Gas Lift
Gas Lift
Gas Lift
Sistema de Extraccin
Seminario de Gas Lift
Operaciones de Campo.
PRESION (psi)
INJECCION DE GAS 0 1000 2000
0
GR
AD
IE
NT
1000
E DE
PRESION DE CASING CUANDO EL
POZO COMIENZA A ELEVAR EL GAS
PR
ESIO
2000
N
DE
T
PROFUNDIDAD (FT TVD)
UB
ING
3000
EN
FL
UE
NC
VALVULA DE GAS LIFT
IA
4000 OPERANDO
5000
6000
SIBHP
7000
FBHP
Principio del Gas Lift
Indice de Productividad
La relacin entre la produccin del pozo (q) y la diferencial de
presin en el fondo del pozo (Pws - Pd) se denomina Indice de
Productividad o IP
q
q = IP(Pws - Pd) . IP = ------------------
Pws - Pd
kh(Pav - Pd)
qo = -----------------------------------
141.2 oBo.[ln(re/rw) - 3/4]
IPR
Pozo B
Q
La relacin entre la produccin del pozo (q) y la diferencial
de presin en el fondo del pozo (Pws - Pd) se denomina
Indice de Productividad o IP.
q
IP
PWS Pd
Anlisis Nodal
(nodo en fondo de pozo)
Curva Inflow (IPR)
Presin
Pnodo= Psep + Pflowline + tubing
PRESION (psi)
0 1000 2000
INJECCION DE GAS
0
GR
A
DIE
NT
1000
E
DE
PRE
PRESION DEL CASING CUANDO
SIO
EL POZO COMIENZA A ELEVAR GAS
N DE
2000
TU
B ING
PROFUNDIDAD (FT TVD)
EN
FL
3000
UE
N
CIA
4000
5000
VALVULA DE GAS LIFT
OPERANDO
6000
SIBHP
7000
FBHP
Tipos de flujo de Gas Lift
GAS DE INYECCION
ORIFICIO CERRADO
2000
PR
PROFUNDIDAD FTTVD
ES
IO
N
PR
DE
E
6000
SI
CA
ON
SI
VALVULA N 2 ABIERTA
NG
DE
TU
BI
GN
8000
VALVULA N 3 ABIERTA
10000
VALVULA N 4 ABIERTA
12000
14000
PRESION DE TUBING
SIBHP
PRESION DE CASING
AL SEPARADOR / TANQUE DE ALMACENAMIENTO PRESION (psi)
INYECCION DE GAS
ORIFICIO ABIERTO
2000
PROFUNDIDAD FTTVD
6000
VALVULA N 2 ABIERTA
8000
VALVULA N 3 ABIERTA
10000
VALVULA N 4 ABIERTA
12000
14000
PRESION DE TUBING
SIBHP
PRESION DE CASING
AL SEPARADOR / TANQUE DE ALMACENAMIENTO PRESION (psi)
INJECCION DE GAS
ORIFICIO ABIERTO
2000
PROFUNDIDAD FTTVD
6000
VALVULA N 2 ABIERTA
8000
VALVULA N 3 ABIERTA
10000
VALVULA N 4 ABIERTA
12000
14000
DRAWDOWN
PRESION DE TUBING
PRESION DE CASING FBHP SIBHP
AL SEPARADOR / TANQUE DE ALMACENAMIENTO PRESION (psi)
INYECCION DE GAS
ORIFICIO ABIERTO
2000
4000
VALVULA N 1 ABIERTA
PROFUNDIDAD FTTVD
6000
VALVULA N 2 ABIERTA
8000
VALVULA N 3 ABIERTA
10000
14000
DRAWDOWN
PRESION DE TUBING
PRESION DE CASING FBHP SIBHP
AL SEPARADOR/TANQUE DE ALMACENAMIENTO
PRESION (psi)I
INJECCION DE GAS
ORIFICIO ABIERTO
2000
4000
VALVULA N 1 ABIERTA
PROFUNDIDAD FTTVD
6000
VALVULA N 2 CERRADA
8000
VALVULA N 3 ABIERTA
10000
14000 DRAWDOWN
PRESION DE TUBING
PRESION DE CASING FBHP SIBHP
FIGURE 3-8: Example of the Unloading Sequence
Casing Operated Valves and Choke Control of Injection Gas
2000
1800
1600
1400
1200
Pressure psi
1000
800
600
400
200
0
12:00 AM 03:00 AM 06:00 AM 09:00 AM 12:00 PM 03:00 PM 06:00 PM
Time
Resorte
Asiento
Aguas abajo/Tubing
Presin del Regulador
F=PxA
Pt
VALVULAS DESBALANCEADAS
Vlvula de Descarga
(arranque de pozo)
Operan en el arranque del pozo.
