APLICACIÒN DEL SISTEMA DE ÉMBOLO VIAJERO EN POZOS DE GAS, INVADIDOS DE LÍQUIDOS

El objetivo de es levantar la columna de líquidos acumulados en el fondo del pozo.

Hay tres tipos de pozos de acuerdo a la cantidad de gas:

AbundanteSuficienteInsuficiente o escaso (gas

almacenado en el espacion anular)

Los sistemas del émbolo viajero se clasifican en:

Bombeo neumático intermitente con émbolo viajero

Sistema de émbolo viajero en pozos con empacador

Sistema de émbolo viajero en pozos sin empacador

BOMBEO NEUMÁTICO INTERMITENTE CON ÉMBOLO

VIAJERO Baja presión de fondo Se inyecta gas para

aligerar la columna de aceite pero la mayor parte puede canalizarse.

La función del embolo es formar una interfase mecanica para auxiliar al BNI evitando la canalización y maximizando la efec. de inyección.

SISTEMA DE ÉMBOLO VIAJERO EN POZOS CON EMPACADOR

Poco utilizadasTodo el gas lo suministra la

formación por lo que debe de tener una relación gas-líquido alta.

Normalmente no aplicable a pozos de gas de alta presión que presenten entrada de agua de formación

La función del embolo viajero consiste en cerrar la línea de descarga para evitar que caiga el embolo una vez en el fondo se abre el pozo

sin necesidad de esperar un tiempo de recuperación de presión en el espacio anular

Limpieza continua del pozo, llevando a cabo los ciclos según el ritmo de la entrada de agua.

SISTEMA DEL ÉMBOLO VIAJERO COMVENCIONAL EN POZOS SIN

EMPACADORMas versatil que los anterioresNo esta asociado con otro sistema de producción Se puede aplicar en cualquier pozo de gas o aceite

y gasa asociado que tenga comunicación el espacio anular con la TP y cuente con la energia necesaria.

La operación se resume a intalar el equipo necesario de acuerdo a las características del pozo y calcular el número de viajes del émbolo e iniciar el ciclo de operación.

ELECCIÓN DE UN POZO CANDIDATO

Foss & Gaul propusieron una seria de ecuaciones para facilitar el diseño y la evaluación del sistema para cualquier tipo de pozo, basándose en varias pruebas.

Los parámetros necesarios que se deben de conocer o en su caso calcular para opera el sistema de émbolo viajero son:

Profundidad de la TPPresión en la cabezaRelación gas –liquidoGas requerido por cicloMínima presión en espacio anular requeridaMáximos ciclos por día

PROFUNDIDAD DEL POZO

Profundidad del anclaTiempo de cierreNivel de líquidos

PRESIÓN EN CABEZA

Indica el comportamiento del pozoSe saber si un pozo es o no candidato

(energía suficiente)

RELACIÓN GAS-LÍQUIDO

Relaciona la producción del gas y los líquidos que se producen ene le pozo a condiciones superficiales

En función de esta se decide la implantación del sistema

Es la base para determinar las características de operación de la instalación

La presión minima se obtiene e la ecuacion propuesta por Foss & Gaul

Con la presión minima en el espacio anulara se puede calcular las expresiones máximas y las promedio en el espacio anular con las siguientes ecuaciones:

MAXIMOS CICLOS POR DÍAEstan en función del tiempo que

tarada cada ciclo completo de la opreación des sistema; consiste en ele tiempo requerido para que el émbolo caiga hasta el fondo dentro de los fluidos que tiene el pozo, el tiempo de viaje a la superficie y el que tardan en accionar los elementeos de control superficial; dividiendo las 24 hrs del dia entre la suma de los tiempors se tiene los maximos ciclos por día.

Los conceptos que involucran tiempo dependen de factores diversos, por estas razones para determinara los máximos ciclos que se pueden realizar por día se tomaron los siguientes valores experimentales:

Velocidad de ascenso del embolo = 1000 pies/min

Tiempo de control superficial, despreciable

Caída del émbolo a través del gas= 1000 pies/min

Caída del émbolo a través de líquidos= 172 pies/min

La velocidad del émbolo varia desde 1000 a 2000 pies/min a traves del gas por experiencias de campor F&G consideraron para sus calculos 2000. Abercombrie encontró que esta velocidad es muy alta para cualquier aplicación en general por lo cual se usó 1000 pies/min.

