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BOMBEO NEUMÁTICOBOMBEO NEUMÁTICO
SISTEMAS SISTEMAS ARTIFICIALES ARTIFICIALES
DE PRODUCCIÓNDE PRODUCCIÓN
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INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
El bombeo neumático es un medio de levantamiento de fluidos desde el fondo del pozo hasta la superficie, el cual se hace por medio de inyección de gas a una presión relativamente alta (250 [psi] mínimo) a través del espacio anular. El gas pasa a la TP a través de válvulas conectadas en uno o más puntos de inyección.El bombeo neumático se lleva a cabo por uno de los métodos siguientes: Bombeo continuo Bombeo intermitente
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BOMBEO NEUMÁTICO BOMBEO NEUMÁTICO CONTÍNUOCONTÍNUO
En este método se introduce un volumen continuo de gas a alta presión por el espacio anular a la T.P. para airear o aligerar la columna de fluidos, hasta el punto en que la reducción de la presión de fondo permita una diferencial suficiente a través de la formación, causando que el pozo produzca el gasto deseado.
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Para realizar esto, se utiliza una válvula en el punto de inyección más profundo con la presión disponible del gas de inyección, junto con la válvula reguladora en la superficie. Este método se utiliza en pozos con alto IP (mayor a 0.5 [bpd/psi]) y presión de fondo fluyendo relativamente alta (columna hidrostática del orden de 50 % o más en relación a la profundidad del pozo).
BOMBEO NEUMÁTICO BOMBEO NEUMÁTICO CONTÍNUOCONTÍNUO
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En pozos de este tipo la producción de fluidos puede estar dentro de un rango de 200 a 20,000 bpd a través de T.P. comunes. Si se explota por el espacio anular, es posible obtener más de 80,000 bpd. El diámetro interior de la TP rige la cantidad de flujo, siempre y cuando el IP, la Pwf, el volumen y la presión del gas de inyección, así como las condiciones mecánicas, sean las ideales.
BOMBEO NEUMÁTICO BOMBEO NEUMÁTICO CONTÍNUOCONTÍNUO
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Los diversos fabricantes han dividido en categorías a las válvulas de B.N. dependiendo de qué tan sensible es una válvula a una determinada presión actuando en la TP (Pt) o en la TR (Pc).Generalmente son clasificadas por el efecto que la presión tiene sobre la apertura de la válvula. Esta sensibilidad está determinada por la construcción del mecanismo que cierra o abre la entrada de gas.
MECANISMO DE LAS MECANISMO DE LAS VÁLVULAS VÁLVULAS
SUBSUPERFICIALES DE B.N.SUBSUPERFICIALES DE B.N.
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Normalmente la presión a la que se expone una válvula la determina el área del asiento de ésta.
Cuando el área del elemento de respuesta es grande comparada con el asiento de la válvula, ésta es relativamente insensible a la presión en la T.P.; debido a esto, el efecto de la columna de líquido en la T.P. para abrir la válvula es pequeño.
MECANISMO DE LAS MECANISMO DE LAS VÁLVULAS VÁLVULAS
SUBSUPERFICIALES DE B.N.SUBSUPERFICIALES DE B.N.
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Una válvula de BN está compuesta de:Cuerpo de la válvulaElemento de carga (resorte, gas o una combinación de ambos)Elemento de respuesta a una presión ( fuelle de metal, pistón o diafragma de hule)Elemento de transmisión (diafragma de hule o vástago de metal)Elemento medidor (orificio o asiento)
COMPONENTES DE LAS COMPONENTES DE LAS VÁLVULAS DE BNVÁLVULAS DE BN
Pt
presión en TP
Ap
Área de asiento
ESPACIO ANULARESPACIO ANULAR
Pc, presión en TR
Fuelle (elemento de respuesta)
Domo (elemento de carga)
Vástago (elemento de transmisión)
Cuerpo de la válvula
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CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE BNVÁLVULAS DE BN
Las válvulas de B.N. se clasifican en:
a) Válvulas desbalanceadas
b) Válvulas balanceadas
c) Válvulas para bombeo continuo
d) Válvulas para bombeo intermitente
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a) Válvulas desbalanceadasSon aquellas que tienen un rango de presión limitado por una presión de apertura y por una presión inferior de cierre, el cual es determinado por las condiciones de trabajo del pozo; es decir, este tipo de válvulas abren con una presión determinada y cierran con una presión más baja.
Este tipo de válvulas se divide en:
a.1) Válvula operada por presión del gas de inyección
a.2) Válvula reguladora de presión
a.3) Válvula operada por fluidos de la formación
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE B.N.VÁLVULAS DE B.N.
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a.1) Válvula desbalanceada operada por presión del gas de inyección
Generalmente se conoce como válvula de presión; la válvula es del 50 al 100 % sensible a la presión en la TR en la posición cerrada y el 100 % sensible en la posición de apertura.Se requiere un aumento de presión en el espacio anular para abrir y una reducción de presión en la TR para cerrar la válvula.
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE B.N.VÁLVULAS DE B.N.
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Válvula desbalanceada operada por presión del gas de inyección
Válvula cerrada a punto de abrirBalance de fuerzas:
b
v
st
b
v
b
v
t
b
v
btvog
co
vtvbgo
vbstbbtc
A
ARSi
P
A
AA
A
P
A
AP
PP
FF
APAAPF
AAPAPF
11
)(
)(
sttbt
vo PR
RPPP
1
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE B.N.VÁLVULAS DE B.N.
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Válvula desbalanceada operada por presión del gas de inyección
Válvula abierta a punto de cerrarBalance de fuerzas:
)1(
)(
b
vstbtvcg
co
bgo
vbstbbtc
A
APPPP
FF
APF
AAPAPF
)1( RPPP stbtvc
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE B.N.VÁLVULAS DE B.N.
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En cuanto a las válvulas operadas por presión del gas de inyección, existen dos conceptos importantes.
1. Presión de apertura de la válvula bajo condiciones de operación
2. Presión de cierre de la válvula bajo condiciones de operación
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE B.N.VÁLVULAS DE B.N.
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Presión de apertura de la válvula bajo condiciones de
operaciónDado que la válvula de presión es en su mayor parte sensible a la presión en el espacio anular, la presión de apertura se define entonces como la presión en la TR requerida para abrir la válvula actuando bajo condiciones de operación. Haciendo un balance de fuerzas cuando la válvula está en la posición cerrada, a unos instantes antes de tener su apertura, se obtiene la ecuación que define la presión en la TR requerida para abrir la válvula :
b
ptdc A
ARdonde
R
RPPP
1
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE B.N.VÁLVULAS DE B.N.
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Para determinar el efecto que tiene la presión en la TP para abrir la válvula, se utiliza la ecuación anterior de la siguiente forma:
Nótese que la presión de la TP se resta de la presión en la TR, que es la presión necesaria para abrir la válvula. Esto es, a medida que la presión en la TP se incrementa, la presión en la TR requerida para abrir la válvula decrece.
