección se lleva a cabo mediante tuberías de revestimiento, las cuales se introducen al pozo en forma telescopiada, es decir, que los diámetros de las tuberías utilizadas van del mayor al menos, por razones fundamentalmente técnicas y económicas.

 

OBJETIVO DEL DISEÑO DE TR’S •

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El objetivo de un diseño, es el seleccionar una tubería de revestimiento revestimiento que sea económica, y que además resista sin falla, las fuerzas a las que estará sujeta. Las funciones de las tuberías de revestimiento son: - Ev Evita itarr derrumbes derrumbes y conc concav avidades idades.. - Pre Preveni venirr la con contami taminació nación n de acuífe acuíferos ros.. - Confi Confinar nar la produ producción cción del int interva ervalo lo seleccionado. seleccionado. - Dar un soport soportee par paraa la inst instalaci alación ón del equipo de control contr ol superficial. - Facilitar acilitar la inst instalaci alación ón del equipo de terminac terminación, ión, así como de los sistemas artificiales de producción.

 

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Las tuberías de revestimiento representan alrededor del 18% del costo total del pozo. De aquí la importancia de optimizar los diseños a fin de seleccionar las menos costosas, y que garanticen la integridad del pozo durran du antte la pe perrfor orac ació ión n y ter ermi mina naci ción ón de dell mi mism smo. o. Al ser colocada dentro de un pozo, la tubería de revestimiento está sujeta a tres fuerzas significantes durante las operaciones de perforación, terminación, reparación o vida productiva del pozo, por lo que en su sele se lecc cció ión n de debe ben n sopo soport rtar ar la lass si sigu guie ien ntes car arggas as:: - Pr Pres esió ión n ext xter erna na (col (colap apso so). ). - Pr Pres esiión in intter ern na. - Carga axial y long ongitudinal (tensión y compresión).

 

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En general, las tuberías de revestimiento se pueden clasificar en conductora, superficial, interm int ermedi ediaa y de explo explota tació ción. n.   Tubería ubería conduct conducto ora.- Su objetivo es aislar

acuí acuíf feros er osónsupe sudel perf rfic icia iale lesde s y perfo te tene ner rració un me medi o pa parra la cir circul culaci ación flu fluido ido per fora ción. n. dio Tub uber ería ía su supe perf rfic icia ial. l.-- Ti Tien enee co como mo ob obje jeti tivo vo,, aisl aislar ar acuíferos superficiales e instalar conexiones superf sup erfici iciale aless de con contr trol. ol.   Tubería intermedia.- Se cementa en la cima de la zona de presión anormalmente alta, para cambiar la base al lodo de perforación e incr increm emen enttar la de dens nsid idad ad de dell mi mism smo. o. Cu Cuan ando do las las zonas de presión anormal se extienden en prof profun undi dida dad, d, o se pres presen enta tan n inte interc rcal alac acio ione ness de zonas de alta y baja presión, será necesario empl em plea earr má máss de una una tube tuberí ríaa inte interm rmed edia ia..   Tubería de explotación.- Pe Perm rmit itee la ex expl plot otac ació ión n selectiva de los intervalos que presenten las mejores mejo res car caracter acterístic ísticas. as.   Tuber ubería ía

de

rev eve est stim imie ient nto o

cort corta a

(l (lin iner ers) s)..-

Constituye una instalación especial que evita Con utilizar una sarta de la superficie al fondo del pozzo, la long po longit itud ud de es estta tube tuberí ríaa pe perm rmit itee cu cubr brir ir el agujero descubierto, quedando una parte traslapada dentro de la última tubería que puede variar de 50 a 150 m, y en ocasiones se empl em pleea un unaa lo long ngit itu ud mayor or,, de depe pen ndie diend ndo o de dell objeti obj etivo vo de su int intro roduc ducció ción n

 

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Respecto al diseño de la Respecto tubería de revestimiento, se consideran tres pasos básicos: 1. Determinar el diámetro y longitud de las sartas de tuberías. 2. Calcular el tipo y magnitud de esfuerzos esfuerzos que serán encontrados. 3. Seleccionar los pesos y grados de T.R que no fallaran al estar sujetos a las cargas

 

BOMBEO NEUMÁTICO

 

BOMBEO BOMB EO NE NEUMÁ UMÁTICO TICO •

Este sistema consiste en recuperar HC de un yacimiento por la tubería de producción (T.P.) peolr emsepdaicoiodeangualsari,nycu ecatnaddoo laa pprreessiióónn antartauvréasl d no es suficiente para elevar el crudo hasta la paredsiódne delal ysuacpiemrfiiecnietopoor ellaabbaatjiamiepnetromdeeablailid formación.

 

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Este método está basado en la energía del gas comprimido en el espacio anular siendo esta la fuerza principal que hace elevar el aceite a la superficie. El gas inyectado es más ligero que el aceite que desplaza, por lo que se reduce la densidad del fluido de yacimiento y posterior mente reduce el peso de la columna de fluido sobre la formación. Esta reducción en la densidad de la columna de fluido produce una presión diferencial entre el fondo del pozo y el intervalo productor del yacimiento, lo que ocasiona que el pozo fluya.

 

El sistema de bombeo neumático consiste en 4 partes fundamentales: 1) Abastecimiento de gas a alta presión. 2) Un sistema de control de gas en la cabeza del pozo. pozo. 3) Sistema de control de gas superficial..

