Sistema de levantamiento artificial por gas by Jonathan Barrios

1. MARCO LEGAL

REGLAMENTO ESTUDIANTIL

CAPITULO 8

DE LOS GRADOS Y CERTIFICACIONES

ARTICULO 111

Para optar el certificado expedido por coinspetrol el estudiante deberá presentar un proyecto de grado cuya reglamentación contempla los siguientes parámetros y que será escogido por el estudiante de las siguientes opciones. El estudiante podrá presentar una monografía con normas icontec sobre algún tópico, área o actividad de la industria del petróleo en la técnica que el estudiante adelante bajo la dirección de un profesional vinculado a la industria el petróleo que sea sustentado ante un jurado nombrado por coinspetrol quien evaluara y calificara en las fechas indicadas para tal fin .

2. MARCO TEORICO

2.1. GAS LIFT El Levantamiento Artificial por Gas (L.A.G) es un método primario de producción de fluidos mediante la inyección de gas a alta presión por el espacio anular a través de la tubería de producción, para aligerar la columna hidrostática. El gas inyectado desplaza el fluido hacia la superficie mediante uno De los dos mecanismos o por la combinación de ellos. Adicionalmente, el sistema de levantamiento por gas lift se puede utilizar efectivamente para lograr los siguientes objetivos:  Arrancar los pozos que producen por flujo natural  Incrementar la producción de los pozos que hayan declinado en forma natural, pero que aún producen sin necesidad de utilizar Métodos artificiales.  Descargar los fluidos en el pozo de gas  Realizar contraflujo de los pozos de agua

VENTAJAS  Es el método más económico.  No requiere de equipos adicionales para su Levantamiento.  Con el uso del estrangulador en esos pozos se puede controlar las limitaciones.  Conservar la energía del gas, controlar la presión del pozo y disminuir la cantidad de arena.  Relativamente bajos costos de Instalación y mantenimiento.  Se aplica en crudos pesados, medianos y livianos  Es altamente flexible para manejar un amplio rango de tasas  La producción de arena no afecta el equipo de Levantamiento.  La desviación del pozo no lo afecta adversamente.

 No requiere de taladro para la remoción o reemplazo del equipo de subsuelo.  La plataforma de superficie es sencilla.  El equipo es más duradero ya que posee muy pocas partes que requieren movimiento  Es aplicable a pozos alta relación gas-petróleo.

DESVENTAJAS  Diseño del equipo relativamente más complicado.  Requiere facilidades a alta presión en superficie Ineficiente para producir a bajas tasas de flujo.  No recomendable para la producción de pozos con altos volúmenes de agua 65%  Requiere personal de ingeniería y de campo más calificado.  Las instalaciones de superficie presenta mayor riesgo por la presencia de gas a alta presión  El revestidor debe resistir la presión de levantamiento.  No es eficiente en el levantamiento en un campo relativamente pequeño  Presenta dificultad para levantar crudos pesados Y viscosos.  No produce eficientemente en pozos de bajas presiones.  Requiere de sistemas de seguridad en algunos casos complejos.

2.2. PROCEDIMIENTO PARA LA INSTALACIÓN DE UN POZO POR GAS LIFT Para la apertura de un pozo `por gas lift es necesario cumplir con los procedimientos en cada operación a realizar siguiendo las recomendaciones de la empresa para no tener algún daño en las instalaciones Se debe verificar detalladamente las condiciones de las instalaciones de un pozo así:

2.2.1. PLATAFORMA en una plataforma marítima se debe inspeccionar el estado físico de esta, que el atracadero este en perfecto estado, que las dimensiones sean las adecuadas que las defensas de esta sean resistentes, las escaleras deben

estar bien ajustadas y en perfectas condiciones, los pisos no deben ser resbaladizos, verificar constantemente los soportes de las poleas y las grúas, el personal que este en la plataforma debe estar identificado y deben cumplir con todas las normas de seguridad personal que se exijan en la empresa También es muy importante tomar las medidas apropiadas para quien estas plataformas y las operaciones que se efectúan en esta no perjudiquen ni contamine el medio ambiente.