R
RP
R
PP tdc
11
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE BNVÁLVULAS DE BN
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Presión de cierre de la válvula bajo condiciones de
operaciónLa presión de cierre se define como la presión en la TR requerida para cerrar la válvula actuando bajo condiciones de operación. Haciendo un balance de fuerzas cuando la válvula está en la posición abierta a unos instantes antes de tener su cierre, la ecuación que define la presión en la TR requerida para cerrar la válvula de presión bajo condiciones de operación es:
Pvc = Pd
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE BNVÁLVULAS DE BN
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a.2) Válvula reguladora de presión
También es llamada válvula proporcional o de flujo continuo. Las condiciones imperantes son las mismas a las de la válvula de presión en la posición cerrada.
Requiere un aumento de presión en el espacio anular para abrir y una reducción de presión en la TP o en la TR para cerrar.
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE BNVÁLVULAS DE BN
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a.3) Válvula desbalanceada operada por fluidos de la formación (presión en la TP)
La válvula operada por fluidos de la formación es 50 a 100 % sensible a la presión en la TP en la posición cerrada y 100 % sensible a la presión en la TP en la posición abierta.Esta válvula requiere un incremento en la presión de la TP para abrir y una reducción en la presión de la TP para lograr el cierre.
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE BNVÁLVULAS DE BN
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Válvula desbalanceada operada por fluidos de la formación
Válvula cerrada a punto de abrir
vgvbto
vbstbbtc
APAAPF
AAPAPF
)(
)(
stgbt
vot PR
RPPPP
1
Válvula abierta a punto de cerrar
bto
vbstbbtc
APF
AAPAPF
)(
)1( RPPPP stbtvct
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE BNVÁLVULAS DE BN
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b) Válvulas balanceadas (operada por presión en la TR)
Este tipo de válvula no está influenciada por la presión en la TP cuando está en la posición cerrada o en la posición abierta.
La presión en la TR (Pc) actúa en el área del fuelle durante todo el tiempo. Esto significa que la válvula cierra y abre a la misma presión (presión de domo).
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE BNVÁLVULAS DE BN
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Válvulas balanceadas
POSICIÓN POSICIÓN
CERRADA ABIERTA
Pvo = Pbt
Pvc = Pbt
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE BNVÁLVULAS DE BN
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Válvula diferencialVálvula a punto de abrir
vtvsto
vgc
APAPF
APF
tstvcg PPPP
Válvula a punto de cerrar
vtvsto
vgc
APAPF
APF
tstvog PPPP
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE BNVÁLVULAS DE BN
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c) Válvulas para bombeo continuo
Este tipo de válvulas debe ser sensible a la presión en la TP cuando está en la posición de apertura, es decir, responderá proporcionalmente al incremento y decremento de la presión en la TP. Cuando la presión decrezca, la válvula debe empezar a regular el cierre para disminuir el paso del gas. Cuando la presión en la TP se incrementa, la válvula debe regular la apertura en la cual se incrementa el flujo de gas a través de la misma. Estas respuestas de la válvula mantienen estabilizada la presión en la TP o tienden a mantener una presión constante.
RA
NG
O D
E F
LU
JO
, Q
o
1.PRESIÓN DE APERTURA
2. PVC , PRESIÓN DE CIERRE (INICIA EL CONTROL DE FLUJO)
3. LÍMITE DEL RANGO DE CONTROL
4. MÁXIMO FLUJO
5. Pc, PRESIÓN DE CIERRE
PRESIÓN EN LA TUBERÍA, Pt
55
33
22
11
44
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE BNVÁLVULAS DE BN
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Amplitud de las válvulas (Spread)
La diferencia entre las presiones de apertura y de cierre de una válvula es llamada “Amplitud de la válvula”. Para determinar esta amplitud, la presión de cierre se resta de la de apertura, es decir:
Donde el término es llamado “Factor de efecto de tubería de producción”
R
RTEFdondePPTEFPEntonces
R
RP
R
RPPP
R
RPPPAmplitud
td
dtdvc
td
1),(
1
)1(
11
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE BNVÁLVULAS DE BN
R
R
1
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El tipo de instalación está condicionada por la decisión de hacer producir un pozo con bombeo neumático continuo o intermitente. Las válvulas están diseñadas de modo que funcionen como un orificio de apertura variable para el caso de BNC, dependiendo de la presión de la TP; o bien, pueden tener un asiento amplio y suministrar un volumen de gas rápidamente a la TP para desplazar el bache de líquido para el caso de BNI.Las características del pozo, el tipo de terminación, así como la posible producción de arena y la conificación de agua y/o gas son condiciones de vital importancia que influyen en el diseño de una instalación.
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE BNVÁLVULAS DE BN
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PROBADOR PROBADOR DE DE
VÁLVULASVÁLVULAS
Pst
VÁLVULA DE
PURGA MANÓMETRO
GAS A ALTA PRESIÓN
PRESIÓN
ATMOSFÉRICA
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REPRESENTACIÓN REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA GRÁFICA DE LA PRESIÓN DE PRESIÓN DE FONDO FLUYENDOFONDO FLUYENDO
MECANISMO DEL MECANISMO DEL BOMBEO BOMBEO NEUMÁTICO EN NEUMÁTICO EN FLUJO CONTINUOFLUJO CONTINUO
A SEPARADOR
ESTRANGULADOR
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TERMINACIÓN TERMINACIÓN TEÓRICA DEL TEÓRICA DEL SISTEMA DE SISTEMA DE BNC DE DOS BNC DE DOS ETAPAS CON ETAPAS CON LAS CURVAS LAS CURVAS DE DE GRADIENTE GRADIENTE DE PRESIÓNDE PRESIÓN
DIAGRAMA DEL CURVAS DE PRESIÓN PARA
FONDO DEL POZO FLUJO VERTICAL
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COMPARACIÓN DE COMPARACIÓN DE LOS TRAZOS DE LOS TRAZOS DE LAS CURVAS DE LAS CURVAS DE PRESIÓN ENTRE PRESIÓN ENTRE LAS LAS INSTALACIONES DE INSTALACIONES DE BN ESTÁNDAR Y LA BN ESTÁNDAR Y LA DE DOS ETAPAS DE DOS ETAPAS PARA DIFERENTES PARA DIFERENTES YACIMIENTOS Y YACIMIENTOS Y CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS DEL POZODEL POZO
INSTALACIÓN DE BN
ESTÁNDAR
A LA PROFUNDIDAD DE LA ZONA DE LA TERMINACIÓN, DONDE LA P ES
PEQUEÑA DEBIDO A LA ALTA PRESIÓN DE FLUJO DE LA COLUMNA DE FLUIDO
BUENA Pws Y ALTO ÍNDICE DE PRODUCTIVIDAD
BAJA Pws Y BUEN ÍNDICE DE PRODUCTIVIDAD
CASOS EN LOS QUE PUEDE APLICARSE LA INSTALACIÓN DE BN
DE DOS ETAPAS
INSTALACIÓN DE
BN DE DOS ETAPAS
EN CUALQUIER POZO DONDE LA MEDIDA DE LA TP APROPIADA SE A
PEQUEÑA (1), PERO LA MEDIDA DE LA TR SEA LO BASTANTE GRANDE PARA
PERMITIR UNA INSTALACIÓN CONVENIENTE DE BN DE DOS ETAPAS
1122
18/04/23 32
18/04/23 33
45004500
50005000
49004900
48004800
47004700
46004600
1100
1100
1200
1200
1300
1300
1400
1400
1500
1500
300300
250250
200200
150150
100100
19001900
19501950
20002000
20502050
Pwf
Pwh
qL
INJECCIÓN
PROFUNDIDAD DE
PR
OF
UN
DID
AD
DE
INY
EC
CIÓ
N,
PR
OF
UN
DID
AD
DE
INY
EC
CIÓ
N, [
pie
][p
ie]
GA
ST
O D
E A
CE
ITE
, G
AS
TO
DE
AC
EIT
E, [
bp
d]
[bp
d]
RGA, RGA, [pie[pie33/bbl]/bbl]
Qmax
CURVA DE DESEMPEÑO DE BOMBEO NEUMÁTICOCURVA DE DESEMPEÑO DE BOMBEO NEUMÁTICO
PR
ES
IÓN
EN
LA
CA
BE
ZA
DE
L P
OZ
O,
PR
ES
IÓN
EN
LA
CA
BE
ZA
DE
L P
OZ
O, [p
si][p
si]
PR
ES
IÓN
DE
FO
ND
O F
LU
YE
ND
O,
PR
ES
IÓN
DE
FO
ND
O F
LU
YE
ND
O, [p
si][p
si]
400400 1600160012001200800800
Pr = 2400 [psia]
IP = 3 [bpd/psi]
Pso = 900 [psia]
TP:
• 8000 [pie]
• 2 ⅞ [pg] d.e.
