Principios Básicos Del Bombeo Neumático

8/19/2019 Principios Básicos Del Bombeo Neumático

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Principios Básicos del Bombeo Neumático

El transporte de los fuidos desde el yacimiento hasta la super cie es untrabajo que el ingeniero de producción requiere hacer. La energ a necesariapara trasportar dichos fuidos puede estar contenida en el yacimiento! sinembargo! si la energ a del yacimiento es insu ciente para obtener el gastodeseado! la energ a del yacimiento puede ser complementada por una "uentee#terna. Este es el principio "undamental de todos los sistemas arti ciales deproducción. El Bombeo Neumático consiste en la inyección continua ointermitente de gas a presión en la parte in"erior de la tuber a de producciónpara mantener o aumentar el potencial de fujo del po$o. El gas inyectado porel espacio anular se me$cla en la tuber a de producción con los fuidospro%enientes del yacimiento! disminuyendo el gradiente de fujo! permitiendo alos po$os operar a una menor presión de "ondo! manteniendo o aumentando laproducción.

En el Bombeo Neumático el trabajo para aumentar el gasto de producción

inicia en la super cie! donde se encuentra un compresor de gas! que trasmiteal po$o una corriente de gas a alta presión para que se ele%en los fuidos desdeel punto de inyección &pre"erentemente los más pro"undo posible' hasta lasuper cie. El BN es un sistema que puede ser empleado para un campo ogrupo de po$os! un esquema completo se muestra en la (igura )*+.

Principio de ,peración del Bombeo Neumático

-omo se ha mencionado anteriormente el BN consiste en inyectar gas a altapresión en el "ondo del po$o para descargar los fuidos a la super cie. Para quelo anterior pueda ocurrir el gas cumple tres importantes "unciones que serepresentan en la (igura )* / 0isminuye la densidad del fuido/ 1l entrar encontacto el gas a alta presión con los fuidos pro%enientes del yacimiento! lacolumna de l quido se gasi ca incrementando el %olumen aparente de lacolumna y resultando en una disminución de la densidad de la columna defuidoE#pansión del gas/ 1l hacer el recorrido dentro de la tuber a de


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producción el gas aumenta su %olumen &se e#pande' debido a que hay unareducción de la presión con"orme disminuye la pro"undidad. 0espla$amiento del quido/ -uando las burbujas son lo su cientemente grandes como para ocupartodo el diámetro interno de la tuber a de producción! se crea una inter"a$ del quido*gas "ormando baches de l quido que son despla$ados por la corrienteascendente de gas subyacente.

).2.2. 3ipos de Bombeo Neumático

El Bombeo Neumático tiene dos "ormas básicas de operación.

Bombeo Neumático -ontinuo

En el BN -ontinuo se inyecta continuamente gas al po$o para gasi car lacorriente de l quido! con el objeti%o de aligerar la columna de l quido dentro delpo$o! e incrementando la ca da de presión en la cara de la "ormación. Estoresulta en un aumento de la 45L del po$o. Este m6todo solo es aplicable apo$os que tienen una menor que la 45L natural óptima y una presión en elyacimiento lo su cientemente alta como para mantener el gasto deseado auncuando la 45L se incremente. La (igura )*7 muestra un esquema t pico de unpo$o operando con BN continuo. 0ado que la presión de inyección de gas esnormalmente mucho más baja que la presión del yacimiento estática! las%ál%ulas de BN se instalan en el aparejo para permitir que el po$o quedeprogresi%amente descargado! estableciendo as la pro"undidad de inyecciónoperati%a tan pro"unda como sea posible. El dise8o del aparejo del BN sere ere a la posición y el "uncionamiento de las %ál%ulas seleccionadas!teniendo en cuenta las condiciones de operación pre%istas


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).9.). 1plicabilidad del Bombeo Neumático -ontinuo

1l implementar el BN -ontinuo en un po$o el ingeniero encargado de laproducción busca las condiciones óptimas de operación! dichas condiciones selogran inyectando el gas a presión en la parte in"erior del aparejo deproducción! de este modo la columna de l quido que se encuentra en la tuber ade producción al gasi carse se aligera pro%ocando una reducción en la presiónde "ondo &(igura )*)7'. :n aumento en la 45L; &4elación gas*l quido deinyección' disminuye de manera signi cati%a el peso de la columna de l quido!sin embargo la %elocidad del fujo se incrementa y esto pro%oca un aumento enla "ricción! disminuyendo as la e ciencia de la recuperación. El incremento enla componente de "ricción es siempre proporcional a lo longitud de la tuber a

por la que se mue%en los fuidos &de gran importancia en po$os des%iados'!mientras que la reducción en peso de (:N01 1PL;-1-;,NE= 0ELB,