2.2.2. POZO EN TIERRA En un pozo por gas lift en tierra primero y antes de la apertura los encargados se deben cerciorar que las vías de acceso al campo sean viables que las instalaciones tengan protección como vigilancia, mallas, rejas, cercas, etc., la iluminación de estar y mantenerse en perfecto estado

Verificación de los trabajos para la apertura del pozo: Teniendo en cuenta que estos pozos se manejan altas presiones se deben tomar las medidas de seguridad necesarias para proteger los equipos el personal y el medio ambiente, para los trabajos se dispondra y utilizaran las herramientas adecuadas para realizar operaciones eficientes y seguras, se mantendrán llaves de golpe de diferentes medidas, martillos de bronce, llaves de tubo ajustables y del estrangulador, los instrumentos de medición deben ser los mejores para cada rango de trabajo y tipo de pozo. La oficina de producción se encarga de recomendar el tipo de estrangulador que se va a utilizar se debe revisar e instalarlo apropiadamente

OPERACIÓN: Para entender el procedimiento primero conoceremos los equipos que lo componen en subsuelo y superficie:

EQUIPOS DE SUPERFICIE:

PLANTA DE COMPRENSIO

Figura No. 1.

MULTIPLE DE ISTRIBUCION DE GAS

Figura No. 2

EQUIPO DE VERIFICACION Y CONTROL

Figura No. 3

CABEZAL DE POZO

Figura No. 4  Separador  Estación de tratamiento

EQUIPOS DE SUBSUELO  Mandriles  Válvulas  Mangas o camisas de circulación

En una planta de compresión empieza el ciclo del gas a inyectar el cual sale de allí por la línea de distribución así el múltiple se procede a la medición y el control de la cantidad de gas que se le va a inyectar al pozo si hablamos de flujo continuo este gas inyectado entra al pozo por el espacio anular de la tubería de producción “casing”, su objetivo es aligerar la columna hidrostática, el gas entra al tubing por medio de las válvulas de operación

instaladas las cuales le dan paso al gas llevando una secuencia, cuando el gas entra al tubing por la válvula mas profunda las anteriores se cierran y solo se inyecta el gas por esa, este gas inyectado desplaza a los fluidos hasta superficie mediante uno de los siguientes mecanismos y por la combinación de ellos.  Reducción que ejerce el fluido en la tubería de producción frente a la formación mediante la disminución de su densidad.  Expansión del gas inyectado  Desplazamiento del fluido por alta presión del gas

Por la alta presión los fluidos pierden densidad y viscosidad por tal motivo son llevados a superficie, estos fluidos llegan a un separador el cual separa el gas y los fluidos, este gas continua su ciclo para volver a reiniciarlo en la planta de compresión y los fluidos van a una estación para ser tratados.

CICLO DEL GAS LIFT

Figura No. 5

2.3. TIPOS DE LEVANTAMIENTO

2.3.1. FLUJO CONTINUO Es una extensión del método de flujo natural, al suplementar el gas de formación mediante la inyección de gas a la columna de fluido del pozo, lo que produce una disminución del peso de la columna y de la Pwf, un incremento en la presión diferencial y por consiguiente un aumento en la producción. Este se utiliza en pozos que son buenos productores que tienen buen índice de productividad y alta presión estática. Consiste en la inyección continua de gas a una presión bastante alta buscando una producción similar a la que tendría un pozo en flujo natural ósea una producción estable. Determinar    

Determinar el punto de inyección lo más profundo posible. Determinar tasa de inyección de gas. Calcular espaciamiento de mandriles. Determinar presiones de las válvulas.

Una instalación de levantamiento artificial por inyección continua de gas se dice que opera eficientemente cuando se inyecta a presión constante y por el mandril más profundo el volumen diario de gas adecuado.  Condiciones normales de operación  Cuando el pozo esté fluyendo puede verificarse directamente abriendo rápidamente la válvula de toma de muestra.  Que las presiones en los sistemas de fluido (crudo y gas de levantamiento) estén dentro del rango de operaciones establecidas.  Que no existan filtraciones a nivel del cabezal, línea de flujo, línea de gas, conexiones en múltiples, pozo y estación de flujo.  Que la inyección de l flujo de gas estén dentro del rango de operaciones establecidas.