Línea de flujo:
• 4000 [pie]
• 3 [pg] d.e.
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Para determinar el tipo de instalación inicial a utilizar, se debe decidir en función del comportamiento futuro del pozo, incluyendo el decremento de la Pwf y del IP.
Existen tres tipos de instalaciones de BN: Abierta Semi-cerrada Cerrada
CLASIFICACIÓN DE LAS CLASIFICACIÓN DE LAS INSTALACIONESINSTALACIONES DE BN DE BN
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El aparejo de producción queda suspendido dentro del pozo sin empacador. El gas se inyecta en el espacio anular formado entre la TP y la TR y los fluidos contenidos en la TP son desplazados. Esto permite la comunicación entre la TP y la TR, de modo que esta instalación queda restringida a pozos con buenas características y que presenten un nivel alto de fluido que forme un sello o tapón. Normalmente esto puede involucrar exclusivamente a pozos que se exploten con Bombeo Neumático Continuo.
INSTALACIÓN ABIERTAINSTALACIÓN ABIERTA
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Es similar a la instalación abierta excepto que se adiciona un empacador que sirve de aislante entre la TP y la TR. Este tipo de instalación puede utilizarse tanto para bombeo neumático continuo como para bombeo neumatico intermitente. Para el caso del último, el empacador aísla a la formación de la presión que se tenga en la TR. Sin embargo, esta instalación permite que la presión del gas en la TP actúe contra la formación.
INSTALACIÓN SEMICERRADAINSTALACIÓN SEMICERRADA
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Es similar a la instalación semicerrada excepto que se coloca una válvula de pie en la T.P. Aunque la válvula de pie se coloca normalmente en el fondo del pozo, se puede colocar inmediatamente debajo de la válvula operante. La válvula de pie evita que la presión del gas de inyección actúe contra la formación.
INSTALACIÓN CERRADAINSTALACIÓN CERRADA
18/04/23 38ABIERTAABIERTA SEMICERRADA SEMICERRADA
CERRADA CERRADA
ENTRADAENTRADA
DEDE
GASGAS
PRODUCCIÓNPRODUCCIÓN PRODUCCIÓNPRODUCCIÓN PRODUCCIÓNPRODUCCIÓN
ENTRADAENTRADA
DEDE
GASGAS
ENTRADAENTRADA
DEDE
GASGAS
APLICACIÓN PARAAPLICACIÓN PARA
FLUJO CONTINUOFLUJO CONTINUO APLICACIÓN PARAAPLICACIÓN PARA
FLUJO INTERMITENTEFLUJO INTERMITENTE
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OPERACIÓN DE SISTEMAS OPERACIÓN DE SISTEMAS DE BNCDE BNC
El éxito o fracaso de cualquier instalación de BN radica casi exclusivamente en el personal que la maneja.Aunque las válvulas de BN se han perfeccionado al grado de que son por lo menos parcialmente automáticas, las instalaciones requieren estrecha vigilancia tanto en la etapa de descarga como durante el periodo de ajustes, hasta que la inyección del gas se haya regulado debidamente.
18/04/23 40
DescargaUna vez instaladas las válvulas de BN, el paso siguiente es la descarga de los fluidos del pozo. La finalidad de la operación es la de permitir que el gasto llegue a la válvula neumática de trabajo sin excesivas presiones iniciales, para conseguir la estabilización del régimen de producción.Cuando en un pozo se instalan válvulas neumáticas por primera vez, el espacio anular se encuentre tal vez lleno de fluido (generalmente lodo) que se ha usado para controlarlo, por lo cual es necesario descargarlo.
OPERACIÓN DE SISTEMAS OPERACIÓN DE SISTEMAS DE BNCDE BNC
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El método de descarga continua debe ser de operación ininterrumpida. Las válvulas se espacian de modo que el pozo se descarga por sí mismo, controlándose el gas en la superficie.
A continuación, se describe una operación de descarga continua. Se observa que el aparejo de producción tiene cuatro válvulas de BN y sus correspondientes presiones de operación son de 625, 600 575 y 550 [psi].Suponiendo que al empezar el pozo está lleno de fluido de control hasta la superficie, para descargarlo se siguen los pasos que se indican a continuación.
VÁLVULA SUPERIOR ABIERTA, 625 [PSI]
SEGUNDA VÁLVULA ABIERTA, 600 [PSI]
TERCERA VÁLVULA ABIERTA, 575 [PSI]
VÁLVULA OPERANTE ABIERTA, 550 [PSI]
GAS DE
INYECCIÓN
ESTRANGULADOR
AL SEPARADOR
OPERACIÓN DE SISTEMAS OPERACIÓN DE SISTEMAS DE BNCDE BNC
18/04/23 42
PASO 1. El gas se inyecta lentamente en el espacio anular a través de una válvula de aguja (estrangulador). Inmediatamente el fluido de control empieza a salir por la TP.La práctica común es descargar el fluido en una presa, hasta que empiece a salir gas a través de la primera válvula o hasta que en la corriente aparezca gas. Es importante efectuar la operación lentamente para que los fluidos que pasen por las válvulas no las dañen.PASO 2. A medida que al espacio anular se le aplica gas continuamente, la presión en la TR debe subir gradualmente para que el fluido siga ascendiendo por la TP.PASO 3. La válvula número 1 (625 [psi]) no tarda en quedar al descubierto, ya que el gas pasa a la TP. Esto se observa en la superficie por el aumento instantáneo de la velocidad del flujo que sale por el extremo de la TP.
