Plumger Lift Informe

15PRODUCCION PETROLERAII COMANDO DE INSTITUTOS MILITARESEscuela Militar deIngeniera Mcal. Antonio Jos de SucreBOLIVIATEMA:PLUNGER LIFT1. INTRODUCCINLa implementacin de un sistema artificial en los campos petroleros, a ido incrementandocon el paso del tiempo en nuestro pas ! en el mundo, este tipo de sistema se aplica con lafinalidad de mantener ! optimi"ar la produccin en los campos #ue an llegado a su atapade madure".La com$inacin de un sistema de $om$eo neum%tico intermitente con eluso de pistn&ia'erosindudaasidouna$uenaalternati&aparalarecuperacindepetrleo!gasalrededor del mundo.En los po"os maduros de gas, la acumulacin de fluidos en el po"o puede impedir ! enocasiones detener la produccin de gas. El flu'o de gas se mantiene mediante laeliminacin de l#uidos acumulados a tra&s del uso de una $om$a o con tratamientos derecuperacin, tales como limpie"a, en'a$onando o &entilando a la presin atmosfrica.La instalacinde un sistema de $om$eo neum%tico es una alternati&a renta$le paralaeliminacin de l#uidos. Los sistemas de $om$eo de ele&acin tienen el $eneficio adicionalde aumentar la produccin, as como reducir significati&amente las emisiones de metanoasociadas a las operaciones de purga. (a! slo unos pocos estudios so$re po"os operando con )om$eo *eum%tico Intermitentecon +istn ,ia'ero. -ue en ./0123 se lle& a ca$o una in&estigacin sistem%ticae4perimental de $om$eo neum%tico intermitente con ! sin em$olo. -ue conclu! #ue elusodeunm$olodeele&acinaumentalaeficiencia!reduceel l#uidodereser&a.5am$in encontr #ue un m$olo con un agu'ero a tra&s de la "ona centro tiene un efectom%s positi&o en la eficiencia de la ele&acin.(ern%nde" et al. ./0063 desarrollaron el marco para com$inar los datos de la$oratorio ! decampoparapro$ar!a'ustarlosmodelostericossencillosnecesariosparaanali"arell#uido de reser&a en el $om$eo neum%tico intermitente con m$olos. En su estudio, losautores reconocen la relacin entre la &elocidad de ascenso delm$olo ! ell#uido deretroceso.7acn et al. ./0023 presentan un modelo mecanicista ! un mtodo numrico para predecir! optimi"arlas instalaciones del $om$eo neum%tico intermitente asistido por un m$olo. Elalcance de su tra$a'o fue anali"ar las interacciones entre las diferentes fases .acumulacinde fluidos del !acimiento en el po"o, aumento de la presin en el espacio anular, m$olo8li#uidoaumentodelapega, laproduccindel#uidoenlalneadeflu'o3enel ciclocompleto de produccin. +ara modelar las interacciones, se consideran par%metrosimportantes como la presin del!acimiento, elgasto, la tu$era ! las caractersticas delnea de flu'o, presin de in!eccin disponi$le, la in!eccin en superficie del estranguladorde dise9o, el dise9o ! rendimiento de las &%l&ulasdel $om$eo neum%tico.CONSTRUIRPARAINTEGRAR, LOIMPOSIBLEREALIZARING.PETROLERA15PRODUCCION PETROLERAII Los resultados o$tenidos de este estudio #ue se reali" en una fase posterior del pro!ectose informaron en una pu$licacin posterior .7acn et al., /00:3.2. OBJETIVOS2.1 OBJETIVO GENERALEl +lunger Lift .)om$eo neum%tico3 se a con&ertido en una alternati&a de le&antamientoartificial ampliamente aceptada ! econmica, so$re todo en alta ; po"os ratio .n sistema +lunger Lift .$om$eo neum%tico3 es un mtodo de le&antamiento artificial delicuefaccin de un po"o de gas natural. >n m$olo se utili"a para eliminar loscontaminantes de los po"os productores de gas natural, como el agua .en , nie$la, o seforma ielo l#uido3 , arena , aceite ! cera.3. MARCO TEORICO DE PLUNGER LIFT.3.1 PRINCIPIO DE OPERACINEl sistema +lunger Lift es una forma de le&antamiento artificial $asado en un mtodo decierre ! apertura del po"o en superficie con el fin de utili"ar la energa del !acimiento paraproducir los l#uidos acumulados en el po"o mediante un plunger o pistn #ue act?a comounainterfacesolidaentreel ni&el del#uido!gasdele&antamiento. El pistnesunarestriccin #ue permite el paso de gas alrededor de este por efecto del slip alcan"ando&elocidades superiores a la &elocidad crtica del l#uido con el fin de minimi"ar el l#uido#ue se regresa alrededor del plunger.El ciclocomien"aconunperiododecierreconel findepermitir#ueelpo"oacumulesuficiente presin en el espacio anular es as como una de las &%l&ulas de control laterales#ue controla el pa"o de fluido a los tan#ues de almacenamiento se cierra mediante unmotor para detener el flu'o a tra&s de la tu$era de produccin. La ca'a del $umper ! el catcer en el ca$e"al del po"o alo'an el plunger #ue cae li$remente de$ido al efecto de lagra&edad a tra&s del tu$ing. >na &%l&ula a$ierta en elplunger permite elpaso de fluido a tra&s de lmientras caeastallegaral fondodel po"o. 7uandoestosucedeel plungeracecontactoconunapie"a en el fondo .)umper Spring3 #ue cierra la &%l&ula, esto genera #ue la presin en elfondo del po"o aumente progresi&amente ! permite #ue se acumule agua ! aceite encimadel plunger.