2.3.1.1. PARAMETROS QUE SE MIDEN

Para establecer si una instalación de flujo continuo opera eficientemente es necesario medir la presión de inyección de gas en el cabezal revestidor, la presión fluyente del fluido en el cabezal del pozo y la tasa de inyección de gas a través del disco de gas de levantamiento. ¿Cómo Controlarlo? Para controlar la presión de inyección es necesario realizar un adecuado diseño o rediseño de la instalación: espaciamiento de mandriles y una apropiada selección y calibración de válvulas de levantamiento. Una vez que la instalación esté funcionando y se diagnostique que la presión de inyección corresponde a la válvula más profunda, se debe utilizar el estrangulador ajustable para aumentar o disminuir la tasa de inyección de acuerdo al comportamiento exhibido por el pozo. La técnica del “análisis nodal” permite establecer Para un pozo que produce normalmente mediante flujo continuo, el disco de dos presiones debe registrar una presión en casing constante y alta, cerca de la presión de operación en superficie de la válvula concebida como operadora en el diseño, y una Pwh (THP) constante y baja, pero lo suficientemente alta para vencer la fricción en la línea de flujo y la contrapresión del separador.  En el levantamiento artificial por gas en flujo continuo se presentan varios casos o situaciones de diagnóstico. 1. Pozos que no producen y reciben gas. 2. Pozos que no producen ni reciben gas. 3. Pozos que producen y reciben gas.

1. Pozo que no produce y recibe gas: Si el pozo no circula el gas de levantamiento es muy probable que la tubería de revestimiento esté rota, si el pozo circula el gas de levantamiento y recibe el gas con baja presión existe un hueco en la tubería o una válvula en mal estado o mal asentada en el mandril; pero si recibe gas con alta presión está operando un a válvula si la válvula es la más profunda se puede afirmar que el problema existe no es de levantamiento si no de la formación productora, posiblemente se requiere un trabajo de estimulación o limpieza, o un trabajo de Rehabilitación para, por ejemplo, cambiar la zona de

producción. En caso de que la válvula no sea la más profunda se recomienda un cambio de válvulas para bajar el punto de inyección, siempre que la presión del sistema lo permita. 2. Pozos que no producen ni reciben gas: Estos casos pueden presentarse cuando la línea de gas está obstruida o cuando fallan las válvulas de levantamiento 3. Pozos que producen y reciben gas: Si el pozo produce y recibe gas a una tasa constante se debe realizar cálculos de diagnóstico para determinar si la presión de inyección en el anular (CHP) corresponde a la presión de operación en superficie de la válvula de operación en superficie de la válvula más profunda, o a la de alguna otra válvula superior o si se trata de inyección de gas a través de un hueco en la tubería. En caso de que la inyección de gas en la tubería sea a través de la válvula más profunda se debe aplicar el análisis para establecer si el pozo se encuentra optimizado, subinyectado o sobre inyectado. Si la inyección es por una válvula superior se debe cuantificar mediante análisis nodal la ganancia esperada en bls/día si se baja el punto de inyección a través de un rediseño de la instalación (recalibración y cambio de válvulas). Si la inyección es por un hueco se debe calcular la profundidad del hueco para establecer si la inyección es por un mandril o por un hueco en la sarta de producción y así tomar las acciones pertinentes a cada caso: reasentar válvulas en el mandril o reparar tubería.