Operan cuando las presiones de apertura superan la presin de
cierre de la vlvula.
Permanecen cerradas normalmente (cuando el pozo queda en
produccin).
Vlvulas con fuelle cargado con nitrgeno o con resorte.
Fuelle cargado con nitrgeno
Efecto de la temperatura
Ventajas de usar nitrgeno.
Disponible comercialmente.
No explosivo.
No corrosivo.
Factor de compresibilidad predecible.
Cambios de presin por efecto de la temperatura predecible.
Vlvulas de Gas Lift
Aunque las vlvulas sensibles a la presin de inyeccin se abren principalmente debido a
esta variable, una pequea porcin de la fuerza de apertura es proporcionada por la
presin de produccin.
La cantidad de fuerza de apertura suministrada por la presin de produccin es una
funcin del tamao del orificio de la vlvula.
Cuanto ms grande sea el rea del orificio en relacin al rea del fuelle, mayor ser la
fuerza de apertura proporcionada por la presin de produccin.
La presin de gas de inyeccin requerida para abrir una vlvula disminuir a medida que
la presin de produccin aumente. Esto significa que una presin de produccin mayor a
la pronosticada puede hacer que abran las vlvulas superiores y aparezca un fenmeno de
interferencia.
Las vlvulas sensibles a la presin de inyeccin se cierran principalmente cuando esta
presin disminuye. Para cerrar una vlvula, la presin de gas inyectado debe ser ms baja
que la presin de cierre de la vlvula.
Para prevenir interferencia de vlvulas la presin de apertura en condiciones de
superficie de una determinada vlvula debe ser menor que la de la inmediatamente
superior.
Pb Pb
Domo Domo
Empaquetaduras Empaquetaduras
Fuelle Fuelle
Vstago)
Pc Asiento
Pc
Vstago
Asiento
Pt
Empaquetaduras Empaquetaduras
Pt
Retencin Retencin
Vlvula de Gas Lift operada por presin Vlvula de Gas Lift operada por presin
de Inyeccin (Casing) de Produccin (Tubing)
(Fuelle cargado con Nitrgeno) (Fuelle cargado con Nitrgeno)
Domo Pb
Fuelle
Resorte
Empaquetaduras
Fuelle
Empaquetaduras
Pc Pc
Resorte
Calibrabrado
Vstago Tuerca y
contratuerca
Asiento
Vstago
Empaquetaduras Pt Asiento
Empaquetaduras
Pt
Retencin Retencin
Vlvula de Gas Lift Tipo Proportional Vlvula de Gas Lift operada por presin
Response de Inyeccin (Casing)
(Fuelle cargado con Nitrogno) (Operada por Resorte)
Vlvula Orificio
Orificio estandard para pasaje de gas de inyeccin.
Vlvula siempre abierta para pasaje de gas.
Volumen de gas controlado por dimetro de orificio.
Vlvula de Retencin para permitir solamente pasaje de gas de
Casing a Tubing.
