Levantamiento Artificial Por Gas

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS.

Generalmente, existen pozos que dejan de producir de manera natural pero sin embargo su producción puede ser retomada mediante diferentes métodos de levantamiento artificial, entre los cuales se encuentra el levantamiento artificial por gas (LAG), el cual consiste en inyectar gas a presión en la tubería para lograr aligerar la columna de petróleo y así hacerlo llegar a la superficie. El LAG es considerado uno de los métodos más efectivos para producir crudos livianos, mediados y pesados.

Este método tiene como objetivos:

• Arrancar los pozos que producen por flujo natural.

• Incrementar la producción de los pozos que declinan naturalmente, pero que aun producen.

• Descargar los fluidos de los pozos de gas.

LAG CONTINUO.

Consiste en inyectar los fluidos de manera constante hacia la columna de los fluidos producidos por el pozo. Este gas inyectado se une al producido por la formación, reduciendo la densidad de la columna para levantar el fluido hasta la superficie. La profundidad de las válvulas y el volumen de gas va a depender de las características propias de cada pozo.

En la inyección continua de gas o flujo continuo tiene como propósito aligerar una columna de fluido mediante la inyección de gas por un punto de la tubería de producción. Esto causa el aumento gas-liquido por encima del punto de inyección.

Se utiliza en pozos con un índice de productividad alto y con una presión de fondo alta, también se utiliza en pozos con producción de arena y pocos profundos.

LAG INTERMITENTE.

Inyección de un gas a intervalos regulares, para desplazar los fluidos hacia la superficie en forma de tapones de líquidos. La frecuencia de inyección de gas depende del tiempo en que tarda el tapón de líquido en acumularse en la tubería, y así mismo el tiempo que dura la inyección de gas depende del tiempo requerido para que dicho tapón llegue a la superficie.

OPERACIÓN DEL LAG INTERMITENTE.

En este método una válvula con un orificio de gran tamaño permite pasar un volumen alto de gas a la tubería, originando el levantamiento del fluido acumulado por encima de la válvula para lograr que se desplace más rápido. Se usa en pozos con un alto o bajo índice de productividad pero con una baja presión de fondo.

EQUIPOS DE SUPERFICIE DEL LAG.

El equipo de superficie se encuentra constituido por la planta compresora, el sistema De distribución del gas de alta presión y el sistema de recolección de fluidos.

Planta compresora.

Es donde se realiza el proceso de comprimir el gas de baja a alta presión. Puede ser Centrífuga (turbina) o Reciprocante (moto compresor). Recibe el gas de baja, el cual puede provenir de los pozos, lo comprime a su capacidad, lo envía como gas de alta presión a la red de distribución y, de allí, a cada pozo.

Sistema de distribución de gas.

La red de distribución, la cual puede ser del tipo ramificado o poseer un múltiple de distribución, es la encargada de transportar el gas y distribuirlo a cada pozo. La presión y el volumen de gas que llega al pozo dependerá de la presión y el volumen disponibles en la planta compresora, menos la pérdida que se origina en el sistema de distribución. El equipo utilizado para la medición y el control está conformado por el registrador de dos plumas, a través del cual se miden las presiones de inyección y producción; el estrangulador ajustable, la placa orificio donde se regula y controla el gas de inyección, las válvulas de bloqueo mediante las cuales se controla el contra flujo que se pueda generar.

Sistema de recolección de fluidos.

Está formado por las líneas de flujo, encargadas de transportar el fluido hacía el separador, donde se separan la fase líquida, la cual es transportada a los tanques, y la fase gaseosa, que es enviada a la planta compresora.

EQUIPO DE SUBSUELO DEL LAG.

Los componentes del equipo de subsuelo, en este tipo de levantamiento, son los mandriles y las válvulas de inyección. La cantidad o número de mandriles y válvulas requeridas dependerá fuertemente de la presión de inyección disponible.

Mandriles.

Son tuberías con diseños especiales. En sus extremos poseen roscas para conectarse a la sarta de producción formando, de este modo, parte integrada de ella. Sirven de receptáculo para instalar la válvula de levantamiento o inyección a la profundidad que se necesite.

Tipos de mandriles.

Existen tres tipos de mandriles: convencional, concéntrico y de bolsillo.

Mandril convencional: Es el primer tipo usado en la industria. Consta de un tubo con una conexión externa, en la cual se enrosca la válvula, con protector por encima de la válvula y otro por debajo. Para cambiar la válvula, se debe sacar la tubería.

Mandril concéntrico: la válvula se coloca en el centro del mandril y toda la producción del pozo tiene que pasar a través de ella. No es posible correr bombas de presión ni herramientas por debajo del primer mandril colocado, debido a la limitación del área (1 3/8 pulgadas de diámetro).

Mandril de bolsillo: la válvula se encuentra instalada en el interior del mandril, en un receptáculo llamado bolsillo. Puede ser fijada y recuperada con una guaya fina, sin necesidad de sacar la tubería.

Tamaño de los mandriles.

El tamaño de los mandriles por utilizar dependerá del diámetro de la tubería de producción. Los tamaños más utilizados son los de 2 3/8", 2 7/8" y 3 ½". Al definir el tamaño se define la serie. Entre los tipos de serie se encuentran los mandriles tipo K para válvulas de una pulgada y los mandriles tipo M para válvulas de 1 ½ pulgada.

Válvulas.

La válvula de Levantamiento Artificial por Gas son básicamente, reguladores de presión. Deben ser diseñadas para operar en condiciones de fondo y ser capaces de inyectar el gas a la presión y volumen requeridos.

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:

Válvulas 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.

TIPOS DE INSTALACIONES PARA UN SISTEMA DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS.

Existen diferentes tipos de instalaciones para este método, los cuales se clasifican dependiendo de sí el pozo se encuentra equipado o no, con empacadura y/o válvula fija.

• instalaciones abiertas: en este tipo de instalación la sarta de tubería está suspendida dentro del pozo sin empacadura.

• instalaciones semicerradas: es similar a la abierta con la diferencia de que se instala una empacadura que sella la comunicación entre la tubería de producción y el espacio anular.

• instalaciones cerradas: la instalación es similar a la semicerrada, excepto que se coloca una válvula fija en la sarta de producción, generalmente en el fondo del pozo. Este es el tipo ideal para flujo intermitente.

COMPONENTES DEL EQUIPO UTILIZADO PARA EL LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS.

La mayoría de los sistemas de levantamiento artificial por inyección de gas están diseñados para recircular el gas de levantamiento.

Cuando en un campo existen varios pozos que producen por este método, se deben considerar que forman parte de un sistema de superficie y subsuelo del cual es imprescindible conocer su función y los elementos que lo conforman.

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.

REDUCCIÓN DE PRESIÓN.

La reducción de presión en la tubería, producida por el gas que entra a través de la válvula tope, permite que la descarga del pozo continúe hasta descubrir

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