2.3.2. FLUJO INTERMITENTE El gas lift intermitente se utiliza por lo general en pozos de bajo potencial, que tienen bajo índice de productividad y baja presión estática y consiste en una inyección de gas en la parte inferior de una columna de liquido en el tubing durante un periodo de tiempo relativamente corto, para llevar rápidamente el liquido hasta la superficie ósea un flujo por baches. La idea básica del flujo intermitente es permitir una acumulación de líquido en la tubería, al mismo tiempo de almacenar una cantidad de gas en el espacio anular y la línea de gas y, periódicamente desplazar el líquido de la tubería con el gas. El gas se inyecta a intervalos regulares que coinciden con la tasa de

Llenado del pozo por la formación productora. Se puede usar con:  Válvula de control en el subsuelo.  Controlador de tiempo de ciclo en superficie. Instalación intermitente:    

Pistón viajero (plunger lift). Cámara de acumulación con doble empacadura. Carrera de acumulación insertable. Pig Lift.

Etapas del diseño: 1. 2. 3. 4. 5.

Seleccionar el diámetro de tubería de producción y la tasa de flujo óptimo. Encontrar el punto de inyección. El cual se define como el punto Mas profundo por donde se puede inyectar el gas de levantamiento. Definir ubicación de las válvulas superiores o válvulas de descarga. Calibrar las válvulas de descarga y la válvula de inyección (Válvula operadora).

2.3.2.1. SELECCIÓN DE VÁLVULA FLUJO INTERMITENTE La selección de la válvula que se va a utilizar se realiza con Base al cálculo del factor R. R = Área del asiento Área del fuelle Para ello es necesario relacionar R en función de: Presión en la tubería. Presión del gas en el anular al cierre y apertura de la válvula. El objetivo primordial del diseño de válvulas en flujo intermitente, es la de encontrar la relación de áreas asiento/fuelle, que la válvula abra después de un tiempo dado, durante el cual la presión del espacio anular de inyección aumente, al mismo tiempo que la Columna de fluido en la tubería alcanza la altura óptima.

 Control de la inyección en flujo intermitente: En casos de pozos que producen por levantamiento artificial con inyección intermitente de gas se debe observar en el disco de dos presiones un aumento gradual de la presión de gas en el anular hasta que la válvula abra y permita el paso del gas hasta levantar el tapón de líquido hasta la superficie, en el disco se observa una (THP) con picos altos y delgados. Si se desea un tapón mayor se debe disminuir el gas de inyección con el estrangulador ajustable para retardar la apertura de la válvula y permitir un mayor tiempo de restauración o aporte de fluidos del yacimiento. En caso contrario, es decir, cuando el tapón es muy grande se debe abrir un poco más el estrangulador para alcanzar más rápidamente la presión de apertura de la válvula operadora.

2.4. EL MANDRIL

Los mandriles son tuberías con diseños especiales. En sus extremos poseen el separador, donde se separan la fase líquida, la cual es transportada a los tanques, y la fase gaseosa, que es enviada a la planta comprensora. Consisten en piezas tubulares concéntricas que poseen en su interior un receptáculo o bolsillo en el cual se instalan las válvulas de gas-lift y permiten suministrar el gas en la tubería.

TIPOS DE MANDRIL

CONVENCIONAL.

BOLSILLO. -CONCÉNTRICO

Figura No. 6

2.5. VALVULAS PARA LA INYECCION DE GAS

El gas se inyecta desde el anula hasta la tubería de producción a través de válvulas conocidas como válvulas para gas lift , estas válvulas permiten el flujo del anular hacia la tubería de producción, y en algunos casos especiales del tubing hacia el anular, las mas comunes van en el tubing montadas en un dispositivo especial ubicado en la parte interior de la tubería de producción conocido como mandril, a través de este se hace la comunicación de la válvula con la parte interior de la tubería de producción

La válvula de levantamiento artificial por gas son básicamente, reguladores de presión. Deben ser diseñadas para operar en condiciones de fondo y ser capaces de inyectar el gas a la presión y volumen requerido La cantidad de válvulas que se nesecitan en una instalación dependen principalmente de la presión a la cual se va inyectar el gas y del tipo de fluido que se tenga en el pozo ósea el fluido que hay que descarga del pozo para que este pueda entrar en operación. Una vez conocida la profundidad a la cual puede ir la válvula se puede determinar la temperatura a dicha profundidad y con esas indicaciones ya se puede determinar cual va ser la presión de arreglo en superficie

