Bombeo Neumátic
oCarlos AlanísHernán GómezEsteban TapiaALS, MXS
Contrato No. 425028816 “Servicio integral de optimización e implementación de sistemas artificiales de producción en la Región Sur (Paquete 1)”
29 de noviembre de 2010
PROBLEM STATEMENT
Bombeo Neumático. Agenda
Presentación de participantesIntroducción al sistema BNConfiguraciones típicas de BNRecomendaciones API e ISO.Tipos de Válvulas y sus MecanismosMandriles, Candados y Herramienta pateadora
Secuencia de descarga de un pozo.Relaciones matemáticas de los gases que
aplican para Bombeo NeumáticoFlujo del gas en orificios de la válvula
“Gas Passage”Métodos de diseño de Bombeo NeumáticoOptimización de BN
Schlumberger
Introducción al sistema de Bombeo Neumático
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Prof
undi
dad
Pws
N.L.
Pwf
Ptp
Bombeo NeumáticoPrincipio básico:Disminuir la Densidad de los fluidos.
Introducción al sistema de Bombeo Neumático
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Introducción al sistema de Bombeo Neumático
Los Sistemas Artificiales de producción disminuirán la presión de fondo:
Inyección de gas Bombeo Neumático
transfiriendo energía desde la bomba subsuperficial hasta la superficie a los fluidos. BEC, BHJ,BM, BNI, etc.
WextefaceT L
P
L
P
L
P
L
P
L
P
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Introducción al sistema de Bombeo Neumático
Gas
to d
e líq
uido
, bpd
Gasto de gas, MMpcd
Curva de respuesta del sistemaProducción vs Inyección de gas
Ópt
imo
teór
ico
Ines
tabl
e
Ópt
imo
en fu
nció
n de
las
rest
riccio
nes
y ec
onóm
ico
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Introducción al sistema de Bombeo Neumático
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Introducción al sistema de Bombeo Neumático
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Introducción al sistema de Bombeo Neumático
Configuraciones típicas de Bombeo Neumático
Configuraciones de Bombeo Neumático
Otras Configuraciones de Bombeo Neumático
VÁLVULASCONVENCIONALES
GAS
PRODUCCIÓN
Nivel de Líquido
VÁLVULA DEDESCARGA
VÁLVULAOPERANTE
PRODUCCIÓN
GAS
TR de 5”
TP de 2/8”
Otras Configuraciones de Bombeo Neumático
ProducciónInyección de gas
Carga puncher
INYECCIÓN DE GAS
TUBERÍA FLEXIBLE
Recomendaciones API (American Petroleum Institute)Bombeo Neumático
API VT 6 Gas Lift Manual (Libro 6 de la Serie de Formación Profesional)
API Spec 11V1—Especificaciones de Equipo de Bombeo Neumático
API RP 11V2—Prueba de desempeño de válvulas de Bombeo Neumático
API RP 11V5—Operación, Mantenimiento e Identificación de problemas de instalaciones
de Bombeo Neumático.
API RP 11V6—Diseño de instalaciones de Bombeo Neumático Continuo
API RP 11V7—Reparación, Pruebas y Configuración de válvulas de Bombeo Neumático.
API RP 11V10—Diseño y Operación de BNI y cámara de acumulación.
API RP 19V9— Diseño, Operación e identificación de problemas para BN en
terminaciones duales.