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
OPERACIÓN DE SISTEMAS OPERACIÓN DE SISTEMAS DE BNCDE BNC
18/04/23 43
PASO 4. La descarga del pozo es una mezcla de gas y líquidos, y la presión en la TR se estabiliza a 625 [psi], que es la presión de operación de la válvula 1. Para no desperdiciar gas, el flujo puede direccionarse a los separadores.
PASO 5. La inyección de gas en el espacio anular hace que el nivel de líquido siga bajando hasta que la válvula 2 (600 [psi]) queda al descubierto debido a que el gradiente es aligerado considerablemente por el gas.
Por ejemplo, si el fluido de control tiene un gradiente de 0.5 [psi/pie], con la inyección de gas puede bajar a 0.1 [psi/pie] en la TP, con el consecuente cambio en el gradiente de presión, dependiendo a qué profundidad esté la válvula 1.
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
OPERACIÓN DE SISTEMAS OPERACIÓN DE SISTEMAS DE BNCDE BNC
18/04/23 44
Si la presión del gas al pasar por la válvula 1 es de 50 [psi], y suponiendo que esté a una profundidad de 1250 [pie], la presión del gas en la superficie es de 50 + (1250*0.1) = 175 [psi]. Quedan entonces 625 – 175 = 450 [psi] para trabajar el pozo hasta la válvula 2. Así, se determina también el espaciamiento de dicha válvula, el cual es de (450/0.5) = 900 [pie]. Entonces, la válvula 2 se instala a 1250 + 900 = 2150 [pie].PASO 6. Tan pronto la válvula 2 queda descubierta, el gas entra en ella a la profundidad de 1250 [pie]. Además, la presión en la TR baja a 600 [psi], ya que la válvula 2 funciona con 25 [psi] menos que la válvula1.El gradiente de presión en la TP baja a 0.1 [psi/pie] de la válvula 2 a la superficie; la presión de la TP a la altura de esta válvula es de 50 + (2150*0.1) = 265 [psi]. Queda así una diferencia de 600 – 265 = 335 [psi] para llegar hasta la válvula 3, situada a 2150 + (335/0.5) = 2820 [pie].
ABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
CERRADA
OPERACIÓN DE SISTEMAS OPERACIÓN DE SISTEMAS DE BNCDE BNC
18/04/23 45
PASO 7. El gas se inyecta continuamente hasta llegar a la tercera válvula y la operación se repite hasta llegar a la cuarta. Durante la descarga del pozo, la presión de fondo baja al punto en el que los fluidos de la formación empiezan a entrar en el fondo de la TP.En este momento, la composición de los fluidos en la TP empieza a cambiar, transformándose en una mezcla de los fluidos que se están desplazando del espacio anular y los que salen de la formación. Cuando esto ocurre, la producción de descarga del pozo tiende a bajar, hasta que se llega a la válvula de operación (cuarta válvula).PASO 8. Tan pronto se llega a la válvula 4 (a 3306 [pie]), la TR se estabiliza a 550 [psi] de presión de operación en la superficie y el pozo entra en producción.
CERRADACERRADA
CERRADA
ABIERTA
ABIERTAABIERTA
ABIERTA
ABIERTA
OPERACIÓN DE SISTEMAS OPERACIÓN DE SISTEMAS DE BNCDE BNC
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DISEÑO DE DISEÑO DE INSTALACIONES DE BNINSTALACIONES DE BN
Diversos factores intervienen en el diseño de instalaciones de BN; uno de los primeros es que el pozo esté produciendo el flujo de manera continua o intermitente. Otro factor que influye es el conocimiento de cuál tipo de flujo es mejor.
Algunas de la válvulas de BN pueden emplearse en ambos flujos, sin embargo, otras válvulas pueden ser usadas únicamente para uno u otro caso.
18/04/23 47
Las razones de emplear válvulas de BN son:
1. Descargar los fluidos del pozo e inyectar el gas en un punto óptimo de la TP.
2. Crear la Pwf necesaria para que el pozo pueda producir el gasto deseado controlando tanto el gas de inyección en la superficie como el gas producido.
DISEÑO DE DISEÑO DE INSTALACIONES DE BNINSTALACIONES DE BN
18/04/23 48
La localización de las válvulas de BN en el punto óptimo está influenciada por:
a) La presión del gas disponible para descargar el pozo.
b) La densidad del fluido o gradiente de los fluidos en el pozo a un determinado tiempo de descarga.
c) El comportamiento de afluencia al pozo durante el tiempo de descarga.
d) La presión a boca del pozo (contrapresión entre el pozo y la central de recolección) que hace posible que los fluidos puedan ser producidos y descargados.
DISEÑO DE DISEÑO DE INSTALACIONES DE BNINSTALACIONES DE BN
18/04/23 49
e)El nivel de fluido en la TP (espacio anular), ya sea que el pozo haya sido cargado con fluido de control o se haya prescindido de éste.
f)La Pwf y las características de los fluidos producidos del pozo.
Las instalaciones de BN pueden ajustarse de tal manera que se obtenga la máxima producción en óptimas condiciones, para lo cual debe considerarse el abatimiento de la Pwf. Al hacer esta consideración, es necesario instalar dos o tres válvulas de BN adicionales por abajo del punto de inyección.
DISEÑO DE DISEÑO DE INSTALACIONES DE BNCINSTALACIONES DE BNC
18/04/23 50
DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE INYECCIÓN ÓPTIMO EN UNA INYECCIÓN ÓPTIMO EN UNA
INSTALACIÓN DE BNINSTALACIÓN DE BNCC
En el diseño de una instalación de BNC, primero debe localizarse el punto óptimo de inyección de la válvula operante.
A continuación, se describe un procedimiento general para los diferentes tipos de válvulas:
1. Graficar en papel con coordenadas rectangulares, la profundidad en el eje de las ordenadas, siendo igual a cero en la parte superior y presentando su valor máximo en el punto de referencia (empacador, intervalo medio productor).
2. En el eje de las abscisas graficar la presión, con cero en el origen hasta una presión máxima.
3. Trazar la presión estática (Pws) a la profundidad del intervalo medio productor.
18/04/23 51
4. A partir del IP, calcular la Pwf correspondiente al gasto deseado e indicar este valor a la profundidad de referencia.
5. Partiendo de la Pws prolongar la línea de gradiente estático hasta intersectar el eje de las ordenadas; este punto corresponde al nivel estáticonivel estático dentro del pozo.
6. Desde el punto de la Pwf, graficar el perfil de presión (línea del (línea del gradiente fluyendo)gradiente fluyendo) abajo del punto de inyección. El punto en el cual el gradiente intersecta al eje de las ordenadas es el nivel dinámico.nivel dinámico.
7. Señalar en el eje de las abscisas la presión máxima del gas de inyección (presión de arranque),(presión de arranque), la presión disponiblepresión disponible y la presión de operación.presión de operación. La presión de operación generalmente se fija 100 [psi] debajo de la presión disponible, y ésta, 50 [psi] debajo de la presión de arranque.
DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE INYECCIÓN ÓPTIMO EN UNA INYECCIÓN ÓPTIMO EN UNA
INSTALACIÓN DE BNINSTALACIÓN DE BNCC
18/04/23 52
8. Trazar la línea de gradiente de gasgradiente de gas correspondiente a la a la presión de operación y a la presión disponiblepresión de operación y a la presión disponible hasta intersectar la línea del gradiente fluyendo establecido en el paso 6.
9. Marcar el punto donde la presión de operación intersecta la línea de gradiente fluyendo como el punto de balancepunto de balance entre la presión en el espacio anular y la presión en la TP.
10. Partiendo del punto de balance y sobre la línea de gradiente fluyendo, determinar el PUNTO DE INYECCIÓN DEL GASPUNTO DE INYECCIÓN DEL GAS restando 100 [psi] del punto de balance.
11. Marcar la presión de flujo en la TP (Pwh) a la profundidad de cero. Esta presión es igual a cero si el pozo descarga al quemador y tiene un valor positivo si descarga al separador.
DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE INYECCIÓN ÓPTIMO EN UNA INYECCIÓN ÓPTIMO EN UNA
INSTALACIÓN DE BNINSTALACIÓN DE BNCC
18/04/23 53
12. Unir el punto de inyección y la presión de flujo en la cabeza del pozo, seleccionando la curva de gradiente de presión o bien la correlación de flujo multifásico correspondiente; esta curva será la del gradiente de presión de flujo arriba del punto de gradiente de presión de flujo arriba del punto de inyección.inyección. Dicha curva proporciona la RGA total que se requiere para producir el pozo al gasto deseado. La RGA inyectada es igual a la diferencia entre la RGA total y la de los fluidos de la formación.
Si no se dispone de curvas de gradiente o de correlaciones de flujo multifasico, el punto de inyección y la Pwh pueden unirse con una recta para propósitos de “espaciamiento de válvulas”.
DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE INYECCIÓN ÓPTIMO EN UNA INYECCIÓN ÓPTIMO EN UNA
INSTALACIÓN DE BNINSTALACIÓN DE BNCC
18/04/23 54
Después de determinar el punto de inyección, el espaciamiento de las válvulas balanceadas en una instalación de BN se determina de la siguiente manera:
a) Trazar la línea del gradiente de fluido de control,gradiente de fluido de control, partiendo de la Pwh.
b) Extender la línea anterior hasta intersectar la línea de presión disponible del gas de inyección; esta profundidad corresponde a la posición de la primera válvula.primera válvula.
c) Desde el punto anterior, trazar una línea horizontal hasta intersectar la línea de gradiente de presión de flujo arriba del punto de inyección.
d) Del punto de intersección anterior, trazar una paralela a la línea de gradiente del fluido de control hasta intersectar la línea de gradiente de presión disponible menos 25 [psi]. Esta profundidad corresponde a la segunda válvula.segunda válvula.
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
BALANCEADAS DEBALANCEADAS DE BNC BNC
18/04/23 55
e) Reducir la presión en 25 [psi] del punto de intersección determinado en el paso anterior y trazar hacia abajo la línea de gradiente de presión del gas de inyección.
f) Trazar una línea horizontal a la izquierda desde la posición de la válvula 2 hasta intersectar la línea de gradiente de flujo arriba del punto de inyección.
g) Desde este punto, trazar una línea paralela al gradiente de fluido de control, hasta intersectar la nueva línea de gradiente de gas determinado en el paso (e); esta profundidad corresponde a la tercera válvula.tercera válvula.
h) Repetir el procedimiento descrito en los pasos e, f y g, hasta alcanzar el punto de inyección del gas. punto de inyección del gas.
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
BALANCEADAS DEBALANCEADAS DE BNC BNC
18/04/23 56
i)i) Colocar una o dos válvulas abajo del punto de Colocar una o dos válvulas abajo del punto de inyección,inyección, previendo posibles reducciones en la presión media del yacimiento así como cambios en la productividad del pozo.
j) Determinar el diámetro del orificio,diámetro del orificio, empleando gráficas o la fórmula propuesta por el Ing. Francisco Garaicochea.
k) Trazar la línea de gradiente geotérmicogradiente geotérmico desde la temperatura de flujo en la superficie hasta hasta la temperatura de flujo en el fondo del pozo.
l) Determinar la temperatura correspondiente a la profundidad de colocación de cada válvula .
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
BALANCEADAS DEBALANCEADAS DE BNC BNC
18/04/23 57
m) Determinar la PPsoso de cada válvula, de cada válvula, disminuyendo en 25 [psi] la presión entre válvula y válvula, iniciando para la primera con un valor igual a 25 [psi] abajo de la presión disponible del gas de inyección.
n) Determinar la presión de calibraciónpresión de calibración del domo a 60 [ºF].
o) Preparar una tabla final indicando:
Número de válvula
Profundidad
Temperatura
Pso (presión superficial)
Pvo (presión de apertura de la válvula)
Presión del domo, Pd
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
BALANCEADAS DEBALANCEADAS DE BNC BNC
18/04/23 58
Después de determinar el punto de inyección, el espaciamiento de las válvulas desbalanceadas en una instalación de BN se determina de la siguiente manera:
a) Adicionar 200 [psi] a la presión en la TP fluyendo en la cabeza del pozo y marcar este punto a la profundidad de cero. Trazar una línea recta desde este punto, al correspondiente punto de inyección de gas; esta línea representa la presión en la TP de diseño.presión en la TP de diseño.
b) Trazar la línea de gradiente de fluido de control, partiendo de una presión de cero o de la presión fluyendo en la boca del pozo, ya sea que éste descargue al quemador o al separador, hasta intersectar la línea de gradiente que corresponde a la presión disponible del gas de inyección; este punto determina la profundidad de la primera válvula.primera válvula.
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC
18/04/23 59
c) Trazar una línea horizontal, desde el punto determinado en el paso anterior, hasta intersectar la línea que corresponde a la presión en la TP de diseño.
d) Desde la intersección anterior, trazar una paralela a la línea de gradiente del fluido de control hasta intersectar la línea correspondiente a la presión de operación del gas de inyección. Este punto determina la profundidad de la segunda válvula.segunda válvula.
e) Repetir el procedimiento anterior entre la presión en TP de diseño y la presión de operación del gas de inyección, hasta alcanzar el punto punto de inyección.de inyección.
f) Trazar el gradiente geotérmicogradiente geotérmico entre la temperatura en la boca del pozo y la temperatura del fondo.
g) Determinar la presión en TPpresión en TP de cada válvula a la profundidad correspondiente.
