Exposicin Levantamiento Artificial I

INTRODUCCINUn sistema de levantamiento artificial (SLA), es un mecanismo externo a la formacin productora que se encarga de levantar crudo desde la formacin a un determinado caudal, cuando la energa del pozo es insuficiente para producirlo a flujo natural o bien cuando la tasa de produccin es inferior a la deseada. Los sistemas de levantamiento artificial son el primer elemento al cual se recurre cuando se desea incrementar la produccin en un campo, ya sea para reactivar pozos que no fluyen o para aumentar la tasa de flujo en pozos activos. 2. TIPOS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL De forma general, los mtodos de levantamiento artificial pueden ser clasificados en las siguientes dos categoras: Mtodos que modifican propiedades fsicas de los fluidos del pozo (Por ejemplo reduccin de densidad). Mtodos que aplican la accin de una bomba para suministrar energa externa al sistema. Cada sistema de levantamiento tiene un principio de funcionamiento diferente, y por lo tanto una serie de caractersticas y rangos de operacin propios, los cuales, deben ser debidamente identificados como una base previa para la correcta seleccin del sistema de levantamiento ms adecuado para determinado proyecto. 2.1. LEVANTAMIENTO ARTIFICIALES CONVENCIONALES * DEFINICION. Son aquellos que poseen una aplicacin comn en la industria petrolera, ya que son los ms utilizados en la produccin de crudo actualmente.Los sistemas de levantamiento tambin pueden ser clasificados como convencionales como Gas Lift, Bombeo Mecnico, Bombeo Electro sumergible (ESP), Bombeo por cavidades progresivas (PCP), y Bombeo Hidrulico, y no convencionales, como el Plunger Lift, Chamber Lift, RECOIL, y sistemas combinados.*CARACTERSTICAS GENERALES.EL mtodo de levantamiento artificial ms utilizado es el bombeo mecnico. Si bien las bombas de varillas son fciles de operar, y en general tienen un costo inferior al de otros mtodos de levantamiento, resultan menos eficaces y poseen menor capacidad de bombeo que otros mtodos, especialmente en pozos que producen con altas relaciones gas-lquido, a travs de tubera de produccin pequea o dese grandes profundidades.Otro de los mtodos de levantamiento artificial es el mtodo que utiliza bombas de cavidad progresiva (PCP, por sus siglas en ingles). Comparadas con otros mtodos de bombeo, las PCPs resultan menos costosas, ms confiables, son menos afectadas por los slidos producidos, arena de formacin y depsitos de incrustaciones y demuestran ser ms eficientes, en lo que respecta a volumen, que las bombas de varillas.Cuando se cuenta con un suministro de gas natural y un sistema de compresin, se selecciona normalmente el mtodo de levantamiento artificial por gas por su flexibilidad y adaptabilidad y por la facilidad de reemplazo del equipo asociado utilizando lneas de acero, los sistemas de levantamiento artificial por gas son resistentes a los slidos producidos y resultan ideales para pozos con alta relacin gas/petrleo (RGP) Y pozos de gran inclinacin. No obstante. Los beneficios de este mtodo se reducen a medida que a las presiones del yacimiento se aproximan a los niveles de abandono, generando a veces la necesidad de emplear un mtodo de levantamiento artificial diferente durante las ltimas etapas de produccin de los campos petroleros.

ILUSTRACIN 1: USO DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL ALREDEDOR DEL MUNDODespliegue de mtodos de levantamiento artificial en todo el mundo. Las bombas de varillas representa sin dudas el mtodo de levantamiento artificial ms comn utilizado en la actualidad, bajo el impulso de la gran cantidad de pozos situados en los campos marginales de Amrica del Norte.Los sistemas de bombeo elctrico sumergible son desplegados en un 60% de los pozos que requieren mtodos de levantamiento artificial diferentes al bombeo mecnico. Rusia actualmente utiliza ms BES que cualquier otro pas. No obstante, a medida que maduren los campos petroleros de todo el mundo, se espera un crecimiento significativo del empleo de los sistemas BES, dado su gran versatilidad y sus mayores capacidades volumtricas.