Vlvula Orificio
Dos tipos de Orificio:
Estandard de seccin circular.
Venturi (Nova).
Vlvula Nova
CAUDAL DE GAS INYECTADO(M3/D)
Flujo crtico
Vlvula std.
Mandril de Salida
Deflector
Lateral
Mandril Traba
Pressure
Valve Convencional
Empaquetaduras
Presin de Casing
Presin de Casing
Empaquetaduras
Kickover Tool
Running
Kickover Tool
Running
Kickover Tool
Running
Kickover Tool
Running
Kickover Tool
Running
Kickover Tool
Running
Kickover Tool
Running
Kickover Tool
Running
Kickover Tool
Running
Kickover Tool
Running
Kickover Tool
Running
Kickover Tool
Running
Kickover Tool
Running
Kickover Tool
Running
Kickover Tool
Pulling
RK / BK LATCH
Tubing Pressure
Tipos de Trabas
1-1/2 RK
1-1/2 RA
1-1/2 RM
T2 LATCHES
1 BK
Packing
Casing Pressure
Packing
Vlvula de Orificio Variable GVS-20
Vlvula de Orificio Variable GVS-20B
(extremos bridados)
Niple de Asiento NB 2 7/8 2.250
Alojamiento de
Traba
Usado en tubera de
produccin 2 7/8 EU para el
encastre de un Tapn
Recuperable con alambre
Seal Bore
modelo PNB 2 nominal,
Porta Orificios CNB 2
Vlvula de Pie CVMN-25.
No-Go
Posee un perfil interior con
Bottom No Go de 2.185
Vlvula de Pie mod. CVMN-25
Ecualizacin:
Para efectuar la pesca de la Vlvula de Pie CVMN-25,
alojada en el Niple NB, con valores de presin superiores
encima de la Vlvula que por debajo, debe realizarse
una ecualizacin de las mismas, sta se cumple al bajar
el Vstago ecualizador, cortar el Pasador de Ecualizacin
y volver con el Vstago de Ecualizacin a superficie,
iniciando as la comunicacin del flujo a travs de la
Vlvula de Pie por encima de la Bola.
Una vez cumplida la mencionada ecualizacin de
presiones, puede efectuarse la pesca tal como fue
mencionado en el prrafo anterior.
Tapn PNB 2 7/8 2.250
Encastre del Tapn en Niple:
Se necesita de una carrera para alojar y encastrar el Tapn
en el Niple.
La operacin se realiza con un Bajante tipo J
soportando al Tapn con dos pines de corte que cruzan
transversalmente a la entalla para tal fin, que posee el
Cuello de Fijacin.
Luego de hacer tope en el No-Go del Niple se libra el
Bajante con un golpe de Tijera hacia arriba.
Pesca del Tapn:
Se necesitan dos carreras para realizar la pesca, en la
primera se pesca el Vstago de Ecualizacin con un
Pescador tipo JDC 1 , se espera el tiempo necesario
para realizar la ecualizacin de presiones a travs de los
orificios del Porta Empaquetaduras.
Una vez ecualizadas las presiones, se baja un Pescador
tipo JDC 2 para efectuar la pesca del Tapn.
Tapn PNB 2 7/8 2.250
Ecualizacin
Diseo de Gas Lift
AL SEPARADOR / TANQUE DE ALMACENAMIENTO PRESION (psi)
INYECCION DE GAS
ORIFICIO ABIERTO
2000
4000
1ER VALVULA CERRADA
6000
DEPTH FTTVD
2DA VALVULA CERRADA
8000
14000 DRAWDOWN
PRESION DE TUBING
PRESION DE CASING FBHP SIBHP
Presin de Inyeccin en Profundidad
S.G. x L
53.34 x T x Z
P@L = P@S*e
Donde: e = 2.71828
P@L = Presin en profundidad, psia.
P@S = Presin en superficie, psia.
S.G. = Gravedad Especfica del Gas.