Las partes principales de un tipo sencillo de válvula para la inyección de gas son -los orificios de entrada por donde el gas del anula entra al interior de la válvula -el orificio de salida que es por donde el gas que esta en el interior de la válvula puede pasar hacia la tubería de producción -El elemento principal de la válvula cuya función es permitir o bloquear el paso del gas hacia la tubería de producción En las válvulas mas comunes usadas en la actualidad el elemento principal es un deposito de gas a presión que se encarga mediante algún mecanismo especial de impedir el paso de gas hacia la tubería de producción, por este motivo tales válvulas se conocen como cargadas a presión, para pode pasar el gas hacia la tubería de producción se nesecita aplicar sobe el elemento principal una presión en dirección contraria a la que el esta aplicando para

Tratar de mantenerla cerrada, si la válvula abre principalmente gracias a la presión que ejerce el gas del anular se dice que es una válvula operada por gas o por casing y cuando la principal responsable de la apertura de la válvula es la presión del fluido en la tubería de producción se dice que la válvula es operada por fluido o por tubing.

MODELO DE VALVULA

Figura No. 7

2.5.1. MECÁNICA DE LAS VÁLVULAS

Las válvulas de levantamiento a gas se clasifican generalmente según su aplicación en pozos de flujo continuo o en pozos de flujo intermitente. La válvula de levantamiento a gas es básicamente un regulador de presión con orificio corriente < ver esquema>. Las válvulas también pueden describirse ya sea como accionada por presión de casing dependiendo de donde provenga la presión de control principal. Existe oto tipo que son las válvulas de orificio. Las presiones de apertura y cierre de la mayoría de las válvulas de levantamiento a gas accionado por presión, están desbalanceadas debido a la diferencia de las áreas donde se ejercen dichas presiones. Las válvulas de presión balanceadas se construyen de manera que la presión de apertura se ejerza sobre toda el área de los fuelles cuando la válvula este abriéndose o cerrándose esta válvula tendría entonces un rango de 0.

Clasificación De Válvulas De Gas Lift: ACCIONADAS POR PRESIÓN DE CASING

Figura No. 8

ACCIONADAS POR PRESIÓN DE TUBING

Figura No. 9

VÁLVULAS DE ORIFICIO

Figura No. 10

VENTAJAS  Cada válvula cierra a cierta presión de casing  Más fácil solución a los problemas que se presenten.

DESVENTAJAS  Sensibles a los cambios de temperatura  Generalmente no apropiadas en completamientos dobles  La presión del casing se cae para poder cerrar las válvulas superiores

2.5.2. OPERACIÓN DE LA VÁLVULA DE PRESIÓN  En la posición cerrada la presión del casing actúa sobe el fuelle y la presión del tubing actúa sobre la bola.  cuando las fuerzas combinadas de la presión del casing y el tubing son mas grandes que la presión del domo, la válvula abre.  cuando la válvula esta abierta la presión del casing debe caer a la presión del domo por debajo de la presión del domo para que la válvula se cierre.

OPERACIÓN  Instale un registrado de presión en cabeza de pozo y registre presión del gas inyectado y presión de producción  Drene el excedente de presión en cabeza de pozo, en el caso de que sea muy alta con especto a la presión del separador  Retire el choque en cabeza de pozo  Lentamente controle la inyección de gas y ajuste la rata de inyección de tal forma que el máximo incremento en la presión del casing sea de 50 PSI por cada 10 minutos hasta alcanzar 400 PSI  Cuando llegue a los 400 PSI aumente la rata de inyección de gas a 100 PSI por cada 10 minutos. Continué con este caudal de inyección hasta que el gas pase a través de la primea válvula< esto preservara el estado de las válvulas  Ajuste el caudal de gas inyectado de tal forma que sea del 50 a 70% de la rata de inyección de gas diseñada  Después de 12 a 18 horas aumente el caudal de inyección de gas al 100% o a la rata diseñada para este pozo.