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC
18/04/23 60
h) Tabular la presión en TP de diseño y la presión fluyendo en TP real para cada válvula a la profundidad correspondiente.
i) Fijar la presión superficialpresión superficial de apertura de la primera válvula 50 [psi] debajo de la presión disponible del gas de inyección.
j) Seleccionar las presiones superficiales de apertura del resto de las válvulas, dejando una diferencia de 10 [psi] entre válvula y válvula, en forma decreciente y partiendo de la presión superficial de apertura de la primera válvula.
k) Determinar la presión de apertura de cada válvula (Ppresión de apertura de cada válvula (Pvovo)) a la profundidad correspondiente, sumándole el peso de la columna de gas a cada válvula
l) Utilizando la presión en la TP de diseño, la presión de apertura de cada válvula y el diámetro del orificio seleccionado, calcular la presión de presión de cierre frente a la válvula (Pcierre frente a la válvula (Pvcvc),), la cual es también la presión del domo.
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC
18/04/23 61
m) Determinar la presión del domo de cada válvula a 60 u 80 [°F].presión del domo de cada válvula a 60 u 80 [°F].n) Calcular la presión de apertura en el probador (taller)presión de apertura en el probador (taller) para cada válvula de
60 [°F] utilizando la siguiente expresión:
o) Determinar la presión de apertura (Ppresión de apertura (Pvovo)) de cada válvula a la profundidad correspondiente, utilizando la expresión de flujo real en la TP:
p) Determinar la presión superficial de aperturapresión superficial de apertura de cada válvula bajo condiciones reales de operación, previendo que no habrá interferencia entre válvulas.
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC
R
RPPP td
vo
1
R
FPP d
tro
1
60@
18/04/23 62
q) Hacer cualquier ajuste necesario.
r) Presentar en una tabla los siguientes resultados:
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC
Número de válvula
Número de válvula
Profundidad
Presión en TP diseño (Pt diseño)
Presión en TP fluyendo (Pt real)
Pso (diseño)
Pvo (diseño)
Pd @ Tv
Psc
Pd @ 60 [°F]
Ptro
Pso (real)
Pvo (real)
18/04/23 63
EJEMPLO DE CÁLCULO
Calcular el espaciamiento de válvulas y mostrar una tabla de resultados para una instalación de BNC con válvulas balanceadas, dados los siguientes datos.
qo =
Pws =
IP =
TP =
Profundidad media del intervalo disparado =
Densidad del gas de inyección =
Pth =
Presión superficial del gas de inyección =
Temperatura superficial =
Temperatura en el fondo del pozo =
Gradiente del fludo de control =
Densidad del aceite =
800 [bpd]
2500 [psi]
2 [bpd/psi]
2 ⅜ [pg] d.e.
8000 [pie]
0.65
100 [psi]
800 [psi]
100 [°F]
200 [°F]
0.45 [psi/pie]
35 °API
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS BALANCEADAS DEBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
18/04/23 64
Solución
a) Presión de fondo fluyente:
psiP
IP
qPP
PP
qIP
wf
owswf
wfws
o
21002
8002500
b) Gradiente estático y gradiente fluyento abajo del punto de inyección:
Para una densidad de 35 °API y con 0 % de agua, se obtiene un gradiente de 0.368 [psi/pie] (figura 3K).
piedinámicoNivel
pieestáticoNivel
48.2293368.0
21008000
52.1206368.0
25008000
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS BALANCEADAS DEBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
18/04/23 65
c) Gradientes de gas a la presión de operación y a la presión disponible:
dprofundidadepiecadaporpsiP
dprofundidadepiecadaporpsiPunatieneseconypsiCon
dprofundidadepiecadaporpsiT
TPP
F
dprofundida
T
dprofundidadepiecadaporpsiPunatieneseconypsiCon
AgráficalaDe
corregida
g
real
calc
leídacorregida
calc
g
100017.21460150
4601492.21
10002.21,65.0γ900
100097.18460150
46014919
460
460
1492
100
80006.170100
2
1006.170100
100019,65.0γ800
:13
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS BALANCEADAS DEBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
18/04/23 66
Entonces, las líneas de gradiente del gas son:
Profundidad [pie] Pso [psi] Pdisp [psi]
0 800 900
1000 818.97 921.17
2000 837.94 942.33
3000 856.91 963.50
4000 875.88 984.66
5000 894.84 1005.83
6000 913.81 1026.99
7000 932.78 1048.16
8000 951.75 1069.32
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS BALANCEADAS DEBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
18/04/23 67
d) Línea del gradiente del fludo de control:
gradFc = 0.45 [psi/pie]
Presión = Pwh + (gradFc)(profundidad)
Profundidad [pie] P [psi]
0 100
250 212.5
500 325.0
750 437.5
1000 550.0
1250 662.5
1500 775.0
1750 887.5
2000 1000.0
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS BALANCEADAS DEBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
18/04/23 68
e) Restándole 100 [psi] al punto de balance, se obtiene el punto de inyección, el cual es de 790 [psi] a una profundidad de 4300 [pie].
f) Presión de apertura de cada válvula:
psiPEntonces
FPCPFP
FPCcomoyCtablalaDe
psiPPP
psiP
FT
FT
dprofundidadepiecadaporpsiPunatieneseconypsiPCon
Válvula
d
votdvo
dtt
sovo
corregida
real
calc
gso
99.802)48.912)(8850.0(,
)75.123@)((75.123@
60@,8800.0,1.30
48.91248.37875
48.3718504609.111
4608.99
1000
7.20
9.1112
75.123100
8.992
100
18506.170100
10007.20,65.0γ875
:1
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS BALANCEADAS DEBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
18/04/23 69
g) Resultados
Válvula Profundidad [pie] T [°F] Pso [psi] Pcorreg [psi] Pvo [psi] Ct Pd [psi]
1 1850 123.75 875 37.48 912.48 0.8800 802.99
2 3100 138.75 850 60.97 910.97 0.8555 779.34
3 3900 148.75 825 74.99 899.99 0.8400 755.99
4 4300 153.75 800 80.66 880.66 0.8325 733.15
5 4550 156.90 775 83.17 858.17 0.8270 709.70
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS BALANCEADAS DEBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
18/04/23 70
2500
1206.52
2100
2293.48
800 9000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Presión [psi]Pr
ofun
dida
d [p
ie]
Gradiente fluyendo abajo depunto de inyección
100 [°F] 200 [°F]
Gradiente estático
Gradiente delgas de inyección
Gradiente delfluido de control
Punto de balance
Punto de inyección
Gradiente detemperatura
Gradiente fluyendo arriba depunto de inyección
Niveldinámico
Nivelestático
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS BALANCEADAS DE BNC
18/04/23 71
Profundidad media del intervalo disparado =
TP =
RGA =
Pws =
Pwf =
Densidad relativa del aceite =
Densidad relativa del gas =
Pwh =
qo =
EJEMPLOS DE CÁLCULOEJEMPLOS DE CÁLCULO
1. Empleando las curvas de gradiente de presión para flujo multifásico vertical, determinar la producción que se obtiene de un pozo con los siguientes datos.
8000 [pie]
2 ⅞ [pg]
400 [pie3/bbl]
3000 [psi]
2600 [psi]
0.85
0.75
300 [psi]
1000 [bpd] (0 % de agua)
18/04/23 72
SOLUCIÓN
Para determinar la producción se suponen gastos de los cuales se disponga en las curvas de gradiente de presión correspondiente. Se encuentra la profundidad equivalente a la presión en la cabeza del pozo (Pwh) y posteriormente se adiciona la profundidad total, para finalmente encontrar la presión de fondo fluyendo.