Recomendaciones ISO (International Standards Organization)Bombeo Neumático
ISO 17078—Especificaciones de equipo de bombeo neumático ISO 17078.1 -> Mandriles de bolsillo para BNISO 17078.2 -> Dispositivos de control de flujo para BN (Válvulas)ISO 17078.3 -> Herramientas (Kick Over) y Candados para instalar válvulas de BN ISO 17078.4 -> Guía y prácticas de Bombeo Neumático
Tipos de Válvulas y sus Mecanismos
3 tipos básicos de válvulas de 1” y 1 ½” para Bombeo Neumático
Válvulas Ciega Válvulas de orificio
Válvulas de descarga
• ORIFICIO CUADRADO
• VENTURI (NOVA)
• SHEAR
• OPERANTES POR LA PRESIÓN DE INYECCIÓN (CASING, IPO)
• OPERANTES POR LA PRESION DE PRODUCCIÓN (PPO)
• VÁLVULAS DE RESPUESTA PROPORCIONAL (THROTTLING)
• ESTANDAR• IGUALADO
RAS
Circulantes
Inyección de agua Inyección de químico
3 Válvulas especiales recuperables, disponibles en 1” & 1-1/2” :
• CON RESORTE.• DOMO NITROGENO
Tipos de Válvulas y sus Mecanismos. Clasificación
Desbalanceadas– Las válvulas abren y cierran a diferente presión (Spread)– Presión de cierre constante– Presión de apertura variable (TP) Balanceadas– Las válvulas abren y cierran a la misma presión– Controladas 100% presión de inyección
Válvula de presión regulada (Throttling pressure)– Válvula proporcional o de flujo continuo– Cerrada. 50% a 100% sensible a la presión de TR– Abierta. Sensible a la presión de TP– Incremento de presión en TR para abrir– Disminución en TP o TR para cerrar
Válvulas Ciega
17/64”
Válvulas de Descarga
Tienen su sección1. Candado Roscado2. Domo de nitrógeno3. Fuelles4. Empaques aislando el área de inyección 5. Vástago6. El asiento7. El puerto
Válvulas de Descarga
Válvu
la ti
po IP
O
Válvu
la ti
po P
PO
Válvu
la ti
po d
e pr
esió
n re
gula
da
Válvulas de Orificio
Orificio de bordes
cuadrados
Orificio Venturi (Nova)
• Válvulas diseñadas para un volumen definido de gas en función de las presiones de casing y tubería.
Mecánica de las Válvulas desbalanceadas
Regulador de presión
Diafragma/Fuelles
Resorte
Vástago
Asiento
Puerto
DownstreamUpstream
Válvula de BN con resorte
Upstream/Casing
Downstream/Tubing
Mecánica de las Válvulas desbalanceadas
F = P X A
Pc1
Pb
PtCuando está cerradaPara Abrir…..
Fo = Pc1 (Ab - Ap) + Pt Ap
Pc2
Pb
Cuando está abiertaPara Cerrar…..
Fc = Pc2 (Ab)
Pc= Presión de CasingPb= Presión del fuelleAb= Área del fuelleAp = Área del puerto
( )R
RppSpread
ppSpread
pp
válvulalararcerparaTRlaenPresión
tb
vcvo
bvc
--=
-=
=
1
Mecánica de las Válvulas desbalanceadas
Presiones para Abrir & Cerrar válvulas Fuerzas para cerrar (IPO Valve) Fc = PbAb Fuerzas para abrir (IPO Valve) Fo1 = Pc (Ab- Ap)
Fo2 = Pt Ap
Por lo tanto Fo = Pc (Ab - Ap) + Pt Ap
Las fuerza son iguales en el momento justo antes de abrir
Pc (Ab - Ap) + Pt Ap = Pb Ab
Pb - Pt (Ap/Ab)Solucionando para Pc = ---------------------- siPara la presión de casing 1 - (Ap/Ab)
Pc= Presión de CasingPb= Presión del fuelleAb= Área del fuelleAp = Área del puerto
R = Ratio Ap/Ab
Pb - Pt (R) Pc = ------------- 1 - R
Solución para la presión de cierre o de los fuelles
Pb = Pc (1 - R) + Pt (R)
Mecánica de las Válvulas desbalanceadas
Presiones para Abrir & Cerrar válvulas Presión de apertura en el taller, ptro
Presión establecida en el diseño Fijada en el taller y corresponde a la presión de apertura en el pozo
tdd
d
tro
dd
csFt
dd
csFdd
dtro
CpFp
T
T
Tz
TzC
Tz
TzpFp
R
Fpp
60@
6000215.01
6000215.01
60@
1
60@
60
60
Mecánica de las Válvulas desbalanceadas
0
2000
6000
8000
10000
12000
14000
4000
1000 2000D
EPTH
FTTV
D
TUBING PRESSURECASING PRESSURE
1500500 2500
DRAWDOWN
3000 3500
FBHP SIBHP
27 JGOct-2004
Artificial LiftSep 21st 2007
GAS inyectadoFluido producido
DESIGNCASING P.TO OPEN
REQUIREDCASING PTO CLOSE
AT SURFACE
VALVE # 1
VALVE # 2
VALVE # 3
DOME P.