4) Equipo necesario para manejar y almacenar el fluido producido.  

2.1 BOMBEO NEUMÁTICO NEUMÁTICO CONTINUO CONTINUO •

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El gas puede ser inyectado de dos maneras: cont co ntin inuo uo o inte interm rmit iten ente te.. Flujo continuo: El gas es inyectado a una p r e s i ó n a l t a , s e m e z c l a c o n e l f l u i d o d e l p o z o produciendo un aligeramiento, lo que ocasiona el incremento de la relación de solubilidad del aceite, aligerando la columna y causando que la presión hidrostática de la formación disminuya, lo que permite el ascenso de las dos fases a la superficie.

 

Flujo continuo •

La distribución de estas válvulas se basa de acuerdo al nivel estático del fluido y la presión de inyección de gas.

 

2.2 BOMBEO NEUMÁTICO INTERMITENTE •

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En este caso un volumen de gas es inyectado a alta presión a través de la T.P., el gas es acumulado en la T.R. mientras que en la T.P. se acumulan fluidos de la formación, después de cierta cantidad de fluidos acumulados el gas entra en contacto con éste desplazándolos en forma de pistón. El fluido dentro de la T.P. presenta la forma de bache o pistón el cual es impulsado por el acumulamiento de gas que la válvula operante depositó en la T.R.

 

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El equipo superficial y subsuperficial que conforma el BN dependerá del tipo de flujo que se inyectará en la T.R.

 

TIPO TI POSS DE VÁL ÁLVU VULA LASS PARA EL BOM BOMBEO BEO NEUM EUMÁTIC TICO •

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Existen dos tipos de válvulas para el bombeo neumático: Válvulas balanceadas: No están influenciadas por la presión en la T.P. cuando está cerrada o abierta. Esto se debe a que la presión en la T.R. actúa en el área del fuelle durante todo el tiempo, esto esto significa que la válvula cierra y abre a la misma presión. Válvulas desbalanceadas: Abre a presión superior y cierra con una presión más baja.

 

LIMITACIONES EN LOS TIPOS DE BOMBEO NEUMÁTICO •

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El flujo continuo de gas inyectado es ideal para un gasto de 200 a 2000 bpd. El flujo intermitente de gas inyectado es usado para un gasto menor a 500 bpd.

 

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El met metodo odo in inte termi rmite tent ntee es u una na tecn tecnic icaa de levantamiento que solo es posible en pozos product pro ductores ores qu quee tienen una pr presion esion de fo fondo ndo baja debido debido a que la p pres resion ion del yyacimi acimient ento o es inicialmente baja o se ha agotado. En general el 95% de los pozos pozos que utilizan el bombeo bomb eo neum neumatic atico o se produc producee por fflujo lujo continuo.

 

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Equipo neumatico Sacar de pagina 14

 

EQUIPO SUPERFICIAL El equipo superficial es el conjunto conjunto de mecanismos en superficie, con el objetivo de contr controlar olar y regular el equipo necesario para poner en operación el sistema BN, además para conducir y contr controlar olar la producción a las líneas de descargaa y a equipos de transporte o almacenamiento. descarg El equipo superficial consta consta de: Árbol de válvulas Conexiones superficiales Línea de iny inyección ección de g

 

ÁRBOL DE VÁLVULAS •

Es un conjunto de mecanismos de control, monitoreo y otros accesorios con el fin de controlar la producción del pozo.

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Se compone de válvulas, cabezales, carretes, colgadores, sellos de tubería y colgadores, estranguladores.

 

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El árbol de válvulas tiene como fin proveer: Soporte para instalar el equipo de control superficial. Bases para las cuñas tuberías decolocar revestimiento. revestimient o. que soportan las diferentes Tuberías por donde inyectar o conducir los fluidos del pozo. pozo.

 

CONEXIONES SUPERFICIALES •

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Son un conjunto de tuberías, niples, codos, tuercas tuerc as unión, válvulas, bridas, que se conectan de acuerdo a las necesidades y tienen la función de conducir los fluidos el pozo aa la línea de descarga, asíproducidos como el gaspor inyectado presión. Las conexiones superficiales constan de: Línea de descarga. By-pass Línea de inyección de gas

 

VÁLVULAS DE CONTROL •

Son mecanismos que se utilizan para controlar los flujos de fluidos. En un sistem sistemaa artificial de bombeo neumático se utilizan válvulas de 2”

de diámetro.

 

VÁLVULAS DE RETENCIÓN •

El diseño de estas válvulas de cuando un fluido una sola dirección impidiendo así el permite regreso el delflujo fluido seen presentan contrapresiones, contrapr esiones, gracias a su diseño pueden manejar tanto líquidos como gases. Estas válvulas se conocen de 3 tipos:

La válvula tipo check es la más usada en una instalación BN, ya que evita el retr retroceso oceso del fugas fluido,enademás sirve comode unladispositivo de seguridad cuando se presentan los componentes T.R.

 

EQUIPO EQUIP O SUBSUPERFICIAL •

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Mecanismos que se encuentran en el interior del pozo y que contribuyen a elevar los fluidos de la formación a la superficie. El equipo subsuperficial del Bombeo Neumático consta de: Tubería de producción Válvulas de inyección de gas Empacadores Válvula de pie Accesorios

Válvulas