Productividad

ESTRANGULADORES

Los estranguladores son dispositivos mecánicos que se utilizan en los pozos para provocar una restricción al flujo.

FUNCIONES:

•Controlar los volúmenes de hidrocarburos que se requieren producir.

•Asegurar la estabilidad del flujo en tuberías.

•Aumentar la Recuperación total y la vida fluyente del pozo.

•Protege el equipo superficial de producción.

•Evitar el daño a la formación.

•Evitar conificación de agua.

•Evitar arenamiento en el pozo.

•Controlar y administrar la presión de los pozos.

ESTRANGULADOR

Los estranguladores, orificios o reductores, no son otra cosa que un estrechamiento en las tuberías de flujo para restringir el flujo y aplicar una contrapresión al pozo.

Los estranguladores sirven para controlar la presión de los pozos, regulando la producción de aceite y gas o para controlar la invasión de agua o arena. En ocasiones sirve para regular la parafina, ya que reduce los cambios de temperatura; así mismo ayuda a conservar la energía del yacimiento, asegurando una declinación más lenta de los pozos, aumentando la recuperación total y la vida fluyente.

El estrangulador se instala en el cabezal del pozo, en un múltiple de distribución, o en el fondo de la tubería de producción. De acuerdo con el diseño de cada fabricante, los estranguladores presentan ciertas características, cuya descripción la proporcionan en diversos manuales.

TIPOS DE ESTRANGULADORES

• Estranguladores Superficiales

a) Estrangulador Positivo. Están diseñados de tal forma que los orificios van alojados en un receptáculo fijo (porta-estrangulador), del que deben ser extraídos para cambiar su diámetro. Fig. 11.3

Las marcas más conocidas son: EPN, FIP, Cameron, y los hechizos que se fabrican en los talleres de máquinas y herramientas.

El uso en la industria es amplio por su bajo costo y fácil aplicación.

b) Estrangulador ajustable. En este tipo, se puede modificar el diámetro del orificio, sin retirarlo del porta-estrangulador que lo contiene, mediante un dispositivo mecánico tipo revólver. Fig. 11.2

Una variante de este tipo de estranguladores, es la llamada válvula de orificio múltiple. Tiene un principio de operación bastante sencillo, puesto que el simple desplazamiento de los orificios del elemento principal equivale a un nuevo diámetro de orificio, y este desplazamiento se logra con el giro de un mecanismo operado manual o automáticamente y de fácil ajuste.

Dependiendo del tipo de estrangulador, se disponen con extremos roscados o con bridas y con presiones de trabajo entre 1500 y 15000 lb/pg2.

 Estrangulador Manual Ajustable. (Válvula aguja) el tipo básico de estrangulador es el manual ajustable. Posee un vástago (aguja) y asiento cónicos. A medida que el vástago se acerca al asiento, disminuye es espacio anular y se restringe el paso de fluido. Esto produce una mayor “contrapresion” en el pozo.

 Estrangulador Ajustable a Control Remoto. (choke hidráulico). Los estranguladores ajustables a control remoto tienen la ventaja de permitir monitorear presiones, emboladas y controlar la posición relativa de apertura del estrangulador desde la consola; son adecuados para servicio H2S. El estrangulador se puede cerrar y sellar en forma ajustada para actuar como válvula. El mecanismo de operación es un conjunto de cilindros de doble acción que ponen en funcionamiento un piñón y cremallera que giran la placa superior del estrangulador. Los estranguladores son aptos para operaciones de ahogo de pozo.

• Estranguladores de fondo.

Es un estrangulador anclado y recuperado con línea de acero que restringe flujo en fondo y aplica una contrapresión al pozo. Su principal función es controlar la presión de los pozos en el fondo, regulando la producción de aceite y gas y/o para controlar la invasión de agua.

La estrangulación (orificio) puede variar según especificaciones del cliente y/o análisis del yacimiento.

Adicional se pueden bajar sensores de fondo acoplados para pruebas donde se requiera un registro de presión-temperatura.

Ventajas:

• Se puede instalar en cualquier parte de la tubería, no se necesita niple ni coples.