1250 PSI
1310 PSI
1260 PSI
NOTE : ALL VALVES 3/16” R-20R = 0.038 1-R = 0.962
Pb = Pc (1-R) + Pt (R)
TUBING P.@ DEPTH
1050 PSI
640 PSI
360 PSI
1274 PSI
1236 PSI
1200 PSI 1194 PSI
Ejercicio
????????
????????
????????
Mecánica de las Válvulas balanceadas o parcialmente balanceadas
Balance de fuerzasPvo@Tv(Ab-As) + Pvo@Tv (Am-Av) =Pbt(Ab)
Cuando …Am = Av + As
Pvo@Tv = Pbt
Pvo@Tv(Ab-As) + Pvo@Tv (Av) =Pbt(Ab)
Cuando …Av= As
Pvo@Tv = Pbt
Mecánica de las Válvulas balanceadas o parcialmente balanceadas
Desventajas:• Construcción complicada y de mayor costo• Los mecanismos de balance se convierten en trampas de
suciedad y sólidos
Ventajas• Menor spread en las balanceadas• Permite inyectar volúmenes de gas mayores con un puerto de
inyección sin excesivo spread.
Factores importante en el mecanismo de las válvulas para válvulas operadas por presión de inyección
Efecto de la Presión de la tubería o del pozoRepresenta cantidad presión, en que la presión del casing se ve reducida. Factor de la Presión de la TP, P.P.E. or T.E.F.
De tal forma que la Pc se ve afectada por PPE
AbApAb
ApPPE
1
PPEFPpPbtPcAb
Ap *1
Factores importante en el mecanismo de las válvulas para válvulas operadas por presión de inyección
El spread en la válvula desbalanceadaEstá originado por el diseño y construcción de la válvula debido a la diferencia de áreas sobre las que actúan las presiones.
Spread = Pvo – Pvc
El spread en la válvula balanceada tiende a ser cero.
R
RPtPbSpread
1
Factores importantes en el mecanismo de las válvulas operadas por presión de inyección
Appc
Stpt Ab
Válvulas operada por presión de tubería o por fluido (PPO).
Casing
Tube
ría
t
cdvo
b
p
SR
Rppp
A
A
fuelledelÁrea
puertodelÁreaR
válvulalaabrirparaTPlaenPresión
1
Válvulas desbalanceadas con doble elemento de carga
Pvo= Presión de la válvula abiertaPd= Presión del domoSt = Presión del fuelleAb= Área del fuelleAp = Área del puerto
Ap
pt
AbSt
pc
Válvulas operada por presión de tubería o por fluido (PPO).
Casing
Tube
ría
RSpp
cierraválvulalacuallaaTPlaenPresión
tdvc 1
td
tro SR
Fpp
1
60@
Presión de apertura en el taller, Ptro
Válvulas operada por presión de tubería o por fluido (PPO).
Si la válvula se encuentra en la región de “throttling” la caída de presión a través del puerto acoplada con el efecto del resorte ocasionará una respuesta proporcional de la válvula al incremento o decremento de presión en la TP
Curva de comportamiento del paso de gas
Válvulas operada por presión de tubería o por fluido (PPO).
Cuando Pcasing = Ptp la válvula está abierta pero no hay flujo de gas.Una vez abierta la válvula esta cierra hasta que la presión por la TP disminuye.
Válvulas de DescargaVá
lvula
tipo
IPO
Válvu
la ti
po P
PO
Válvu
la ti
po d
e pr
esió
n re
gula
da
Válvulas de Orificio
• Válvula operante comúnmente.
• Siempre abierta – permite la inyección de gas cuando existe
una diferencial de presión positiva entre espacio anular y la
tubería de producción.
