UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE MONAGAS ESCUELA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEO ÁREAS DE GRADO – CRUDOS CRUDOS PESADOS COMPLETACIÓN, REHABILITACION Y PRODUCCIÓN PRODUCCIÓN DE YACIMIENTOS DE CRUDOS PESADOS MATURÍN / MONAGAS / VENEZUELA
OPTIMIZACIÓN DE LOS METODOS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL ARTIFICIAL EN FONDO Y SUPERFICIE PARA YACIMIENTOS DE CRUDOS PESADOS Y EXTRA PESADOS
PROFESORA: ING. MILAGROS SUCRE
REALIZADO POR : Acevedo Randy C.I: 16.281.689 Rivero Diana C.I: 19.875.450
MATURIN, ENERO DEL 2013
INTRODUCCIÓN
Debido a la alta viscosidad del crudo y la insuficiencia de energía por agotamiento de presión del yacimiento para transportar los l os fluidos desde el pozo hasta la superficie, en yacimientos de crudos pesados se hace necesaria la aplicación de métodos de levantamiento artificial tales como: bombeo mecánico (BM), bombeo de cavidad progresiva (BCP) , bombeo electrosumergible electrosumergible (BES) y levantamiento artificial por gas(LAG). La optimización de los métodos de levantamiento artificial está enfocada enfocada básicamente básicamente en maximizar el beneficio de la inversión realizada, a través de mejoras en los diseños para adecuarlos a las condiciones actuales de cada pozo, incrementando su producción.
Méto Métodos de L evanta ntamient iento A rtifi ci al
Son aquellos que son empleados en pozos en los cuales el crudo no fluye por flujo natural debido a las altas viscosidades.. viscosidades..
BOMBEO DE CAVIDAD PROGRESIVA (BCP)
Las bombas de cavidades progresivas consisten de dos partes, la pieza central (rotor), maquinada a partir de acero o material similar dándole la forma de hélice macho (o múltiples hélices en muchos casos) y la pieza circulante (estator) hecha a partir de un material elástico y suave (polímeros) que se moldea en la forma de hélice en algunas hembras de múltiple entrada (uno o más que el rotor). Cuando estas dos piezas están interconectadas, interconectadas, forman una cadena interna de cavidades. El rango de aplicación para este método se encuentra entre 50 y 3000 BPD para una diversidad de condiciones de operación que van desde el levantamiento de 8 °API y con viscosidades desde 5 hasta 10000 cps, a condiciones de yacimiento. Con respecto a la profundidad, encontramos encontramos aplicaciones aplicaciones en pozos de hasta 6500 pies con con temperaturas temperaturas de fondo hasta 280 °F
NUEVAS TECNOLOGÍAS APLICADAS PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LAS BCP
Bombas de cavidades progresivas progresivas insertables
Las BCP Insertables son bombas convencionales (roto – estator); con sistemas de anclaje de anillos de fricción que permiten su inserción en la tubería de producción y posteriormente ser reemplazadas con cabillero. Los equipos están constituidos por estator, rotor con un diseño de punta de flecha, ancla de torque para su asentamiento interno en la tubería de producción, mandril de asentamiento y niple de asiento. Adicionalmente en el tope del sistema insertable se cuenta con un anillo flotante, el cual, al entrar en contacto con el nuevo diseño del rotor permite remover el estator y sacar la bomba del pozo
APLICABILIDAD DE LAS BCP INSERTABLES INSERTABLES El uso de BCP Insertable está enfocado tanto para pozos con declinación en la producción o bajo aporte, con la visión de mantenerlos activos bajo un sistema económicamente factible y de esta manera obtener estabilidad operacional en el campo; como para pozos nuevos con alto potencial con la finalidad de ahorrar costos en servicios por reemplazo de bombas. BENEFICIOS
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El 75% del costo regular es ahorrado debido a bajo tiempo de instalación, comparado con servicio estándar de taladro.
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El 65% de reducción de costos asociados a la unidad utilizada para el reemplazo de la bomba, debido al bajo costo de la unidad.
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Retorno de producción más temprano luego de falla y reemplazo de equipo de completación, en el caso de ser bomba insertable, debido a la reducción de tiempo de operación.
Bombeo de cavidad progresiva con reguladores de presión Este tipo de bomba es denominada la nueva bomba de Cavidad Progresiva (NPCP), la cual está compuesta por una bomba de cavidad progresiva (BCP) y un sistema de Reguladores Hidráulicos (RH) instalados dentro de la bomba entre las cavidades. Es de conocimiento común que la bomba de cavidad progresiva tradicional han demostrado problemas significativos significativos cuando se tratan de mezclas mezclas multifásicas. El El nuevo concepto concepto de NPCP puede manejar manejar esas condiciones. condiciones. Dentro Dentro del sistema de la NPCP tenemos:
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Principio de recirculación de fluidos de los reguladores hidráulicos. hidráulicos.
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El método de diseño que conforma especificaciones estándar de confiabilidad (temperatura, torque friccional).