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Para determinar los gastos posibles que se pueden obtener con el BN -ontinuo!es necesario determinar la A4elación de -omportamiento de 1fuencia &;P4'del po$o y compáralo con las cur%as de m nima presión de admisión para latuber a de producción seleccionada! esto se hace de la misma "orma que paraun po$o fuyente. 4equerimientos de gas de inyección 0ebido a que el %olumende gas de inyección se incrementa! llegara un punto en el que los bene ciosderi%ados del aligeramiento de la columna se %erán disminuidos por los e"ectosderi%ados de la "ricción! tanto en la tuber a de producción como en la l nea dedescarga. El aumento en el gasto de bombeo tendrá pocos bene cios en laproducción del po$o! y si el gasto de inyección se incrementa aCn más el po$ocomen$ará a producir una menor cantidad del l quido. Este "enómeno puedeobser%ase comparando la cur%a de comportamiento de afuencia con cur%as depresión de tuber as a di%ersos gastos de inyección! como se muestra en la(igura )*2D.

-on un aumento en el gasto de inyección la cur%a de comportamiento deafuencia representada anteriormente con una grá ca de P %s hasta un gastomá#imo establecido. Nue%os incrementos en el gasto de inyección de gas seobser%an en la grá ca hasta llegar a un punto donde se obser%a que aunque

inyectemos más gas la ele%ación óptima se ha rebasado. =i las intercepcionesde la cur%a de comportamiento de afuencia y la ;P4 se tra$an ahora en "uncióndel gasto de producción del po$o contra el gasto de ele%ación del gas deinyección! se puede obtener la cur%a de comportamiento del gas de ele%acióndel po$o. La "orma de la siguiente cur%a &(igura )*2)' ilustra de "orma clara larespuesta del po$o a mayores %olCmenes de inyección de gas! esta cur%a es unprincipio "undamental para el dise8o y "uncionamiento del BN -ontinuo. Estacur%a tiene una "orma muy caracter stica que muestra los bene cios de laele%ación en una mayor producti%idad a bajos gastos de inyección! y tambi6nilustra el "enómeno de Asobre inyección donde poco o ningCn bene cio sederi%a %olCmenes cada %e$ mayores de gas de inyección! que en casos

e#tremos puede llegar a ocasionar una reducción en la producti%idad del po$o.(:N01 1PL;-1-;,NE= 0EL B,


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capacidad de compresión se ha establecido pre%iamente! el %olumen de gas deinyección disponible puede ser situado en la cur%a de rendimiento! esto daráuna idea de la posible restricción supuesta por el potencial del po$o! debido auna "alta de gas de inyección.

4equerimientos de Presión del 5as de ;nyección La presión de operación delgas de inyección requerida en la cabe$a del po$o se puede calcular a partir dela presión m nima de admisión encontrada en la (igura )*2). • 4estando lacomponente de peso de la columna de gas. • =umando la perdida de presióndebido a la "ricción entre el gas y la tuber a &normalmente es peque8a'. • =umando la ca da de presión en la %ál%ula operante u en el ori cio por el quepasa el gas. (:N01 1PL;-1-;,NE= 0EL B,


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2G se obser%a la presión necesaria para mantener el po$o en condiciones defujo.

0espu6s de que la inyección de gas se ha establecido! la presión de "ondofuyente &PH"' y la presión de inyección en super cie requerida! disminuiráhasta (igura. )*2G ;nyección adicional cuando el po$o está fuyendo. (igura. )*22 4equerimientos de presión para arrancar el po$o. (:N011PL;-1-;,NE= 0EL B,


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depende. • Presión de inyección en la super cie &Pis'. • Presión en la cabe$a delpo$o &PHh'. • -omposición del fuido del yacimiento y la 45LN &4elación gas*l quido natural'. • El gasto de inyección de gas. • El diámetro! longitud y elgrado de inclinación de la tuber a de producción • La presión estática delyacimiento &Pe' y la temperatura. • El ;P4 del po$o. La determinación de lapro"undidad má#ima de inyección y su correspondiente gasto de produccióndebe hacerse con un análisis minucioso de los parámetros anteriores conayuda de programas de cómputo especiali$ados. La pro"undidad de inyección yel gasto se pueden obtener calculando la intersección del gradiente deinyección del gas con la cur%a del po$o.

Bombeo Neumático ;ntermitente

El BN ;ntermitente es aquel donde se inyecta gas bajo la columna de l quidoacumulada en el "ondo del po$o! para despla$ar el bache de l quido hacia lasuper cie &(igura )*)D'. 0icha operación se repite tan pronto como un bachede l quido su cientemente grande se ha acumulado otra %e$ en el "ondo delpo$o. Las limitaciones del bombeo intermitente están relacionadasprincipalmente con el tiempo de ciclo! que se puede determinar entre laproducción de los baches sucesi%os y el %olumen de l quido que puede sere cientemente le%antado como un bache! el gas tiende a e#pandirse dentrodel bache! y parte del l quido cae de nue%o al "ondo del po$o "ormando partede un nue%o bache que posteriormente será descargado en el siguiente ciclo.