• La inyección es controlada por el tamaño del orificio.
• La válvula check previene que los fluidos del pozo entren a
la válvula y hacia el espacio anular.
Válvulas de Orificio. Dos tipos de orificio
Orificio de
bordes cuadrad
os
Perfil tipo
Venturi (Nova)
• Válvulas diseñadas para un volumen gas determinado en función de las presiones.
• Válvula check.
Válvulas de Orificio. Dos tipos de orificio
Resumen de clasificación de válvulas
Tipos de Válvulas
Aplicación
Construcción
Ciegas
Descarga
Orificio
Aplicaciones especiales
Balanceadas
Desbalanceadas
IPOPPOThrottling
CirculantesInyección de aguaInyección de químicos
Bordes cuadradosNOVA (Venturi)
EstándarIgualadoras
PROBLEM STATEMENT
Mandriles para Bombeo Neumático
• El mandril es una sección tubular que permite colocar la válvula a la profundidad deseada que permite el paso del gas desde el espacio anular, hacia la válvula de BN y después a la tubería de producción.
• Se instala en la tubería de producción, puede ser de:– Tipo convencional, donde la válvula va
enroscada externamente con un protector superior, para recuperar dicha válvula es necesario sacar la sarta de producción.
– Tipo bolsillo, donde la válvula es posible colocarla y recuperarla con línea de acero y la herramienta conocida como pateadora.
Mandriles para bombeo neumático
1. VálvulaCandadoMandril
Mandriles para bombeo neumático
Mandriles para bombeo neumático
Mandril Convencional
• La válvula se coloca externamente, por lo que es necesario sacar el aparejo de producción para cambio del asiento de las válvulas o del tipo de válvulas de descarga a válvula de orificio (bordes cuadrados o NOVA™
Mandriles para bombeo neumático
En función de los fluidos presentes en el pozo:• H2S, CO2 y Aromáticos• Materiales de construcción especiales
En función de las presiones presentes en el fondo del pozo:• Durante la terminación• Limpiezas y Estimulaciones
En función del tipo de pozo:• Vertical (Tubing less)• Desviado (Angulo de inclinación)• Horizontal (Profundidad de la sección horizontal)
Mandriles para bombeo neumático. Limitaciones Físicas.
Candados para válvulas recuperables.
Válvulas de 1” con mandriles serie KBM, KBMM, KBMG y KBG
Válvulas de 1 ½” con mandriles serie MMM, MMG, MMRG
Válvulas de 1 ½” con mandriles serie MMA
Herramienta para instalar y recuperar válvulas. “Kickover”
Candados para válvulas recuperables.
Relaciones matemáticas que aplican para Bombeo Neumático.
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Presión del gas con la profundidad
zT
ΔHg
γ0.01877
superfp
vp
0Δxg
gdPv
0wlwΔxc
g
g
cg2
2vΔ2
1 dPv
e
c1
2
Resoviendo para un gas real, suponiendo temperatura promedio:
Ec. de Balance de energía:
Para una columna estática, sin fricción ni trabajo realizado:ΔH
Relaciones matemáticas que aplican para Bombeo Neumático.
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
ΔH
Donde:
pv = Presión a la profundidad ΔH, psi
Psuperf = Presión en la cabeza del pozo, psi
gg = Densidad relativa del gas (aire = 1)
DH = Profundidad, pie
T = Temperatura promedio, °R
z = Factor de compresibilidad del gas, a Pprom y T
zT
ΔHg
γ0.01877
superfp
vp e
Relaciones matemáticas que aplican para Bombeo Neumático.