L = Profundidad, pies.
T = Temperatura Promedio R
Z = Compresibilidad Promedio, para T
y Presin Promedio.
Presin de Inyeccin en Profundidad
Babson (1934).
Gilbert (1939-1952).
Poettmann & Carpenter (1952).
Duns & Ros.
Hagedorn & Brown.
Orkiszewski.
Fancher & Brown.
Beggs & Brill.
Duckler Flanningan.
Gray
Flujo multifsico
Grfico de Gradiente de Presin
Flujo multifsico
Grfico de Gradiente de Presin
Temperatura
Las vlvulas de GL cargadas a presin con un fuelle de nitrgeno abren y cierran a
diferentes presiones a medida que cambia la temperatura. Por ello es necesario
establecer alguna temperatura base o de referencia. La mayora de los fabricantes
utilizan 60F.
Las presiones de apertura de las vlvulas de GL se calculan a condiciones de
temperatura de fondo. Estos valores de presin deben convertirse al valor de
referencia para poderla calibrar en el taller.
Ejemplo:
Presin de apertura de fondo 900 psi a 130 F
Factor de correcin por temperatura: 0.869
Presin de apertura a 60 F= 900 * 0.869= 782 psi.
La mejor manera de determinar las temperaturas de flujo es realizando mediciones
reales en varios regimenes de produccin de campo. Las temperaturas generalmente
se tornan ms elevadas para caudales de lquido ms altos, cortes de agua mayores,
velocidades ms importantes (ID tubing ms pequeos).
Efecto de la temperatura sobre el
fuelle cargado con nitrgeno
P2 = P1 X Tc
El pasaje de gas depende directamente del tamao del orificio de la vlvula de GL, el
tamao ptimo de orificio es aquel que deja pasar el caudal de gas necesario para
producir el pozo o para descargarlo al ritmo deseado, pero que tambin tiene la
mnima cada de presin entre vlvulas, por consiguiente que minimiza la prdida de
energa.
La siguiente figura ilustra un mtodo para obtener el caudal de gas que pasa a travz
de un orificio y bsicamente responde a la correlacin de Thornhill and Craver, el
mismo grfico sirve para obtener el caudal de gas que pasa a travz de la vlvula
Choke de superficie (vlvula reguladora de gas inyectado).
El grfico tiene algunas limitaciones ya que hace simplificaciones como tomar la
gravedad especfica a 0.65 o la temperatura a 60F.
Cuando se dispone de gas que no est en especificacin (Dew Point Gas Hmedo)
este grfico incurre en grandes errores.
Si no se dispone de medicin del gas inyectado es muy importante hacer el
seguimiento de la Presin aguas arriba del choke, Presin aguas abajo y el orificio de
apertura (cada 1/64) para poder estimar el caudal de gas que est pasando por la
vlvula reguladora.
Pasaje de Gas
Factores que influyen en la localizacin
de las vlvulas y mandriles
INJECCCION DE GAS
ORIFICIO CERRADO
2000
6000
DEPTH FTTVD
2DA VALVULA ABIERTA
8000
3 VALVULA ABIERTA
ER
10000
14000
PRESION DE TUBING
SIBHP
PRESION DE CASING
Secuencia de Diseo Grfico
PRESION (psig)
TEMPERATURA (F)
0 1000 2000 100 150 200
0
GRADIENTE
1000
2000
PRESION DE
PROFUNDIDAD FTTVD
3000
4000
CASING 0.6
5000 GR
AD
IEN
TE
EST
5 S.G.
6000 ATI
CO
(0.
4 65
7000 psi
/ ft)
8000
Pcv 2 Ptv 2
L 2 L1 L1 L 2 L 2 L3
Gs
Secuencia de Diseo Grfico
PRESION (psig)
TEMPERATURA (F)
0 1000 2000 100 150 200
0
GR
GRADIENTE
1000 AD
IEN
TE
2000
EN
PRESION DE
FLU
PROFUNDIDAD FTTVD
EN
3000
CIA
2
00
4000
CAS
0B
PD
ING 0.65 S.
