SISTEMA DE
LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR GAS
(GAS LIFT)
RESUMEN
Por
efecto de la discapacidad que poseen muchas formaciones para producir por sí
mismas, es decir, generar el levantamiento
de los fluidos mediante su energía interna, o aportar hacia superficie la taza
de flujo deseada, se recurre a una primera etapa que proporcione la energía
faltante o suficiente para generar el ascenso efectivo de la mezcla de fluidos.
Este mecanismo externo a la formación se denomina dentro de la industria
petrolera, sistema de levantamiento artificial.
Palabras Claves: Inyección,
Válvulas, Continuo, Intermitente, Diferencial de presión, Mandriles, Recobro,
Levantamiento.
ABSTRACT
On the effect of disability which have many formations
to produce for themselves, that it to say, generate the lifting of the fluids
through its internal energy, or contribute to surface flow cup desired, we use
a first stage to provide the missing energy or sufficient to generate effective
promotion of mixing of fluids. This external mechanism called training within
the oil industry, artificial lift system.
Key words: Injection, Valves, Continuous, Intermittent,
Differential Pressure, Mandrels, Lift, Recovery.
INTRODUCCIÓN
El
método de producción ideal para la industria petrolera es el flujo natural pero
como su tiempo de vida es corto, se requiere de un mecanismo que contribuya al
recobro del mismo teniendo en cuenta la viabilidad económica y eficiencia
productiva que este pueda generar. Para ello, se utilizan los sistemas de
levantamiento artificial que tienen como finalidad maximizar la producción del
pozo cuando éste presenta diferencial de presión muy baja entre el yacimiento y
el pozo, y la energía propia de la formación no es suficiente para levantar el
fluido. La selección óptima del tipo de sistema de levantamiento depende de las
características del yacimiento, la disponibilidad de equipos y de las
propiedades que presenta el fluido.
Con
frecuencia, el Gas Lift es uno de los sistemas de levantamiento artificial más
empleado en la industria debido a su facilidad de uso y a su similitud con el
proceso de producción por flujo natural. Además, provee beneficios ambientales
considerables y un porcentaje de recobro del 58-60%.
Por
otra parte, se ha logrado incentivar la investigación de nuevas tecnologías
basadas en programas computacionales como algoritmos genéticos, simulación en 3D, graficas de rendimiento del gas en
función del tiempo y de los cambios de presión, temperatura y volumen in situ,
las cuales ayudan a la optimización del pozo y del sistema de
levantamiento artificial utilizado.
Para
el sistema en particular que abordaremos (Gas Lift), una de dichas aplicaciones
tecnológicas es el simulador yacimientos ECLIPSE® 14 el cual se utiliza para
determinar cuánto gas se debe distribuir a cada pozo, obteniendo de esta manera
los controles de producción del mismo.
MARCO TEÓRICO
El
Sistema de Levantamiento Artificial por Gas (LAG o Gas Lift) se basa en
incrementar el diferencial de presión que puede darse entre el yacimiento y las
paredes del pozo mediante la inyección de gas a una determinada presión (generalmente
alta) para lograr la reducción de la densidad del fluido y así facilitar el
desplazamiento del mismo hasta superficie.
COMPONENTES DEL SISTEMA
GAS LIFT
De
superficie:
Ø Planta compresora: Es
aquella planta que comprime el gas, es decir, se encarga de darle la presión necesaria
a dicho fluido para su posterior inyección en el pozo.
Ø Red de distribución del gas a alta
presión: Es un sistema de tuberías que se encarga de distribuir
el gas comprimido hacia los diferentes pozos.
Ø Equipo de medición y control: Son
aquellos que se utilizan para regular la entrada de gas al pozo, controlando la
presión y la velocidad con la que se inyecta.
Ø Red de recolección: Es
un sistema de tuberías que se encarga de transportar el gas recolectado en
superficie ya utilizado en el pozo hacia la planta compresora pasando
primeramente a través de separadores y depuradores cuyo objetivo es mejorar su
calidad y finalmente ser reutilizado para el nuevo ciclo de inyección o
diversos usos.
De
subsuelo:
Ø Válvulas: Son
aquellas que permiten el paso del gas hacía la tubería de producción cuyo
funcionamiento básico se fundamenta en su sensibilidad a los cambios de presión
para los cuales fue diseñada.
Ø Mandriles: Son
un tipo de cápsulas en las que se encuentran suspendidas o depositadas las
válvulas. Se clasifican en convencionales o recuperables dependiendo de la
facilidad que proporcionen para su extracción del pozo.
Figura 1.
Componentes básicos para el Sistema Gas LIFT y recorrido del gas.
Fuente:http://www.americancompletiontools.com/gasliftequipment/completionsystems.htm
TIPOS DE INYECCIÓN
Se pueden utilizar dos
mecanismos para inyectar el gas y lograr el levantamiento:
1.