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Unloading Valve
Gas Lift Mandrel
Tubing
Operating Valve
Packer
Christmas Tree
Injection Choke
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
Árbol de Válvulas
Válvula de inyección
Válvula de descarga
Mandril
Tubería de producción
Válvula de operación
Empacador
ΔH
zT
DMVX
zT
DTDV
dddd
MVXzTqfA
XTDVApp
mg
vg
tocitoci
g
cic
0375.0
0375.0
1exp667
exp*
23
222
2
X
Modelo de Ikoku para un conducto anular :
El factor de fricción se calcula con la ecuación de Colebrook & White y el Número de Reynolds con la ecuación:
tocig
gg
dd
q
6.20105
ReN
Flujo de gas en orificios (Gas Passage)
• Flujo de gas a través de un estrangulador: Cook & Dotterwich (Craft, Holden & Graves)
qg = Caudal de gas a 14.7 psi y 60°F, MpcdCd = Coeficiente de descargaA = Área del estrangulador, pg2
p1 = Presión corriente arriba del estrangulador, psip2 = Presión corriente abajo del estrangulador, psig = 32.17 pies/seg2
k = Cp / Cv (Aproximadamente 1.31 para gas natural)gg = Densidad relativa del gas, (aire = 1)T = temperatura de entrada, °RR = p2 / p1 > Ro
Ro = Relación de flujo crítico
T
RRk
kgpAC
qg
kk
kd
g
12
1 125.155
1kk
o 1k2
R
Válvulas de Orificio de bordes cuadrados
La relación de flujo crítico para gas natural generalmente se presenta a: pt / pc = 0.55
Flujo crítico Flujo subcrítico
Válvulas de Orificio NOVA™ con perfil venturi
Válvulas de Orificio NOVA™ con perfil venturi
Gas de inyección
Orificio
Longitud
Pres
ión,
psi
0
1850
1000
1655
Orificio de bordes cuadradosPerfil Venturi
PROBLEM STATEMENT
Métodos de Diseño de Bombeo Neumático.
Espaciamiento Universal (Caída de presión constante de la presión de inyección) Factor de seguridad (Bias) Ptmin-Ptmax PERFLIFT
PROBLEM STATEMENT
Métodos de Bombeo Neumático. Ejercicio A
1. Dibujar una curva IPR/IPC para diferentes RGL’s (400:1 a 1500:1)
2. La cantidad de gas a inyectar para alcanzar los distintos gastos con las diferentes RGL’s.
3. Generar la curva de respuesta del sistema. Pwh=240psi RGA=400 Prof perf=8000ft PI=1.0bpd/psi SGgas=0.65 SGH20=1.07
API=35 T=150F TP=2 7/8 Ps=2200psi Pb=1800psi
PROBLEM STATEMENT
200 400 600 800 1000 1200 1400 16000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
IPR
Gasto, BPD
Pres
ion,
PSI
Métodos de Bombeo Neumático. Ejercicio A
PROBLEM STATEMENT
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 15000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000 IPR
Gasto, BPD
Pres
ion,
PSI
Métodos de Bombeo Neumático. Ejercicio A
PROBLEM STATEMENT
2825-ft
10,825-ft
2,050-psi300-psi
Métodos de Bombeo Neumático. Ejercicio A
PROBLEM STATEMENT
BPD/GLR 400 500 600 800 1000 1200 1500
100 2240 1950 1650 1150 900 850 800
400 1900 1600 1400 1200 1100 1040 1000
800 2050 1750 1550 1350 1250 1200 1150
1200 2100 1900 1650 1500 1400 1390 1250
Métodos de Bombeo Neumático. Ejercicio A
PROBLEM STATEMENT
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 15000
500
1000
1500
2000
2500
IPR/ OUTFLOW
GLR 400GLR 500GLR 600GLR 800GLR 1000GLR 1200GLR 1500
Gasto, BPD
Pres
ion,
PSI
Métodos de Bombeo Neumático. Ejercicio A
PROBLEM STATEMENTQgas=(RGL-RGA)*Q/1000[=] MSCFD
Para una GLR de 500, encontramos un gasto de 550BPD por lo que la cantidad de gas necesaria para dicha producción serian 55MSCFD
Métodos de Bombeo Neumático. Ejercicio A
PROBLEM STATEMENT
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 11000
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Curva de respuesta del sistema con BN
Inyeccin de gas, MSCFD
Gas
to, B
PD
Métodos de Bombeo Neumático. Ejercicio A
PROBLEM STATEMENTEspaciamiento universal de mandriles.