@espus de #ue se genera la restauracin de la presin asta determinado &alor la &%l&ulaensuperficiesea$re. Latransferenciar%pidadegasdesdeel casingacialatu$eraadem%s del gas pro&eniente de la formacin, genera una alta &elocidad instant%nea #uegenera una cada de presin a tra&s del pistn ! el l#uido. El diferencial de presin #ue se genera a tra&s de la &%l&ula del plunger lift ace #ue este&ia'e asta la superficie a una &elocidad desde :AA asta /AAA pies por minutodependiendo de la forma en la cual este configurado el cocBe, de la carga del fluido ! delapresinenfondo. Mientrasel plunger sedespla"aaciaarri$apor efectodelarestauracin de la presin, el fluido por encima del plunger es empu'ado acia lasuperficie. En realidad con este procedimiento se est% sue&eando el po"o en diferentes inter&alos detiempo.7uando el po"o es productor de aceite o contiene un gas d$il la llegada delplunger asuperficieacti&aunsensor controladomagnticamente#uecierrainmediatamentela&%l&ula anteriormente mencionada con el fin de conser&ar el gas presente en la formacin! en la tu$era de produccin para utili"arlo en el siguiente ciclo. CONSTRUIRPARAINTEGRAR, LOIMPOSIBLEREALIZARING.PETROLERA15PRODUCCION PETROLERAII >na &e" el plunger llega al c%tcer se detiene por un instante para repetir nue&amente elciclo asta cuando la presin ! la configuracin del sistema de le&antamiento lo permita.3.2 DESCRIPCIN DEL SISTEMAEl principio de funcionamiento del sistema de )om$eo *eum%tico Intermitente con +istn,ia'ero consiste en aumentar la presin anular mediante la in!eccin de gas en el espacioanular entre la tu$era ! la tu$era fle4i$le, ! luego soltarlo para le&antar el lingote l#uido !el m$olode latu$erafle4i$le.Elrendimientodel $om$eoneum%ticointermitenteconpistn &ia'ero depende, entre otras cosas, del gasto de in!eccin de gas ! la presin, laterminacin del dise9o del po"o, la cada del pistn ! las al"as de la &elocidad.Elo$'eti&o principalde este sistema es Implementar una metodologa para aumentar laeficiencia del sistema de e4traccin na particularidad operati&a es #ue este tipo de po"os se aoga durante un periodo decierre prolongado, contrariamente a lo #ue ocurre con los po"os netamente gasferos, endonde el aogue se produce durante el periodo de fluencia, cuando disminu!e la &elocidaddegas, causandolaacumulacindel#uidosenel fondo. Enlospo"osendondeseproducen !acimientos de petrleo ! gas simult%neamente, los pro$lemas de aogue sede$en a las diferentes presiones est%ticas de las capas. >na metodologa operati&a para arrancar po"os aogados es producir los po"os a tra&sdel espacio anular durante un periodo de tiempo, esto fa&orece la produccin de las capassuperiores de gas, #ue a su &e" disminu!en la contrapresin de las inferiores #ue de estamaneracomien"aaaportar nue&amenteamedida#ueseleremue&elacolumnadel#uido. Luego de un par de das, con el po"o descargado ! produciendo por el 7asing, eltu$ing comien"a a acumular presin de gas, de$ido a #ue funciona como un separador. Esa cuando nue&amente se pone en funcionamiento el +L, &ia'ado a tra&s del tu$ing.@entro de los pro$lemas m%s comunes est%nC I =oturas en el tu$ing I +rdidas en &%l&ula neum%tica originadas por erosin del asiento. I *o apertura de la &%l&ula neum%tica por $a'a presin en el gas de instrumento a causade la formacin de idratos o presencia de l#uido.I Mal funcionamiento en los sensores de presin. I +ro$lemas en el sensor de arri$o, imposi$ilitando el comien"o del afterfloH de$ido a unano deteccin del pistn. I *o arri$o del pistn por e4cesi&o desgaste del mismo. 