5000 GR
,9
AD
9%
IEN
GR TE
W.
AD EST
6000 IEN ATI
C.,
TE CO
G.
EN (0.
1
F LU 4
00
ENC 65
psi
0:1
7000 IA 2 /
000 ft)
GL
BPD
R
8000 ,9
9%
W.C
.,0
GL
9000 R
PROFUNDIDAD DE POZO (MID PERFS)
F.B.H.P. S.I.B.H.P.
10000
Secuencia de Diseo Grfico
PRESION (psig)
TEMPERATURA (F)
0 1000 2000 100 150 200
0
0.4
CASING PRE
6 5p
1000 si/
ft
MANDRIL #1
2000
SS
URE GRADIE
PROFUNDIDAD FTTVD
3000
4000
NT 0.65 S.G
5000 GR
AD
IEN
GR TE
AD EST
6000 IEN ATI
.
TE CO
EN (0.
F LU 46
ENC 5p
7000 IA 2 s i/
000 ft)
BPD
8000 ,9
9%
W.C
.,0
GL
9000 R
PROFUNDIDAD DE POZO (MID PERFS)
F.B.H.P. S.I.B.H.P.
10000
Secuencia de Diseo Grfico
PRESION (psig)
TEMPERATURA (F)
0 1000 2000 100 150 200
0
0.4
GRADIENTE
6 5p
1000 si/
ft
MANDRIL #1
2000
GRA
PRESION DE
DIE
PROFUNDIDAD FTTVD
3000
NT
GR
TEM
MANDRIL #2
AD
4000
CAS
IEN
PER
TT
ING 0.65 S.
ATU
EM
5000 GR
AD
RA
PE
IEN
GR TE
RA
EN
AD EST
IEN
TU
6000 ATI
FLU
TE CO
RA
G.
EN (0.
F LU 4
ENC
ES
ENC 65
7000 psi
TA
IA 2 / ft)
IA
000
TIC
BPD
O
8000 ,9
9%
W.C
.,0
GL
9000 R
PROFUNDIDAD DE POZO (MID PERFS)
F.B.H.P. F.B.H.P. #2 S.I.B.H.P.
10000
Secuencia de Diseo Grfico
PRESION (psig)
TEMPERATURA (F)
0 1000 2000 100 150 200
0
0.4
GRADIENTE
6 5p
1000 si/
ft
MANDRIL #1
2000
GRA
DE
DI
PRESION DE
PROFUNDIDAD FTTVD
ENT
3000
GR
ED
MANDRIL #2
AD
E TE
4000
IEN
TE
MPE
CASING 0.6
ES
5000 MANDRIL #3 GR
RAT
AD
TA
IEN
TIC
TE
URA
EST
6000
OD
ATI
CO
5 S.G.
MANDRIL #4
EN
ET
(0.
4 65
FL U
EM
7000 psi
/ ft)
PE
EN C
RA
TU
IA
8000
RA
9000 PROFUNDIDAD DE POZO (MID PERFS)
F.B.H.P. F.B.H.P. #4 S.I.B.H.P.
10000
Secuencia de Diseo Grfico
PRESION (psig)
TEMPERATURA (F)
0 1000 2000 100 150 200
0
0.4
GRADIENTE
6 5p
1000 si/
ft
MANDRIL #1
2000
GRA
DE
DI
PRESION DE
PROFUNDIDAD FTTVD
ENT
3000
GR
TEM
MANDRIL #2
AD
4000
IEN
PER
TE
CASING 0.6
ATU
ES
5000 MANDRIL #3 GR
AD
RA
TA
IEN
TIC
TE
EN
EST
OD
6000 ATI
FLU
CO
5 S.G.
MANDRIL #4
ET
(0.