Los resultados son (para d.i. = 2.441 [pg])) :
Curva de capacidad de transporte:
qo [bpd] Pwf [psi]
50 2840
100 2480
200 2120
300 2080
400 2090
500 2110
600 2120
700 2140
800 2160
El gasto aportado por el pozo para las condiciones dadas es el punto de intersección entre las ambas curvas, es decir:
qqoo = 1700 = 1700 [bpd][bpd]
qo [bpd] Pwf [psi]
900 2170
1000 2190
1200 2220
1500 2270
2000 2380
2500 2500
3000 2640
4000 2960
EJEMPLOS DE CÁLCULOEJEMPLOS DE CÁLCULO
bpdq
entoncesPqSiq
psibpdPPqSi
psibpdPP
qIP
IPdecurvalaPara
wfo
wfwso
wfws
o
7500)3000)(5.2(
,0
/30000
/5.226003000
1000
:
max
max
18/04/23 73
2. Suponiendo que Pws desciende a 2400 [psi] y que para la misma producción de 1000 [bpd], Pwf = 2000 [bpd].
a) ¿Cuál es la producción del pozo para las mismas condiciones?
En este caso, el índice de productividad permanece constante y lo que varía es la curva de IP:
El gasto aportado por el pozo para las condiciones dadas es el punto de intersección entre las ambas curvas, es decir:
qqoo = 680 = 680 [bpd][bpd]
EJEMPLOS DE CÁLCULOEJEMPLOS DE CÁLCULO
bpdq
entoncesPqSiq
psibpdPPqSi
psibpddevalorunconteconspermaneceIPEl
wfo
wfwso
6000)2400)(5.2(
,0
/24000
/5.2,tan
max
max
18/04/23 74
b) ¿Cuál es la Pws a la que el pozo dejará de fluir con la TP de 2 ⅞ [pg]?
La Pws a la cual el pozo dejará de fluir bajo condiciones estables corresponde al punto de presión mínima de la curva de capacidad de transporte.
Para determinar la Pws, se traza una recta paralela a la del índice de productividad y que pase por el punto de presión mínima. La prolongación de esta recta al eje de las presiones nos da la Pws a la que el pozo dejará de fluir. El resultado es:
PPwsws = 2180 [psi]. = 2180 [psi].
c) ¿Qué producción aporta el pozo con una TP de 2 ⅜ [pg]?
Para determinar la producción que aporta el pozo se sigue el mismo procedimiento que con la TP de 2 ⅞ [pg] para encontrar la Pwf suponiendo diferentes gastos.
EJEMPLOS DE CÁLCULOEJEMPLOS DE CÁLCULO
18/04/23 75
Los resultados son (para d.i. = 1.991[pg]):
EJEMPLOS DE CÁLCULOEJEMPLOS DE CÁLCULO
qo [bpd] Pwf [psi]
50 2560
100 2300
200 2080
300 2160
400 2140
500 2160
600 2200
700 2240
qo [bpd] Pwf [psi]
800 2280
900 2320
1200 2440
1500 2560
2000 2800
2500 3050
3000 3300
Al graficar estos valores se obtiene:
qo = 1290 [bpd] (Pws = 3000 [psi)]
qo = 550 [bpd] (Pws = 2400 [psi)]
18/04/23 76
d) ¿Cuál es la producción si se emplea una TP de 3 ½ [pg]?
Nuevamente, se sigue el mismo procedimiento que en el inciso anterior
Los resultados son (para d.i. = 2.991[pg]):
EJEMPLOS DE CÁLCULOEJEMPLOS DE CÁLCULO
qo [bpd] Pwf [psi]
100 2800
200 2360
300 2160
400 2100
500 2060
600 2040
700 2030
800 2040
qo [bpd] Pwf [psi]
900 2050
1000 2060
1200 2090
1500 2110
2000 2140
2500 2160
3000 2210
4000 2400
Al graficar estos valores, puede observarse que:
qo = 2080 [bpd] (Pws = 3000 [psi)]
qo = 870 [bpd] (Pws = 2400 [psi)]
18/04/23 77
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000q (bpd)
P (p
si)
CAPACIDAD DE TRANSPORTE TP = 2 ⅜ [pg]
CAPACIDAD DE TRANSPORTE TP = 2 ⅞ [pg]
CAPACIDAD DE TRANSPORTE TP = 3 ½ [pg]
ÍNDICE DE PRODUCTIVIDAD 1
ÍNDICE DE PRODUCTIVIDAD 2
Región de flujo estable
Región de flujo inestable
18/04/23 78
Diseñar la instalación de BNC considerando la siguiente información adicional.
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
qo =
Pdisp =
Pso =
Pwh =
Densidad relativa del gas de inyección =
Densidad del fluido de control =
TR =
TP =
Profundidad del empacador =
Twh =
Tfondo =
P en la válvula operante =
Tcalculada en el taller =
RGA =
2000 [bpd] (0 % de agua)
1000 [psi]
950 [pie]
100 [psi]
0.65
0.85
6 ⅝ [pg]
2 ⅞ [pg]
7990 [psi]
100 [°F]
228 [°F]
100 [psi]
60 [°F]
200 [pie3/bbl]
18/04/23 79
a) Con el IP, obtenido a través de los ejercicios anteriores, se obtiene Pwf para un gasto de 2000 [bpd].
psiIP
qPP o
wswf 22005.2
20003000
b) Nivel dinámico y gradiente fluyento abajo del punto de inyección:
Para una densidad relativa del aceite de 0.85 (aproximadamente 35 °API) y con 0 % de agua, se obtiene un gradiente de 0.368 [psi/pie] (figura 3K).
piedinámicoNivel 7391.2021368.0
22008000
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
18/04/23 80
c) Gradientes de gas a la presión de operación y a la presión disponible:
dprofundidadepiecadaporpsiP
dprofundidadepiecadaporpsiPunatieneseconypsiCon
dprofundidadepiecadaporpsiT
TPP
FT
dprofundidadepiecadaporpsiPunatieneseconypsiCon
AgráficalaDe
corregida
g
real
calc
leídacorregida
calc
g
100094.22460164
4601495.23
10005.23,65.0γ1000
100096.21460164
4601495.22
460
460
1492
100
80006.170100
10005.22,65.0γ950
:13
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
18/04/23 81
Entonces, las líneas de gradiente del gas pueden trazarse de la siguiente manera:
Presión de operación:
Para 0 [pie], Pso = 950 [psi]
Para 8000 [pie], Pso = 950 + (8*21.96) = 1125.67 [psi]
Presión disponible:
Para 0 [pie], disp = 1000 [psi]
Para 8000 [pie], Pdisp = 1000 + (8*22.94) = 1183.48 [psi]
d) De la intersección del gradiente de presión de operación con el gradiente dinámico se obtiene el punto de balance, el cual se encuentra a una presión de 1056.52 [psi].