4.3 TIPO DE PISTONESLospistonescon&encionalesre#uierendeuntiempodecierrede6AaMAminutos,dependiendode la profundidad, del tipo de pistn, de la lu" entreel pistn ! el tu$ing ! dela &iscosidad del fluido. La &elocidad de descensopromedio de este tipo de pistn es de/:A K :AA pies8min. @entro de esta categora se encuentran, pistones con almoadillas e4pandi$les, ranuradospara limpie"a, de fi$ra, de sello tur$ulento, etc.+istn con&encional de almoadillas+resenta e4celentes propiedades de sello es el denominado )eaufle4, #ue se caracteri"apor tener un anillo de sello por de$a'o de las almoadillas #ue reduce el pasa'e del gas. Lasuperficiedelasalmoadillasesma!or encomparacinconladeotrospistonesdelmismo tipo, ofreciendo un %rea de contacto m%s grande con el di%metro interior del tu$ing.Ftra &enta'a competiti&a es #ue las almoadillas se e4tienden m%s en la direccin a4ial,deri&ando en una fuer"a ma!or contra las paredes deltu$ing. Este tipo de pistn tieneaplicacinenpo"osmarginales, endondeun+lungercon&encional !anofunciona, odico en otras pala$ras, es el pistn #ue utili"a el gas de le&antamiento de la forma m%seficiente. CONSTRUIRPARAINTEGRAR, LOIMPOSIBLEREALIZARING.PETROLERA15PRODUCCION PETROLERAII Se a utili"ado e4itosamente en po"os con un caudal de gas inferior a :AAA m68d con unpromedio de JA &ia'es por da.+istn de fi$ra Se utili"a en po"os con pro$lemas de arena, al no tener pie"as m&iles se alarga la &ida?til ! see&ita la a$rasin del pistn de$ido a #ue el sello no es metal;metal sinometal;fi$ra. Ftrocampodeaplicacinimportanteesenpo"os#ueposeendefectosensudi%metro interno, este tipo de pistn se adapta a la forma interna del tu$ing sin perdercapacidad de sello. ;Los pistones con $! pass de Dlu'o 7ontinuo =epresentanuncasointermedioentreel +L 7on&encional !el +acemaBer,me'orandonota$lemente la &elocidad de cada en el l#uido .desde :AA ft8min a /2AA ft8min3 ! con lacapacidad adicionalde caer a contraflu'o de una produccin de gas inferior a los :AAAm68d. Esto conduce a un menor tiempo de cierre para permitir #ue el pistn caiga ! porende a una ma!or frecuencia de &ia'es diarios. El pistn es ueco ! tiene una 'aula con$ola de retencin ! $!pass. El comportamientodelos pistonesenlacarreradescendente, principalmentese&eafectado por la &elocidad del mismo en el medio l#uido, de$ido a esto ?ltimo serecomiendasuusoenpo"osconfluido&iscoso, con$uenpotencial deproduccindel#uido, en po"os profundos ! en a#uellos #ue no re#uieren un tiempo de cierre adicionalpara acumular energa de presin. 4.4 CONTROLADORESLoscontroladorescon&encionalesde+lunger Lift tra$a'anpor presin!8otiempo, elusuario puede fi'ar el tiempo de cierre para permitir #ue el pistn alcance el fondo ! para#uetengalaenergadele&antamientonecesariaotam$inpuedefi'ar lapresindecasing a la #ue se #uiere a$rir el po"o, asegurando un tiempo mnimo #ue permite llegarcon el pistn al fondo.Elconcepto de controladores Autoa'usta$les se $asa en elseguimiento continuo de la&elocidad de ascenso del pistn, este dispositi&o electrnico tiene un algoritmo matem%ticointerno #ue $%sicamenteautoa'usta el tiempode cierre SutIn! el de AfterfloH paramantener la &elocidad del pistn dentro de una &entana predefinida.=especto al tiempo de afterfloH, es necesario definir un minino con el o$'eti&o de #ue elpistn no realice &ia'es sin l#uido ! deteriore las instalaciones desuperficie por no tenerl#uido#ueamortigNelallegadadel pistnasuperficie. Estepar%metrotam$inde$etener unlmitesuperior paranode'ar acumular unae4cesi&acantidaddel#uido#uepueda llegar a pro&ocar un no arri$o ! un posterior aogue. +araasegurar un$uenfuncionamientodel sistemasereali"ael seguimientodeuna&aria$le denominada Dactor de 7arga #ue se calcula de la siguiente maneraCEnlapr%ctica, dico&alornode$erasuperarel JAK:AOparaaseguraruncorrectofuncionamiento del sistema.4.5 TECNOLOG"A PACEMA#ER CONSTRUIRPARAINTEGRAR, LOIMPOSIBLEREALIZARING.PETROLERA15PRODUCCION PETROLERAII El +acemaBer fueoriginalmentedise9adoparaterminacionescontu$osdedi%metroreducido!enpo"os#uetienenpacBer. Lospistonescon&encionalesoperanme'or,cuandoel espacioanular .tu$ing8 casing3 est%disponi$leparaacumular energadepresin de$ido a #ue ste act?a como un gran separador durante el periodo de cierre. Sio$ser&amosenlaDigurasiguiente, dondesemuestrala=elacin