BOMBEO MECNICO (BM) Es el mtodo de levantamiento artificial ms usado a nivel mundial en la actualidad debido a su practicidad, facilidad de operacin, optimizacin y workover. Caractersticas: Varias alternativas para la fuente de poder. Confiabilidad y bajo mantenimiento, altas temperaturas. Alto valor residual del equipo en superficie. Facilidad para ajustar la tasa en superficie. Operacin, anlisis sencillos y fcil reparacin tcnica

BOMBEO ELECTRO SUMERGIBLE (BES) Se considera un mtodo de levantamiento artificial que utiliza una bomba centrfuga ubicada en el subsuelo para levantar fluidos aportados por el yacimiento desde el fondo del pozo hasta la estacin de flujo Caractersticas: Permite levantar volmenes extremadamente altos sin dificultad y a bajos costos. Elevado aporte de energa al fluido Presenta alta eficiencia (70%) El sistema no se ve afectado por la desviacin del pozo Buena recoleccin de datos e informacin relacionada Tasas de produccin elevada Sistema fcil de controlar No ocupa grandes espacios en superficie, aplicable en plataformas costa afuera

GAS LIFT Completa el proceso de flujo natural al aadir gas al fluido de perforacin, reduciendo la densidad del fluido, y por lo tanto la cabeza hidrosttica de la columna a levantar.Normalmente se emplea un sistema cclico cerrado en el que el gas del separador es sacado, re comprimiendo y regresa al pozo Caractersticas: Sistema seguro de operar. Fcil de obtener presiones y gradientes en profundidad. Muy flexible, se puede convertir de flujo continuo a intermitente. Relativamente insensible a la corrosin. Requiere de poco espacio en la superficie. Presenta alta tolerancia a los slidos. No es problema en pozos con empuje a gas.

CAVIDADES PROGRESIVAS Este mtodo consiste en el desplazamiento positivo de un volumen, ocasionado por una diferencia de presin producto de la transformacin de la energa cintica en potencial cuando se combina el movimiento longitudinal a lo largo del mismo.Caractersticas: Alta tolerancia a la produccin de slidos. Buena energa energtica. Bajos costos capitales y de operacin. Buen manejo de fluidos viscosos. Bajo perfil en superficie. Fcil instalacin a largo plazo. Instalacin sencilla y operacin silenciosa.

BOMBEO HIDRAULICO (BH) Su potencia es transmitida durante un fluido presurizado que es inyectado a travs de la tubera, conocido como fluido de potencia, acta como un transformador para convertir la energa del fluido a energa potencial.Los fluidos de potencia ms utilizados son agua y crudos livianos que pueden provenir del mismo pozo. No necesita de taladro para remover el equipo el subsuelo Puede ser utilizados en pozos desviados, direccionales y sitios inalcanzables Pueden manejar bajas concentraciones de arena Su flexibilidad es buena a excelente *TIPOS DE LEVANTAMIENTOS ARTIFICIALES CONVENCIONALES. GAS LIFTLos dos sistemas bsicos de levantamiento con gas lift son levantamiento continuo y levantamiento intermitente.El principio de operacin de levantamiento continuo es la inyeccin de gas a travs de la ms profunda de una serie de vlvulas GLVs (Gas lift Valve) ubicadas a lo largo de una tubera de produccin; el efecto de este gas inyectado es el de disminuir la densidad de los fluidos producidos permitindole llegar hasta superficie con la tasa de produccin deseada. Este sistema es una prolongacin del flujo natural del pozo.Como su nombre lo indica en el levantamiento intermitente la inyeccin ocurre durante un cierto intervalo de tiempo y despus se detiene. Despus de que cierto periodo de tiempo ha transcurrido se repite la inyeccin y comienza de nuevo el ciclo.Un esquema tpico de gas lift puede ser observado en la figura.El gas de levantamiento es bombeado generalmente por el anular del pozo e inyectado en el tubing a travs de una vlvula de gas lift (Gas lift valve, GLV). En algunos diseos de pozo, el gas es suministrado a travs del tubing, recuperando la produccin a travs del anular o bien de un segundo tubing el cual puede ser concntrico o paralelo al tubing de suministro.