• TUBERIA PRODUCCION : 3.5” • GEOMOETRIA : Vertical Well• PRODUCCION ESPERADA : 2,000 bpd• CORTE DE AGUA : 95 %• API : 35°• AGUA S.G. : 1.08• GAS S.G. : 0.65• PROFUNDIDAD EMPACADOR : 9300 FT• EXTREMO TP : 9500 FT • MID PERF : 10,000 FT• PRESION CABEZA TP : 150 psig• PRESION ESTATICA : 2,800 psig• PI : 5 stb/d/psi• FORMACION RGL : 150:1• PRESION KICKOFF : 1,400 psig• PRESION DE INYECCION : 1,200 psig• GAS DISPONIBLE : 2.0 MMSCF/D• TEMPERATURA @ PERF : 210° F• TEMPERATURA @ SUPERFICIE : 70° F• TEMP. FLUYENTE @SUPERFICIE :120 ° F• GRADIENTE FLUIDO CONTROL : 0.465 psi/ft
• DIBUJAR…1. Línea Mid-Perf 2. Línea empacador3. Ps4. Gradiente estático desde Ps5. Presión de inyección6. Presión Kick-Off7. Pws (calculada del PI)8. Gradiente fluyente de pozo9. Punto mas profundo de
inyección10. Presión en cabeza11. RGL arriba de la inyección
Métodos de Bombeo Neumático. Ejercicio B.
Mid Perfs (10,000 ft)Packer (9,300 ft)
SBHP (2,800 psi)
Static Gradient (0.465 psi/ft)Flowing Gradient
(GLR (150:1)
Injection Gas (1,200 psi)
Kick-Off (1,400 psi)
Deepest Inj. Point (6,700 ff)
FWHP(150 psi)
GLR (600:1)
FBHP (2,400 psi)
Min DP(150 psi)
Draw Down
Mid Perfs (10,000 ff)Packer (9,300 ff)
SIBP (2,800 psi)
Injection Gas (1,200 psi)
Kick-Off (1,400 psi)
FWHP(150 psi)
FIBP (2,400 psi)
First Inj. Point (3,000 ff)
Second Inj. Point (4,700 ff)
Third Inj. Point (5,900 ff)Fourth Inj. Point (6,500 ff)Deepest Inj. Point (6,700 ff)
No Design Bias
Mid Perfs (10,000 ft)Packer (9,300 ft)
SIBP (2,800 psi)
Injection Gas (1,200 psi)
Kick-Off (1,400 psi)
FWHP(150 psi)
FIBP (2,400 psi)
First Inj. Point (3,000 ft)
Second Inj. Point (4,700 f)t
Third Inj. Point (5,900 ft)Fourth Inj. Point (6,500 ft)Deepest Inj. Point (6,700 ft)
Ambient TemperatureProduction Tem
perature
Unloading Temperature
PROBLEM STATEMENT
Espaciamiento universal de mandriles con factor de seguridadCaída de presión constante de la presión de inyección
PD (MIN) = PPEF x 100psi + SFValve OD (in)
Port Size (in)
SF (psi)
5/8
1/8 10
5/32 15
3/16 20
1
1/8 5
3/16 10
1/4 15
5/16 20
1-1/2
3/16 5
1/4 10
5/16 15
3/8 20
7/16 25
PD (MAX) = 20psi +PPEF x 200psi
PROBLEM STATEMENT
Método IPO Ptmin/Ptmax
PD = (PPEF x (Ptmax – Ptmin))+ SF(Optional)
Mid Perfs (10,000 ft)Packer (9,300 ft)
SIBP (2,800 psi)
Injection Gas (1,200 psi)
Kick-Off (1,400 psi)
FWHP(150 psi)
FIBP (2,400 psi)
First Inj. Point (3,000 ft)
Second Inj. Point (4,700 f)t
Third Inj. Point (5,900 ft)Fourth Inj. Point (6,500 ft)Deepest Inj. Point (6,700 ft)
Ambient TemperatureProduction Tem
perature
Unloading Temperature
PtmaxPtmin
Mid Perfs (10,000 f)tPacker (9,300 ft)
SIBP (2,800 psi)
Injection Gas (1,200 psi)
Kick-Off (1,400 psi)
FWHP(150 psi)
FIBP (2,400 psi)
First Inj. Point (3,000 ft)
Second Inj. Point (4,700 ft)
Third Inj. Point (5,900 ft)Fourth Inj. Point (6,500 ft)Deepest Inj. Point (6,700 ft)
Ambient TemperatureProduction Tem
perature
Unloading Temperature
GLR (600:1)
PROBLEM STATEMENT