La velocidad de caída del émbolo en el seno líquido varía de 17 a 250 pies/min, F&G usaron 172 pies/min.

ANALISIS PREVIO A LA INSTALACIÓN DEL SISTEMA DEL ÉMBOLO VIAJERO

1)Primero se debe analizar mediante el nomograma de Tarner y colaboradores si el pozo cumple con la velocidad y gasto crítico para acarrear los liquidos

Si Vg > Vcritica no hay problemas de acumulación de líquidos

Si Vg<Vcritica el pozo tiene problemas de acumulación de líquidos

2)Calcular la altura de la columna de liquidos, la cual debe ajustarse para densidades relativas distintas a 1.0 (.433 gradiante de presión del agua en lb/pg2/pie valido solo si se trata de 100% agua y densidad relativa igual a 1.0)

Procedimiento de instalación y operación del sistema de embolo viajero.

1. Cerrar el pozo un día antes de la instalación para proveer de presión adicional al espacio anular.

2. Calibrar la tubería de producción, para verificar que no existan obstrucciones.

3. Si se encuentra obstrucción en la calibración se corre un escareador del mismo diámetro de la tubería.

4. Determinar si el pozo esta equipado con niple de asiento y su diámetro interior, si existe se baja la válvula de pie y el resorte amortiguador y se pasa al paso 6

5. Si no existe niple de asiento se instala el ancla, en el primer cople arriba de la camisa, y se baja la válvula de pie y el resorte amortiguador.

6. Cerrar la válvula maestra e instalar el equipo superficial. Lubricador, válvula motora, controlador, sensores, y conexiones superficiales.

7. Introducir el embolo lubricador y cerrar la tapa superior,

8. Abrir la válvula maestra y quitar el seguro del lubricador para que el embolo viaje ala fondo.

9. Remover la tapa del lubricador y bajar un block de impresión con línea de acero después del embolo, verificando que haya llegado al fondo.

10. Retirar la línea de acero y reinstalar la tapa del lubricador.

11. Asegurarse que las válvulas del árbol maestra y lateral estén abiertas

12. Abrir la línea de descarga en cuanto se alcance la presión de operación en el espacio anular..

13. Atrapar el embolo a la llegada de su primer viaje, cerrar la válvula maestra y desfogar la cabeza del pozo y el lubricador. Recuperar el embolo e inspeccionarlo si presenta daños.

14. Repetir los viajes permitiendo el flujo únicamente de los baches del liquido, hasta que el pozo quede limpio.

15. Revisar que la separación gas-liquido en las estaciones de recolección de gas o baterías de separación sea capaz de aceptar baches líquidos en cortos periodos.

16. Finalmente permitir la operación automática del sistema empleando un controlador verificando que los tiempos de cierre y apertura sean apropiados.

Aplicación de campo.

La aplicación del sistema de embolo viajero tiene muchas posibilidades de mejorar la producción.

La instalación y operación del embolo viajero es básicamente similar en los distintos yipos de pozos, la diferencia radica en el sistema de producción que se este empleando y sus condiciones de flujo ya sea fluyente, intermitente o mediante un sistema artificial de producción.

Sistema de émbolo viajero convencional.

Diseño teórico del émbolo viajero.

Posteriormente se realizo el siguiente analisispara su opyimizacion basados en las ecuaciones propuestas por Foss y Gaul, y las modificaciones de Abercrombie. Los datos del pozo son:

Profundidad = 2739 m (7870 pies)

Qc = 31 bpd

Qg = 1.9 MMpcd

Pld = 300 Ib/pgz

PTP = 480 Ib/pgz

PEA= 620 nmpgz

dint TP = 2.441 pg

DEXT TP = 2 7/8 pg

dint TR = 6.004 pg

DEXT TR = G 5/8 pg

At = 0.032 piesz

Aa= 0.152 piesz

Porcentaje de agua = 20

°APl = 50 ‘

1. Se calcula el tamaho del bache:

* Partiendo de que se trata de condensada de 50°API se tiene que:

yc= (141.5 I (50 +1315))= 0.779

yagua = 1.05 (agua salada)