Los parámetros que controlan la operación principalmente son/ el desempe8odel fujo! la longitud y diámetro de la tuber a! la presión del gas! el gasto deinyección del gas y la longitud! peso y %iscosidad del bache de l quido. :naalternati%a para e%itar la ca da del l quido hacia el "ondo del po$o es colocar un6mbolo que sir%a de inter"a$ entre el gas y el bache de l quido. 1 estaalternati%a se le conoce como embolo %iajero o embolo intermitente deele%ación asistida. El 6mbolo puede ser una alternati%a atracti%a para los po$osque ya no son e cientes con BN -ontinuo o ;ntermitente.


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).9.2. 1plicabilidad del Bombeo Neumático ;ntermitente Las instalaciones debombeo neumático intermitente son bastante comunes en campos con pocacapacidad de aporte de fuidos &bajo ndice de producti%idad' o en po$os dondela inyección continua de gas pro%oca un fujo inestable. El bombeo neumáticointermitente tiene la caracter stica que se ha detenido deliberadamente elbombeo continuo para que los fuidos puedan acumularse en el "ondo del po$oy hasta "ormar un bache lo su cientemente grande para ser despla$ado hastala super cie. En cada ciclo de inyección! una cantidad controlada de gas seinyecta en el "ondo &debajo del bache acumulado' con el n de despla$arlo a lasuper cie. :na de las %ariaciones de este m6todo que a menudo resulta sermás e ciente! es con la utili$ación de un embolo (:N011PL;-1-;,NE= 0EL B,


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El gas se inyecta a una gran %elocidad creando una burbuja de gas que see#pande en el interior de la tuber a de producción creando un e"ecto de pistón(:N01 1PL;-1-;,NE= 0EL B,


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la limpie$a del interior de la tuber a. • En campos donde se encuentra lain"raestructura del bombeo neumático o sea que se implementó anteriormenteel bombeo neumático continuo como sistema arti cial de producción y lascaracter sticas de producción ya no son las adecuadas para mantener un fujocontinuo! es más "actible hacer la con%ersión a bombeo neumático

intermitente que implementar otro tipo de sistema arti cial.•

La disponibilidaddel gas es reducida y los po$os son incapaces de mantener un fujo continuoestable con el gasto de inyección económicamente óptimo. La implementacióndel BN intermitente aumentará progresi%amente en "unción del tiempo deproducción de los campos! ya que estos declinarán su capacidad de produccióny el bombeo neumático intermitente jugará un papel "undamental en laproducción arti cial a ni%el mundial. 3ipos de dise8o del bombeo neumáticointermitente El bombeo neumático intermitente tambi6n puede tener distintascon guraciones dependiendo de las caracter sticas de producción del po$o! nosolo dependiendo del tiempo de ciclo de la inyección del gas! sino tambi6n dela problemática que se puede presentar en el po$o y no basta con la inyección

intermitente de gas al po$o. El bombeo neumático intermitente puede di%idirseen tres categor as/ Ele%ación con%encional intermitente de gas! Embolointermitente de ele%ación asistida y Bombeo neumático intermitente concámara de acumulación &%isto anteriormente'. (:N01 1PL;-1-;,NE=0EL B,


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po$o. -on la disponibilidad de controladores de fujo programable parainstalaciones de bombeo neumático intermitente se ha mejorado su e ciencia!debido a la utili$ación del 6mbolo la (:N01 1PL;-1-;,NE= 0ELB,


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placa de ori cio o de cono en y un estrangulador ajustable o %ál%ula de agujaen algunos casos. En la l nea de fujo tambi6n se puede instalar una %ál%ula debola y los actuadores &%ál%ula de dia"ragma' pueden ser operadas neumática oel6ctricamente. Equipo de control =e utili$a un control lógico programable PL-para controlar el ciclo de inyección y a la %e$ como un sistema de seguridad alinterrumpir el fujo en cualquier anomal a de operación o algCn accidente.Estos controladores se programan segCn las condiciones operati%as! porejemplo para po$os con bajo 45L o terminaciones sin empacador. Equiposubsuper cial En el equipo subsuper cial podemos encontrar el 6mbolo! topedel 6mbolo! %ál%ula de pie y la %ál%ula de inyección de gas. Estos componentespueden ser recuperables con l nea de acero. -abe se8alar que los 6mbolosoperan en instalaciones donde las %ál%ulas de seguridad subsuper ciales estáncompletamente abiertas para permitir el paso de este elemento. Lo anteriorpodr a tomarse como un riesgo sin embargo el buen dise8o de las instalacionesy el (:N01 1PL;-1-;,NE= 0EL B,

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