Cálculo de presión en el banco de calibración
Factor de corrección por temperatura
ΔP inyección
Presión en el domo de la válvula Presión en el domo de la
válvula a condiciones estándar
Presión en el banco de calibración
Factor de efecto de la presión de producción
Optimización Gas Lift. Diseños y DiagnósticoSchlumberger
Recopilación de resultados, Supervisión y Visualización
Validación de información y Actualización del Modelo
Diagnóstico Optimización
Un pozo Conjunto de pozos Modelo de RED
Análisis NodalCurva de del sistema
Condición de las válvulas Actualización de las curvas de respuesta del sistema
Optimización Gas Lift. Diagrama de flujo
INICIOInformación de pozo• Recepción• Validación
Modelo de pozo• Pipesim• Design Pro
Sensibilidad Parámetros• Gas inyectado
• Presión de inyección• Estrangulador
• Presión del sistema• Punto de inyección• Tipo de válvula
Generación del Reporte de Análisis Conclusiones
Recomendaciones• Corto• Mediano• Largo Plazo
Cambio o Mantenimiento Equipo y accesorios
FIN
Instalación de equipos y accesorios
Superficie y fondo
Schlumberger
Optimización Gas Lift. Información de Pozo
• Estado Mecánico actual• Historia de producción, Aceite, Gas y
Agua.• Historia de presiones en superficie, Ptp,
Pld, Estrangulador.• Histórico y tendencia de la Pws• Registros de presión de fondo por
estaciones, Pwf• Registros de temperatura de fondo
continuos, Twf• Propiedades de los fluidos• Estudio PVT
Schlumberger
Optimización Gas Lift. Modelo del PozoSchlumberger
Optimización Gas Lift. Sensibilidad de parámetrosSchlumberger
0
100
200
300
400
500
600
700
0 1 2 3 4 5
Gas
to, b
od
Gas, MMpcd
Pozo Samaria 99. Sistema de BNC.
50%
60%
70%
80%
90%
AFOROS 2010
Optimización Gas Lift. Solución a las RecomendacionesSchlumberger
Cambio en el gasto de inyección
Actuador Eléctrico
Línea de BN
Línea de producción
Optimización Gas Lift. Solución a las RecomendacionesSchlumberger
Cambio en la presión de inyección Si existen limitante entonces: Cambio del tipo de válvula.
Optimización Gas Lift. Solución a las RecomendacionesSchlumberger
Profundidad de inyección (Tubería flexible)
Empacador superior
Tubo espaciador
Mandril con
Válvula
Tubo espaciador
Empacador inferior
Ancla mecánica
Ancla mecánica
Optimización Gas Lift. Solución a las Recomendaciones.Mandriles Pack off Schlumberger
Profundidad de inyección (Puncher)
A.V. 3 ½” 11X7 1/16” 10M PSL 3 FIP/EPN
48 M
964 M
5”
30”
BL 7”
20”
5800 M
13 3/8” 2986 M
9 7/8”
5650-5680 M
4498 M
2865 M
INICIO DESV. A 4100 M
EMP 7” 4781 M
7” 5016 M
5055-5083 M
ANOMALIA 5096 M
BL 5” 4802 M
7” 341 M
4755 M
4748 - 4750 MPunchers
Optimización Gas Lift. Adquisición y Transmisión de datos de fondo. LiftWatcher Schlumberger
Optimización Gas Lift. Adquisición y Transmisión de datos de superficie Schlumberger
Presión deSuperficie , Ptp, Pcas
Temperatura deSuperficie , Ptp, Pcas
Medición del Gas de inyección
Adquisición de datos
Transmisión de la información