ILUSTRACIN 2: ESQUEMA TPICO DE GAS LIFT

Con el fin de alcanzar la mxima reduccin de cabeza hidrosttica, el punto de inyeccin de gas debe estar ubicado a la mayor profundidad disponible. Una excepcin para esta regla est en los casos en los que la presin de tubera de produccin excede la presin de saturacin del gas bajo condiciones de circulacin. En estos casos el gas inyectado se disolvera en el lquido producido, y de esta forma, perdera su habilidad para reducir la densidad de la columna de fluidoEn pozos con bajo ndice de productividad, el gas lift continuo no puede ser implementado ya que la afluencia del pozo se dificulta debido a la presin de operacin del sistema. En estos casos el levantamiento intermitente puede ser ms eficiente. El levantamiento intermitente opera cerrando el suministro de gas para permitirle al pozo fluir hacia el cabezal de produccin. Solamente cuando ha entrado suficiente lquido en la tubera, se abre el suministro de gas y se produce un bache de lquido. Esto puede ser mucho ms eficiente bajo estas condiciones de pozo que el gas lift continuo.

BOMBEO MECANICOEl levantamiento por bombeo mecnico es el sistema ms empleado en el mundo. Este sistema consiste en el levantamiento del fluido a travs de una sarta de varillas las cuales son movidas por la transmisin de potencia de una bomba reciprocante con dos vlvulas cheque (una viajera y la otra estacionaria).Bsicamente, el equipo de levantamiento artificial para bombeo mecnico consta de los siguientes componentes:El levantamiento del crudo se realiza mediante la accin de las bombas de subsuelo, las cuales son accionadas por la sarta de varillas que les transmiten la potencia requerida, generada en superficie. Estas bombas consisten esencialmente de un pistn dentro de un barril con vlvulas de entrada y salida de fluido, y pueden ser de accin simple o de accin doble. Las bombas de accin simple son usadas generalmente en combinacin con sistemas de empuje mecnico, mientras que las de accin doble se emplean con mayor frecuencia con sistemas de empuje hidrulico.

ILUSTRACIN 3: . ESQUEMA TPICO BOMBEO MECNICO

BOMBEO ELECTROSUMERGIBLEEl principio de este sistema de bombeo es la operacin basada en la operacin continua de una bomba centrifuga multietapa cuyos requerimientos de potencia son suministrados por un motor elctrico de induccin, alimentado desde la superficie a travs de un cable de potencia por una fuente de tensin primaria. Una vez se transforma la tensin primaria la energa requerida es transmitida a travs del cable de potencia hasta el motor de subsuelo desde el transformador. El motor genera la fuerza para que transmita a la bomba, compuesta por etapas cada una de las cuales consta de un impulsor que rota y difusor estacionario los cuales imparten un movimiento rotacional al lquido para llevarlo hasta superficie.

ILUSTRACIN 4: ESQUEMA TPICO BOMBEO ELECTROSUMERGIBLEBOMBEO POR CAVIDADES PROGRESIVASSu operacin est basada en la accin continua de una bomba de cavidades progresivas estilo tornillo sin fin, cuyos requerimientos de potencia son suministrados por un motor elctrico de superficie o subsuelo. Cuando el motor est ubicado en la superficie la transmisin de energa a la bomba se da a travs de un eje y/o varillas que comunican el motor y la bomba desde la superficie hasta el subsuelo. Pero cuando el motor esta en el fondo, se lleva un cable desde superficie el cual les proporcionara la energa al motor para que opere y mueva la bomba.