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El funcionamiento de la bomba en un ambiente de producción (que es: Fracción del volumen de gas, caudal, energía entre otros.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS REGULADORES HIDRÁULICOS (RH) El proceso termo – hidráulico hidráulico es el resultado de las leyes fundamentales del gas, la cual explica que como la presión se incrementa dentro de una cavidad con volumen constante, la temperatura también incrementa. La distribución típica de presión a lo largo la bomba convencional es el resultado de la compresión del volumen de gas y la pérdida de flujo entre el rotor y el estator. Cerca del extremo de la descargada, descargada, el gas comprimido y el volumen son compensados por las pérdidas de flujo.
BENEFICIOS DE LA BCP CON REGULADORES HIDRÁULICOS
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La presión es uniforme a través de la longitud de la bomba, la cual estabiliza la temperatura.
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Compensa el volumen comprimido de gas en las cavidades progresivas.
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Protege el estator y por lo tanto mejora el funcionamiento de la bomba.
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Las dimensiones relativamente pequeños de los reguladores hidráulicos y su distribución a lo largo de la bomba resulta un eficiente diseño multifásico.
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Comparando con la BCP tradicional, la NPCP mejora el sistema de control de la temperatura, el torque por fricción, reduce el consumo de energía y realza el funcionamiento hidráulico (caudal, entre otros).
Bombas de cavidad progresiva metal-metal Este tipo de Bomba de Cavidad Progresiva está conformado por dos elementos, un rotor y un estator hechas de un material metálico. Se ha demostrado que esta bomba puede llegar a tener una aceptable eficiencia volumétrica con líquidos de alta viscosidad. BENEFICIOS DE LA BCP CON METAL-METAL
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Reducción de del consumo de energía por encima del 30 %.
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Posibilidad de inyección de diluente en fondo para mejora de la producción.
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Aumento de la vida útil de la bomba a más de 18 meses.
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Mayor diferencial de presión por etapa.
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Temperatura límite aproximada de 720 °F.
- No hay problemas problemas con la compatibilidad compatibilidad de fluidos.
BOMBEO MECANICO
Consiste en una bomba de subsuelo de acción reciprocante, que es abastecida con energía producida producida a través de una sarta sarta de cabillas. La energía es suministrada por un motor eléctrico o de combustión interna colocado en la superficie. Tiene su mayor mayor aplicación mundial en la producción de crudos pesados y extra pesados, aunque también se utiliza en la l a producción de crudos medianos y livianos.
NUEVA TECNOLOGÍA APLICADA PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL BOMBEO MECÁNICO.
Dynapump.
Es una unidad de bombeo hidráulico de mayor carrera que un balancín convencional, que se conecta a la sarta de bombeo del pozo para poder extraer el crudo desde el subsuelo. Es versátil, permitiendo asentar a altas profundidades y extraer la producción donde un balancín convencional no puede. FACTIBILIDADES DE LA UNIDAD DYNAPUMP
Técnica, operacional operacional y económicamente económicamente factible como método alterno a los l os sistemas de levantamientos.
Equipo versátil que permite asentar a grandes profundidades y extraer la producción donde los métodos convencionales no pueden .
BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE (BES)
El principio básico del sistema de bombeo a través de bombas electrocentrífugas es transmitir en forma de presión, la energía de un motor eléctrico sumergible al fluido en el pozo. La unidad se encuentra suspendida de la tubería de producción, sumergida en el fluido del pozo y conectada hasta la superficie a través de un cable para suministrar energía eléctrica al motor. El rango de aplicación para este método de levantamiento, de acuerdo a las experiencias en Venezuela, se encuentra entre 200 BNPD y 18000 BNPD, dentro de un amplio rango de condiciones de operación en crudos extrapesados, desde 8,5 API hasta crudos livianos de 40 API, y viscosidad hasta 5.000 cps a condiciones de fondo (sin dilución)
NUEVA TECNOLOGÍA APLICADA PARA LA OPTIMIZACIÓN DEL BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
Bomba multietapas (supermerey)
El equipo multi ahusado (Supermerey) fue diseñado para manejar el gas libre que entra a la bomba que no puede ser separado y que afecta la operación normal de los equipos BES. Esta bomba posee una configuración especial que le confiere habilidad para manejar altos volúmenes de gas libre a la entrada de la bomba sin los problemas típicos asociados al al flujo de gas a través de las etapas. La bomba Supermerey, Supermerey, a diferencia diferencia de los equipos Taper convencionales, posee su propia curva de operación y esta diseñada para comprimir y manejar manejar de forma eficiente eficiente el gas entrante entrante a la bomba.
INYECCION DE DILUENTE
El implemento de la inyección de diluente surgió como respuesta a la necesidad de reducir de forma significativa las altas viscosidades del crudo, aminorar los efectos de pérdida de presión por el roce de los fluidos con con la tubería de producción y optimizar el desempeño de los equipos de producción.