Ymezcla = (0 2 x 1.05) + (0.8 x 0.779) =0.833

* Si el gradiente para 100% da agua as igual a 0.433 entonces ei gradientapara la mazcla rasulta:Gradienta de presión = (0.433 x 0.833) = 0.360 Ib/pgz/pie* Aplicando la ecuacién (4.5) se calcula la altura dal Iiquido:hf= (630 — 480)/ 0.360 = 416.6 pies* El bache de Iiquido en barrilas se obtiene aplicando ia ecuacién (4.6)(416.6 x 0.032)/5.615 = 2.37 barriles/ciclo que para fines practicos seconsidera igual a 2.40 bl/ciclo2. Con al valor del tamarña del bache y los valores de la tab/a 2.1 se aplicala acuacién (3.10} para obterier la presión minima en el espacio anular paralevantar el bache de IiquidoPcmin = [(5 + 300 + 14.7 + (102 x 2.40)) x (1 + 7870 /45,000)] = 663.2 lb/pgzCon Ia presión minima calculada se aplican las acuacioneé (4.1) y (4.2)para obtener la presién maxima y promedio respectivamantePom,. = (0.032 + 0.152)/0.152 = 802.2 Ib/pgzPcpmm = (663.2 + 802.2)/2 = 733 Ib/pg:3 Ap/icando Ia ecuac/dn 4.3 y los va/ores de Ia tabla 4.1 se calcu/a alvo/uman de requer/do por ciclcMPC = (0.000002904 x 7870 x 733) = 16.7 Mpc/cicic4. Con lcs resu/fados de los pascs 1 y 3 cbtanemos Ia ra/acién gas liquidcRGL = 16.7/2.4 = 7 Mpc/barril

5 Para calcular los máximos ciclos por dia considerando unicamente eltiempo que tarda el émbolo en Ilegar al fondo se emplea la ecuación 4.4dondeAg = (7870 — 416.6)/1000 = 7 45B = 416,6/172 = 2,4C = 7870/1000 = 7.87sustiiuyendo en Ia ec.(4.4)Cy = (1440/(7 45 + 2 4 + 7.87) = 81 ciclos/diaCon este resultado y conociendo que el pozo produce 31 bpd y 2.4 bl/cicloentonces el mkmero de ciclos por dia recomendados es;31/2.4 = 13 ciclos por diaTambién de la ecuacion (4.4) se puede deducir Ia duración de un ciclo,sumando los parémetros A,B,CAg+B+C=17.72;18minPor I0 tanio para 13 ciclos por dia equivalen a un tiempo total de cierre serade 234 min y 1206 min fluyendo.

Presión máxima del espacio anular

800 psi

Volumen de gas requerido

16.7 Mpc/ciclo

RGL 7Mpc/barril

Tamaño del bache 2.4 barriles

Ciclos por dia 13

estrangulador Media pulg

Agrupando los resultados se tiene la siguiente tabla-

Analizando los resultados de la tabla 5.3 se puede estimar el incremento dela producción segun el numero de ciclos (mayor Iimpieza de! pozo), si se tiene unincremento medido de 0.4 MMpcd y 9 bl al aplicar el sistema con 3 ciclcs.Extrapolando los valores a 13 ciclos el incremento en la produccién seratemativamante sera 1.7 MMpcd de gas y 39 bl de condensado, pues cabe sehalarqua estén mvolucradcs otros factores como el comportamientc del nivel dinémicode los Iiquidos y Ia aportacibn de gas del yacimiento.Bésicamente Ia manera de ccnocer el incremento de Ia producción es Iaintegracién de las gréticas de la medicién dirscta del pozo.

V.3 SISTEMA DE EMBOLO VIAJERO CON EMPACADOREl siguiente caso es muy particular, debido a que se trata de un pozo conterminación esbelta 0 también conocida como Tubing Lass, esta significa que Iaultima TR cementada sirve igual como tubería de producción, normalmente eldiámetro de este tipo de terminaciones as de 3 y media ", por I0 cual no cuenta conespacio anular por consiguiente no tiene empacador ni camisa, esta situacióndifiere de los principios de operación convencional del sistema de émbolo viajeroal ser imposible almacenar gas, restringiendo su aplicación a pozos de gas de altapresión pudiéndose manejar como si se tratara de un pozo como empacador.