2.5.2.1. ANÁLISIS DE PRESIÓN DE CIERRE EN SUPERFICIE Las válvulas presión son abiertas tanto por presión de casing como por presión de tubing. Cuando el pozo esta fluyendo por gas lift la presión de tubing en la válvula es mas fácil de estimar. Sin conoce la presión de tubing exacta, la presión de apertura de la válvula no se puede determinar. De otra manera, la válvula de presión cerrara a la misma presión del casing sin importar cual sea la presión del tubing. La presión de cierre es una herramienta importante en la resolución de problema.

Procedimiento Suspenda la inyección de gas, dejándola la wing válvula abierta. la presión de casing debería caer a la presión de operación de cierre de las válvulas. Si la presión del casing cae significativamente por debajo de la presión de cierre de todas las válvulas, el pozo probablemente tiene una válvula de gas lift en mal estado y / o un problema de comunicación tubing / casing. Recuerde que cuando se hace un cierre en superficie en un pozo con orificio en el mandril de fondo, es difícil distinguir entre comunicación tubing/casing o inyección de gas en el orificio. La presión del cierre esta basada en la gravedad de inyección y la temperatura de flujo en las válvulas de gas lift. Si se tienen valores inexactos de estos parámetros, se presentan presiones de cierre de las válvulas inapropiadas. Diferencias de los puntos de calibración causan errores en la presión de cierre. Análisis de presión de cierre, no pueden ser hechos en válvulas operadas por fluido puesto que ellas cierran por presión de tubing

2.5.3. VÁLVULA DE DESCARGA Y VÁLVULA DE OPERACIÓN Cuando un pozo esta produciendo por gas lif, el gas esta inyectando por un solo punto ósea por una sola válvula pero la instalación por gas lift contra de varias válvulas, la válvula por la cual se esta inyectando gas esta ubicada en el punto de inyección y se conoce como válvula de operación, las válvulas que están por encima de la válvula de operación están cerradas cuando el pozo esta en producción, esta válvula se usa solamente para la descarga del pozo y poder inyectar el gas por el punto de inyección, de ahí el nombre de

válvulas de descarga, por debajo de la válvula de operación pueden haber o no válvulas, en caso de que las haya se han colocado para utilizarlas posteriormente como válvulas de operación pues a medida que pasa el tiempo la presión del fluido va disminuyendo y eso permitirá que el gas aunque se siga inyectando desde superficie a la misma presión se podrá inyectar por un punto mas inferior a la tubería de producción.

2.5.4. SECUENCIA DE DESCARGA EN UN POZO DE GAS LIFT

Figura No. 11

Esta es la forma en que operan las válvulas en el momento en que se descarga un pozo A. Durante las condiciones iniciales después de que perforación entrega el pozo todas las válvulas están abiertas debido a que el pozo esta lleno de salmuera y la presión hidrostática mantiene abierta las válvulas B. se inicia la inyección del gas por casing, presurizándose el mismo hasta que llega al punto en que la presión del casing es mayo que la presión del tubing y comienza el desplazamiento del fluido del casing hacia el tubing a través de la primea válvula. Al pasar gas a través de la primea válvula la columna de liquido se vuelve mas liviana y empieza a desplazarse la salmuera. C. El gas inyectado llega asta la segunda válvula y pasa a través de esta hacia el tubing aliviando a un mas la columna del liquido y mejorando sus condiciones dinámicas. D. La presión del tubing cae lo suficiente, lo que ocasiona caída de presión en el casing cerrándose la primea válvula. El gas sigue siendo inyectado solo por la segunda válvula. E. El gas de inyección llega hasta la válvula calibrada pasando a través de esta . válvula numero dos continua abierta. F. La presión en tubing se hace tan liviana que se origina una caída de presión en el casing, esto a su vez sierra la segunda válvula. El gas queda solo siendo inyectado por la válvula calibrada.

Por lo general las válvulas se calibran de tal forma que la primea es la de mayor presión y las siguientes van disminuyendo en presión.