Entre los diluentes típicos usados en la industria petrolera está la nafta, estos tienen como función mejorar la consistencia y la aplicabilidad de los productos a los que se añaden. No todos los diluentes tienen el mismo poder de dilución, por lo tanto con idénticas cantidades de diluente se obtendrán distintas viscosidades de aplicación. Es decir que el poder de dilución dependerá no sólo de la composición del diluente sino también, y fundamentalmente, de la compatibilidad con el producto. Los pozos con BCP reciben diluente a nivel de cabezal, es decir, tienen su punto de inyección en la tubería de producción a nivel de superficie. No se les inyecta a nivel de fondo debido al efecto del diluente en el elastómero de la bomba, sin embargo, en el Área Extrapesado hay ciertas excepciones de algunos pozos con BCP con inyección en fondo que están siendo evaluados. Cabe destacar que a los pozos con BM se les puede inyectar in yectar diluente dependiendo de su completación; si la completación es Grupo I, la inyección se realiza por el anular y la mezcla crudo-diluente se produce en la tubería de producción. En cambio, si la completación es Grupo II la inyección se realiza por la tubería de producción y la mezcla crudo-diluente se produce en el anular Los pozos con BES reciben diluente a nivel de fondo a través de capilares. EFECTOS DE LA INYECCIÓN DE DILUENTE La inyección de diluente influye de distintas maneras en el comportamiento del pozo dependiendo del lugar en el que se realice. En superficie:
Se mejora el desplazamiento del fluido a través de las tuberías de producción, reduciendo pérdidas por fricción al aumentar la gravedad API y disminuir la viscosidad.
Facilita la posterior deshidratación de la mezcla y separación del gas.
El aumento de la movilidad en la línea de producción ocasiona una reducción en la presión del cabezal, disminuyendo la presión que tiene que vencer la bomba al nivel de cabezal.
En subsuelo:
Incrementa la movilidad del fluido optimizando el trabajo del mecanismo de levantamiento artificial implementado.
Reduce las perdidas por fricción a través tr avés de la tubería eductora
LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS(LAG)
El Levantamiento Artificial por Inyección de Gas es un método de producción que utiliza gas comprimido a alta presión como fuente externa de energía. El gas es inyectado en un punto de la columna de fluidos en la tubería de producción. El gas inyectado tiene como propósito aligerar o desplazar la columna de fluidos, reduciendo su peso. De esta manera, la energía del yacimiento será suficiente para transportar los fluidos desde el fondo hasta la superficie.
TECNOLOGÍA APLICADA PARA LA OPTIMIZACIÓN OPTIMIZACIÓN DEL LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL ARTIFICIAL POR GAS
Inyección de gas caliente
En vista de la evidente importancia que tiene la temperatura como variable a considerar en la producción de un pozo, especialmente en crudo pesado, se evaluó el efecto de incrementar la temperatura de inyección del gas de levantamiento. Con un sistema de tuberías concéntricas, se podrá incrementar la eficiencia en la transferencia de calor, dado que el mismo fluye desde la tubería de inyección de gas hacia el crudo que circula por el anular (fluido en contra corriente). Debido a que el gas viaja en contra flujo con el crudo que viene ascendiendo por el espacio anular, el efecto
es convertir al espacio anular en un gran intercambiador de calor, permitiendo reducir la la viscosidad del crudo producido con un incremento en la producción del pozo.
CONCLUSIONES
La bomba de cavidad progresiva insertable puede ser removida e instalada nuevamente a fondo de pozo, sin necesidad de extraer la sarta de tuberías. Para recuperar la bomba desde subsuelo, se puede realizar la operación extrayendo la sarta de cabillas con un camión cabillero, en un tiempo no mayor de 8 horas.
La bomba bomba de cavidad progresiva NPCP consta consta de orificios para regular la presión en las cavidades internas de la bomba. Esta tiene el objetivo de incrementar la vida útil de la bomba.
Con la tecnologia de bombeo de cavidad progresiva metal-metal se puede completar pozos productores de yacimientos donde existan proyectos de recuperacion termica, debido que puede soportar soportar temperatura hasta 720ºF.
La unidad Dynapump permite el control de la direccion y velocidad de lacarrera de la bomba. La carrera de ascenso ascenso es diferente diferente a la carrera de descenso.
El uso de la B.E.S. multietapas multietapas supermerey, permite el manejo manejo de altas RGP sin presentar los problemas tipicos asociados asociados por el el flujo de gas en las las etapas (bloqueo).
La inyección de gas caliente incrementa la producción debido a la reducción de la viscosidad por efecto de la temperatura, adicionalmente la eficiencia de levantamiento se incrementa
BIBLIOGRAFIA
Parra, R. (2008). Evaluación de mejores practicas y nuevas tecnologías en levantamiento artificial con bombas de cavidad progresiva insertable, con reguladores de presión y metal-metal, Distrito Morichal. Tesis de Grado, Universidad de Oriente, Maturín, Venezuela.
Lazarde, L. (2010) Tecnologías aplicadas en levantamiento de crudos pesados y extrapesados extrapesados en Morichal. Presentación. Maturín, Venezuela.
Inyección de gas caliente. Disponible en Internet: http://es.wikipedia.org htt p://es.wikipedia.org..