Restando 100 [psi] al punto de balance sobre la línea de gradiente dinámico, se obtiene el punto de inyección a 4600 [pie] con una presión de 956.52 [psi]
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
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e) Línea del gradiente del fludo de control:
gradFc = 0.37 [psi/pie]
Presión = Pwh + (gradFc)(profundidad)
Profundidad [pie] P [psi]
0 100
250 192.5
500 285.0
750 377.5
1000 470.0
1250 562.5
1500 655.0
1750 747.5
2000 840.0
pie
psigradEntonces
pg
pie
g
lb
pie
cm
cm
g
cm
g
Fc
FcFc
37.0,
12
1
59237.453
1
1
48.3085.0
85.0ρ85.0γ
23
3
3
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
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Mediante la gráfica se obtienen los siguientes resultados:
Válvula Profundidad [pie] T [° F] Pt diseño [psi] Pt real [psi] Pso disp [psi]
1 2600 141.25 660.86 528.69 950
2 3560 157.50 800.00 720.00 940
3 4200 166.25 886.95 852.17 930
4 4600 173.13 956.52 956.52 920
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
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f) Presión de apertura de cada válvula:
psiPPP
psiP
FT
FT
dprofundidadepiecadaporpsiPunatieneseconypsiPCon
Válvula
sovo
corregida
real
calc
gso
01.100701.57950
01.5726004606.120
4608.105
1000
5.22
6.1202
25.141100
8.1052
100
26006.170100
10005.22,65.0γ950
:1
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
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Resultados:
Válvula Profundidad [pie]
T
[°F]
Pso disp [psi]
Pcorreg
[psi]
Pvo disp
[psi]
1 2600 141.25 950 57.01 1007.01
2 3560 157.50 940 76.30 1016.3
3 4200 166.25 930 89.73 1019.73
4 4600 173.13 920 96.46 1016.46
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
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g) Cálculo del volumen de gas:
Vgi = (RGAT-RGAN)*qo
Vgi = (350-200)*2000 = 300 000 [pie3] Factor de correción del volumen de gas de inyección:
Fc = 0.0544(g*T)0.5 = 0.0544[0.65(173.13+460)] 0.5 = 1.103575434 Entonces, el volumen de inyección corregido es:
Vgic = (300 000)(1.103575434) = 331 072.6301 [pie3]
h) Diámetro del orificio.
relación de calores específicos, con TPI = 173.13 [° F] y g = 0.65, se obtiene que k = 1.255 (figura 2.26)
pgpgpg
CA
16
3
64
12φ
64
9956.10φ
)01722126.0)(1510615()01722126.0)(397972(
)01722126.0)(7.29372()01722126.0)(334.932(75105.1φ
01722126.0
1060
956
1060
956
)255.0)(13.633)(65.0(
)255.1(34.64)1060(1555500
6301.331072
43
2
255.1
255.2
255.1
2
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
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Haciendo uso de las tablas CAMCO, las válvulas que más se aproximan son las de
Seleccionando válvulas AK sin resorte y del diámetro mencionado:
pg16
3
09360.03109.0
0291.0:
0291.03109.0
RA
AREntonces
AyA
b
p
Pb
i) Con los resultados anteriores, puede continuarse con el cálculo de la presión del domo.
Pd @ Tv= Pvo disp (1-R) + (Pt diseño)R
j) Para obtener la presión superficial de cierre (Psc), se utiliza la siguinte ecuación:
Psc = Pd @ Tv - Pcorregida
k) Utilizando el factor de correción por temperatura para cada válvula, se obtiene el valor de la presión de cierre a 60 [° F]
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
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Pd @ Tv [psi]
Pcorreg
[psi]
Psc
[psi]
Ct Pd @ 60 [° F]
[psi]
Ptro [psi]
974.61 57.01 1031.62 0.8520 830.37 916.12
996.3 76.30 1072.60 0.8265 823.44 908.47
1007.3 89.73 1097.03 0.8140 819.94 904.61
1010.85 96.46 1107.31 0.8050 813.73 897.76
k) Utilizando el factor de correción por temperatura para cada válvula, se obtiene el valor de la presión de cierre a 60 [° F].
Pd @ 60 [° F] = Pd @ TV * Ct
l) Finalmente, el cálculo de la presión de apertura en el taller.
Resultados:
R
FPP d
tro
1
60@
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
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Válvula Profundidad
[pie]
T
[° F]
Pt diseño
[psi] Pt real
[psi]
Pso disp
[psi]
1 2600 141.25 660.86 528.69 950
2 3560 157.50 800.00 720.00 940
3 4200 166.25 886.95 852.17 930
4 4600 173.13 956.52 956.52 920
Válvula Pvo disp
[psi]
Pd @ Tv [psi]
Psc
[psi]
Pd @ 60 [° F]
[psi]
Ptro [psi]
1 1007.01 974.61 1031.62 830.37 916.12
2 1016.3 996.3 1072.60 823.44 908.47
3 1019.73 1007.3 1097.03 819.94 904.61
4 1016.46 1010.85 1107.31 813.73 897.76
PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL PROCEDIMIENTO GRÁFICO PARA EL ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS ESPACIAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
DESBALANCEADAS DEDESBALANCEADAS DE BNC BNC (EJEMPLO) (EJEMPLO)
18/04/23 90
950100
2021. 74
3000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Presión [psi]Pr
ofun
dida
d [p
ie]
Gradiente fluyendo abajo delpunto de inyección (RGAN = 200)
100 [°F] 200 [°F]
Gradiente delgas de inyección
Gradiente delfluido de control
Punto de balance
Punto de inyección
Gradiente detemperatura
Presión TP fluyendo real (RGAT = 350)
Nivel
dinámico
Presión TP diseño
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NOMENCLATURANOMENCLATURA
Ab = área efectiva del fuelle, [pg2]
Av = área efectiva del orificio de la válvula, [pg2]
T = temperatura base de calibración de las válvulas en el probador a 60 u 80 [°F]
Tv = temperatura de operación de la válvula dentro del pozo, [°R]
Z = factor de desviación del gas utilizado en el domo de la válvula @ Pb y T
Zv = factor de desviación del gas utilizado en el domo de la válvula @ PbT y Tv
Pg = presión del gas de inyección en el espacio anular frente a la válvula, [psi]
Pt = presión en la TP frente a la válvula, [psi]
Pso = presión del gas de inyección en la superficie para abrir la válvula, [psi]
Psc = presión del gas de inyección en la superficie para cerrar la válvula, [psi]
18/04/23 92
Pvo = presión del gas de inyección frente a la válvula en el momento de abrir, [psi]
Pvc = presión del gas de inyección frente a la válvula en el momento de cerrar, [psi]
Pbt = presión interna del domo de la válvula a la temperatura de operación, [psi]
Pb = presión interna del domo de la válvula a la temperatura base, [psi]
Po = presión de apertura de la válvula en el probador a la temperatura base, [psi]
Pc = presión de cierre de la válvula en el probador a la temperatura base, [psi]
Pst = presión equivalente causada por la fuerza del resorte aplicada sobre el área (Ab - Av), [psi]
NOMENCLATURANOMENCLATURA
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