2.5.5. ESTRANGULAMIENTO DE VÁLVULAS DE GAS LIFT

Son aperturas y cierres sucesivos de una válvula de gas lift de descarga. Con el estrangulamiento se puede identificar variaciones suaves y de baja amplitud en la presión del casing y el flujo de gas no estabilizado en el separador de prueba. Puede traer consecuencias como producción del pozo por baches y una baja eficacia del gas lift < menor producción>.

Estrangulador Ajustable (Choke Ajustable). Es una válvula que regula el volumen de gas de levantamiento que se desea El estrangulador ajustable regula el volumen diario de profundidad de dicha válvula.

ESTRANGULADOR

Figura No. 12

2.5.6. VÁLVULA DE FLUIDO

VENTAJAS  No son sensibles a los cambios de temperatura  Adecuadas en completamientos dobles  Cada válvula opera con la misma presión de casing por lo tanto se mantiene una misma presión de casing en pozos profundos

DESVENTAJAS  Los problemas son difíciles de solucionar  Excesiva presión de cabeza mantendrá las válvulas abiertas  Restricciones podrían mantener las válvulas abiertas

VÁLVULA DE FLUIDO

Figura No. 13

2.5.7. Vร LVULA TIPO FUELLE En esta vรกlvula el elemento principal es un deposito flexible en el cual hay gas almacenado a presiรณn este deposito se conoce como fuelle, unido al fuelle existe un obturado que se sienta sobre el orificio que da paso al gas, esta vรกlvula es cargada a presiรณn y es de tipo fuelle

Figura No. 14

2.5.8. VÁLVULA TIPO FUELLE CARGADA Y CERRADA A pesar de que le este entrando gas este no puede pasar hacia la tubería de producción por que el vástago esta asentado sellando el orificio de salida. De todas maneras el gas que esta entando a la válvula ejerce presión sobre el fuelle tratando de comprimirlo y así hacer que el vástago se retire del orificio de salida, si la presión del gas sigue aumentando llega un momento en que la presión hacia arriba sea mayor que la presión hacia abajo y el vástago tenga que retirarse del orificio de salida dando paso al gas, obsérvese de mas que la presión del fluido en la tubería de producción se esta aplicando sobre el vástago. Cuando la válvula esta a punto de abrir las fuerzas hacia abajo y las fuerzas hacia arriba son iguales.

Figura No. 15

2.5.9. VÁLVULA TIPO FUELLE EN OPERACIÓN ABIERTA

Esa es la posición cuando esta pasando gas hacia la tubería de producción. Mientas la presión del gas sea mayor que la presión del gas en el fuelle la válvula permanecerá abierta, pero como el gas esta pasando hacia la tubería de producción la presión de este puede ir cayendo y puede llegar el momento en que sea otra vez mayor la presión del fuelle hacia abajo y la válvula se cierre, cuando las presiones fuerzas hacia arriba y hacia abajo sean iguales la válvula esta a punto de cerrar, nótese que cuando la válvula esta abierta la presión del gas esta aplicada sobre toda el área del fuelle

VALVULA EN OPERACIÓN ABIERTA

Figura No. 16

2.5.10. VÁLVULA PARA INYECCIÓN DE GAS PARA FLUJO CONTINUO

Obsérvese que el gas entra a la válvula por un orificio mas o menos grande en el cual no debe haber estrangulamiento, o muy poco, pues se nesecita presión alta para abrir o mantener abierta la válvula, pero cuando el gas trata de pasa hacia el orificio y buscar la salida hacia la tubería de producción sufre de estrangulamiento y pasa al orificio con una presión un poco por encima de la presión del liquido. Este es el caso cuando se utiliza una válvula calibrada con la intención de realizar por medio de ella gas lift continuo. Orificio entrada de gas.