Gas
Lift Continuo: Consiste en la inyección de gas de forma
permanente hacia el pozo, cuyo objetivo principal es reducir o aligerar el peso
del fluido de producción para generar el diferencial de presión requerido entre
los fluidos dentro de la tubería y en la formación, ello es consecuencia de la
reducción de la densidad del mismo debido a la emulsión de la mezcla
gas-líquido y la expansión del fluido inyectado.
2.
Gas
Lift Intermitente: Consiste en el levantamiento del fluido de
formación desde cierta altura del pozo donde la energía natural del mismo no es
suficiente para seguir permitiendo el flujo ya que la presión en este punto es
demasiado baja, además la inyección continua podría contra presionar la
formación productora. El fluido se encuentra en forma de baches dentro de la
tubería de producción debido a la inyección de gas a cortos intervalos de
tiempo.
DIFERENCIAS
ENTRE GAS LIFT CONTINUO E INTERMITENTE
Ø La
aplicación del sistema continuo se aplica en pozos con una alta presión y taza
de producción ya que una baja presión de fondo de pozo ocasionaría el
deslizamiento de los fluidos dentro de la tubería de producción a medida que se
recorre cierta altura lo que conlleva al aumento en la taza de gas a inyectar
para realizar el levantamiento, mientras el sistema de gas lift intermitente se
aplica en pozos con baja productividad y presión de fondo. El consumo de gas en
flujo continuo es mayor que en flujo intermitente.
Ø En
el LAG continuo, el gas aliviana el peso de la columna de los fluidos, además
de empujarlo a través de su proceso de expansión. En contraste en el LAG
intermitente prima la capacidad de empuje que tiene el gas sobre las moléculas
del fluido en comparación con la reducción de la densidad del mismo, debido a
la formación de dos fases; gaseosa y líquida con poca emulsión.
Ø En
el flujo continuo gas LIFT la densidad del crudo es baja y la relación gas-líquido
es alta a diferencia del flujo intermitente en el cual la densidad del crudo es
por lo general alta y la relación de gas-líquido pude variar desde alta hasta
baja.
VENTAJAS DEL GAS LIFT
Ø Se
puede usar en pozos desviados.
Ø La
corrosión por contaminantes presentes en
el fluido de formación no implica mayor riesgo en la aplicabilidad del sistema
gas lift.
Ø Tiene
buen rendimiento en pozos con alto contenido de sólidos.
Ø Se
requiere de poco espacio para ubicar el equipo superficial de gas lift.
Ø Es
económico.
Ø Aplicable en yacimientos offshore.
Ø Se
puede utilizar fluido (gas) de formación previamente depurado y secado para el
mantenimiento del ciclo del gas inyectado en el pozo.
Ø Podemos
variar el sistema gas lift aplicado de continuo a intermitente, dándole gran
flexibilidad a su aplicación.
Ø Control
permanente de la presión del pozo.
Ø Es
viable a grandes profundidades.
DESVENTAJAS DEL GAS LIFT
Ø Requiere
de disponibilidad de gas en todo momento.
Ø Es
peligroso una presión muy elevada en el pozo, se requiere de un buen sistema de
control y de supervisión en especial en el sistema de LAG intermitente.
Ø Se
requiere de un previo proceso de tratamiento al gas que se va a inyectar en el
pozo.
Ø Necesidad
de un óptimo estado de la tubería de producción.
CONCLUSIONES
1. La optimización del sistema de levantamiento artificial por
gas permite la mejora del rendimiento, volumen y seguridad en el proceso de
recobro del pozo al cual se le aplica dicho mecanismo a través de la diferencia
de presión que genera el gas inyectado a altas presiones.
2. En la actualidad, existen variedad de mecanismos en
referencia a los procesos de producción mejorada o sistemas de levantamiento
artificial; sin embargo, se evidencia la preferencia hacia el recobro mediante
la inyección de gas lift a alta presión, debido a su bajo costo de instalación,
el volumen de fluido recobrado, y las ganancias monetarias obtenidas con la
aplicación del mismo.
3. La factibilidad del sistema de gas lift es considerable en el
momento de elección y evaluación del diseño del sistema de producción para un
pozo; no obstante, uno de los mayores inconvenientes a resolver dentro de la
primera etapa es la determinación de la cantidad de gas requerido, la presión
inicial del mismo, y la velocidad de flujo de acuerdo con la cantidad de gas
disponible para su uso.
4. Dentro de investigaciones actuales se ha desarrollado el uso
de tecnología computacional como mecanismo de solución a esta problemática
mediante algoritmos genéticos, simulación en 3D, graficas de rendimiento del
gas en función del tiempo y de los cambios de presión, temperatura y volumen in
situ.
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