ILUSTRACIN 5: CONFIGURACIN INTERNA DE UNA BOMBA DE CAVIDADES PROGRESIVAS

La bomba est compuesta por un rotor (tornillo sin fin) y un estator (camisa). El rotor gira dentro del estator formando cavidades que progresan desde el extremo de succin hasta el extremo de descarga de la bomba que, ayudado por el sello continuo entre las hlices del rotor y el estator mantienen el fluido en movimiento permanente, a una velocidad fija directamente proporcional a la velocidad de rotacin de la bomba.BOMBEO HIDRULICOEl bombeo hidrulico genera y transmite energa mediante el Fluido Motriz, grfico 3.5, para llevar los fluidos del yacimiento a superficie, el cual es inyectado a presin al pozo por una unidad de potencia, el fluido motriz puede ser petrleo producido o agua tratada. En cualquier caso han sido sometidos a un proceso natural de separacin de gas, agua y sedimentos y sujetos a un perodo de asentamiento y limpieza mediante almacenamiento, productos qumicos, filtros, etc. El tratamiento se efecta en un sistema de tanques diseados para el efecto. De estos tanques se enva el fluido motriz a la succin de las bombas reciprocantes, que normalmente son del tipo triplex verticales y cuya caracterstica principal es proporcionar un volumen reducido, pero a una presin considerable. La bomba inyecta a presin el fluido motriz hacia el cabezal de distribucin, donde se regula en funcin del volumen o de la presin requerida en cada pozo. Ya en el pozo, el petrleo pasa a travs de una vlvula de cuatro vas que permite controlar la direccin del flujo; el fluido motriz circula hacia abajo haciendo operar la unidad de bombeo y retorna a la superficie ya sea mezclado con el petrleo producido, si se trata de un circuito abierto, o bien a travs de una tubera adicional en el caso de un circuito cerrado.

ILUSTRACIN 6: SISTEMA DE BOMBEO HIDRULICO

Al mencionar los sistemas de inyeccin del fluido motriz, se ha mencionado dos formas de inyeccin: una en un circuito abierto y otra en un circuito cerrado. Ambos sistemas son iguales en el manejo del fluido motriz desde los tanques de almacenamiento hasta la unidad de bombeo, pero difieren en la forma en que el fluido motriz retorna a la superficie despus de haber operado la unidad, grfico 3.6.CIRCUITO ABIERTOLa aplicacin de este sistema es la ms sencilla y econmica. En este sistema, el fluido motriz retorna a la superficie mezclado con el petrleo producido, ya sea por la tubera de descarga o por el espacio anular de las tuberas de revestimiento, produccin o inyeccin, dependiendo del equipo de fondo que se tenga. CIRCUITO CERRADOEste sistema es el mtodo ms completo que existe en la actualidad. En el cual, el fluido motriz retorna a la superficie, independientemente del petrleo producido, fluyendo nuevamente hasta el tanque almacenador y formando un circuito cerrado. Esto se logra por medio de una tubera adicional que va alojada en un dispositivo mecnico llamado Cmara de Fondo, instalado en el fondo del pozo.

ILUSTRACIN 7: SISTEMAS DE OPERACIN

Los sistemas de bombeo hidrulico se dividen en dos clases de acuerdo al tipo de bomba de subsuelo: tipo pistn y tipo jet.

*APLICACIN. BOMBEO MECNICO Aplicaciones:1. Cuando la tasa de produccin se encuentra entre 200 y 2000 BPD 1. Se lo puede aplicar a una profundidad no mayor a 9000 ft1. Se lo utiliza solo en pozos verticales (no en pozos desviados)1. No debe existir presencia de arenas1. Aplicable en pozos que no excedan una temperatura de 500FBOMBEO ELECTRO SUMERGIBLE (BES)Aplicaciones:1. Apto para pozos verticales y desviados1. No es peligroso en reas urbanas1. Presencia de gas: saturacin de gas libre