• Se ancla de una manera rápida y sencilla con unidad de línea de acero

• Cuenta con set de estranguladores intercambiables

• Fabricado de material de alta resistencia

a) Estranguladores que se alojan en un dispositivo denominado “niple de asiento”, que va conectado en el fondo de la TP. Estos estranguladores pueden ser introducidos o recuperados junto con la tubería, o bien manejados con línea de acero operada desde la superficie.

b) Estranguladores que se aseguran en la TP por medio de un mecanismo de anclaje que actúa en un cople de la tubería, y que es accionado con línea de acero.

ESTRANGULADORES: USO Y FLUJO DE FLUIDOS

Es un fenómeno que se presenta en fluidos compresibles, en el mayor de los casos en gases.

Frecuentemente se presenta cuando el flujo incrementa su velocidad al pasar através de una garganta o reducción y la velocidad alcanza la velocidad del sonido. Esta condición es conocida como “Mach”.

El número de Match,es la relación de la velocidad real del fluido entre la velocidad de propagación de la onda acústica en el fluido en cuestión.

En Función de este número se definen 3 diferentes regímenes de flujo:

Para M<1 el flujo es subsónico

Para M>1 el flujo supersónico (osupercrítico)

Para M=1 el flujo es sónico (o crítico)

Si M=1 el área de flujo alcanza su valor mínimo y se dice que se ha logrado una condición de “garganta” a cuyas propiedades se les denomina criticas, entonces el flujo comienza a ser independiente de los cambios en la presión corriente a bajo, debido a que dichos cambios no pueden viajar corriente arriba, asegurando así nuestro pozo y

yacimiento.

CONDICIONES DE FLUJO SUPERFICIAL DE PRODUCCION

La caída de presión a través de los estranguladores es generalmente muy significativa. No hay ecuación universal para predecir la caída de presión.

FLUJO SONICO

Cuando la velocidad del fluido en un estrangulador alcanza la velocidad del sonido en condiciones in situ, el flujo es sónico. Bajo estas condiciones la onda de la presión después del estrangulador no puede pasar contra la corriente porque el medio (líquido) está viajando en la dirección opuesta en la misma velocidad, existe una discontinuidad de la presión en el estrangulador la presión flujo después del estrangulador no afecta a la presión flujo arriba.

Para que exista flujo sónico depende de la relación de presión flujo (antes / después del estrangulador). Si esta relación es menor que una relación de presión critica existe flujo (crítico) sónico. Si es este cociente de la presión mayor o igual el cociente de la presión crítica, el flujo (subcrítico) subsónico existe.

Razones para controlar la tasa de producción

- Mayor seguridad del personal al reducir la presión en superficie.

- Evitar conificación de agua y gas.

- Reducir migración de finos.

- Reducir entrada de arena al pozo.

- Proteger el equipo en superficie de presiones altas, erosión, turbulencia, etc.

- Mantener la producción para cumplir con la demanda de petróleo impuesta.

Estas razones están orientadas hacia una explotación eficiente. Estos dispositivos son el medio más efectivo y económico para controlar la producción e incrementar el recobro final de los yacimientos.

¿CÓMO AFECTA A LA PRODUCCIÓN DEL POZO EL USO DE UN ESTRANGULADOR?

Al instalar un estrangulador en la línea de flujo superficial, la restricción de este provocará un aumento de la presión en el cabezal, Pwh, y con ello un aumento de la presión fluyente en el fondo del pozo, Pwf, disminuyendo el diferencial de presión a través del área de drenaje del yacimiento, la producción será menor que la obtenida cuando producía sin reductor. Mientras más pequeño es el orificio menor será la tasa de producción del pozo y mayor la presión del cabezal del pozo.

COMPORTAMIENTO DE ESTRANGULADORES O REDUCTORES

Flujo Crítico.- Se presenta cuando la velocidad del flujo en la “vena contracta” a través del reductor es igual a la velocidad del sonido en el medio multifásico. Los cambios de presión abajo del reductor no afectan a la Pwh.

¿Cómo se manifiesta la existencia de flujo crítico?

Se manifiesta en la superficie cuando la presión de agua abajo del reductor, presión en la línea de flujo, Plf, sea menor del 70% de la presión agua arriba, es decir Plf/Pwh < 0.7. Plf y Pwh se expresan en unidades absolutas de presión, lpca.

...