4
ENC
65
EM
7000 MANDRIL #5 psi
PE
/ ft)
IA
RA
TU
8000
RA
9000 PROFUNDIDAD DEL POZO (MID PERFS) F.B.H.P. #5
F.B.H.P. S.I.B.H.P.
10000
Mandril Salida Inferior y Vlvula GFC-10
Empaquetadura V
F2= Pt . Av
F3= Pb . Ab
F1
Conj. Vstago
Empaquetadura V
F2
Fuerzas de Apertura y Cierre
F3: Pt (Av)
DONDE:
Av
Av
Pb Pc 1 Pt
Ab
Ab
Pb60 f Pb ct
1 Av
Av
Pb60 f Pc Pt
Ab
Ab
Pb60 f
Pc TRO
Av
1
Ab
Ecuacin de Balance de Fuerzas en
una Vlvula de Gas Lift
Otra alternativa para clculo de TRO:
(Presin de Calibracin a 60 F)
F1 F2 F3
Pb A b Pc (Ab - A v) Pt A v (en prof.)
Pb A b TRO (Ab - A v) 0 (en sup.)
TRO (Ab - A v) Pc (Ab - A v) Pt Av
Av
TRO Pc Pt
A b - Av
Av
Donde T.E.F. (Tubing Effect Factor)
Ab - Av
Debemos corregir por temperatur a para calibrar a 60 F
TRO (Pc Pt T.E.F.) ct
Factores de Seguridad
Descargar el pozo:
50 / 100 psi cada 10 (diez) minutos.
1 a 2 bbl por minuto.
Incrementar el gas de inyeccin en el arranque.
Monitorear con registrador de 2 (dos) plumas.
Minimizar las restricciones en superficie.
Comparar parmetros de diseo y arranque.
Optimizar gas de inyeccin.
TENER PACIENCIA.
FIGURE 3-8: Example of the Unloading Sequence
Casing Operated Valves and Choke Control of Injection Gas
2000
1800
1600
1400
Pressure psi
1200
1000
800
600
400
200
0
12:00 AM 03:00 AM 06:00 AM 09:00 AM 12:00 PM 03:00 PM 06:00 PM
Time
1 vlvula
2 vlvula
3 vlvula
4 vlvula
Tubing
Casing
Operacin Normal
Pt: 70 kg/cm2
: 24 kg/cm2
Pwh
Tubing
Casing
Clculo de Gas inyectado
Gas Lift Intermitente
FLUIDO PRODUCIDO
INJECCION DE GAS
Control de la
duracin del ciclo
Tubing
Casing
Gas Lift Intermitente
Minimizar perdidas
de carga
Gas Lift por Cmara (Chamber Lift)
Gas Lift Intermitente
Vlvula Piloto
Control de ciclos.
Seccin de Fuerza con mayor pasaje
de gas
Plunger Lift
Tubing perforado.
Vlvulas cerradas sin apertura.
Vlvulas con fuga (falta hermeticidad).
Fluencia con cabeceo en Tubing.
Espaciamiento excesivo entre mandriles.
Vlvulas mal colocadas.
Formacin de anillos de sal.
Depsitos de Parafinas o Incrustaciones
Supervisin de Campo
Efectos de
Friccin
Variables de Optimizacin
FIN
Figura 2
Gradiente de presin y temperatura
Figura 3
Conclusiones
655 psi
1300 m 550
psi
1400 m
1.3 psi/m
2200 m
750 psi 1695 psi 750 psi
F1 F1 (Fuerza de Cierre)
Empaquetadura V
F2 y F3 (Fuerzas de Apertura)
F1= Pb . Ab
Conj. Vstago
F2= Pc (Ab Av)
F3
F2
F3= Pt . Av
Empaquetadura V
Mandril Salida Inferior y Vlvula GFC-10
Tapn PNB 2 7/8 2.250