Extrangulador

Figura No. 17

2.5.11. VÁLVULA DE INYECCIÓN DE GAS PARA FLUJO INTERMITENTE En La inyección intermitente la válvula no debe estrangular el gas, pues este debe pasar a la tubería de producción con buena presión para levantar el tapón de liquido, en este caso el gas no se disuelve en el fluido si no que actúa como un pistón levantando el fluido

Figura No. 18

2.5.12. VÁLVULA DE MANGA DE CAUCHO FLEXIBLE Esta es una válvula cargada a presión, balanceada cuyo elemento principal es una manga de cacho flexible

2.5.13. VÁLVULA DE FULLE Y RESORTE Esta es una válvula cargada a presión no balanceada cuyo elemento principal es una combinación de fuelle y resorte

Figura No. 19

2.5.14. VÁLVULA TIPO COMPUERTA Al rededor del 75% de las válvulas de una unidad de proceso son de compuerta. constan de una compuerta en forma de cuna, que puede ser sólida, flexible, partida o de doble disco. El bonete que aloja la compuerta retraída puede se apernado, soldado, roscado o de unión universal, la caja de empaques aloja varios anillos de empaquetadura que son comprimidos por un sistema de tornillos para sellar el agujero por donde sale vástago al exterior. los anillos de asiento pueden se integrales con el cuerpo roscado o insertados a presion. el material de la superficie de asiento puede ser duro o suave el primer caso el contacto es metal / metal y el segundo contacto es entre metal y no metal. Los asientos duros son mas económicos pueden ser usados a temperaturas y presiones altas, mientras que los suaves proveen mejo característica de sello

2.5.15. VÁLVULA DE GLOBO Esta cuenta con un tapón horizontal en forma de disco que baja po acción del vástago hasta contactar el asiento y cerrar el paso de flujo. Es muy apropiada para producir estrangulamiento debido a la resistencia que presenta el flujo y no recomendada para servicios que necesiten un frecuente cierre de apertura, para válvulas mayores de seis pulgadas el costo y la eficiencia en el estrangulamiento es desfavorable.

2.5.16 VÁLVULA DE TAPÓN

Utilizadas para posición totalmente abierta o cerrada, sin embargo con solo 90 gados de rotación del tapón se puede abrir o cerrar la válvula. Considerando que hay un cambio grande en el flujo a alta velocidad cerca de los limites de corte, las válvulas de tapón no se emplean parra servicios que requieren estrangulamiento. Estas válvulas pueden encontrarse en tipo lubricado y no lubricado. Es muy empleada para manejos de hidrocarburos ligeros y para muchos servicios corrosivos, debido a que se fabrican en casi todos los materiales. Desventajas  Posibilidad de que el tapón macho se congele al abrir o cerrar.  Visualmente no se puede tener certeza de que la válvula este abierta.  En válvulas de tamaño pequeño se necesita un soporte más rígido para poder operar. Estas válvulas pueden usarse en servicio general de sierre y apertura ya que presentan mayor seguridad de cierre que las válvulas de compuerta

2.5.17. VÁLVULAS DE MARIPOSA Son empleadas en grandes tamaños con la ventaja de que tienen menos peso, menos costos, menos espacio que otro tipo de válvulas. Su costo de mantenimiento es bajo ya que posee pocas partes en movimiento, se debe tener cuidado en la selección del material para el vástago debido a que puede ser atacado por la corrosión estas operan hasta 150 PSI y 150 grados F como se especifica en el API 609. son de especial utilización en manejo de grandes líquidos y gases a baja presion. El disco de la válvula que viene hacer el elemento que controla el flujo es del mismo diámetro de la tubería. el flujo se corta por la rotación del disco sobe el asiento del cuerpo de la válvula

2.5.18. VÁLVULA DE AGUJA Son usadas normalmente en instrumentación y operan en forma similar a las válvulas de globo, con el disco sustituido por otro cónico muy puntiagudo. las válvulas de este tipo son muy utilizadas en plantas piloto equipos a pequeña escala y servicios de instrumentación, la utilización de las válvulas de aguja Aseguran una buena obtención de estrangulamiento para muchos fluidos pero no son recomendables para servicios a altas temperaturas. Es una válvula eficiente para el control manual de flujos

2.5.19. VÁLVULA DE SEGURIDAD Se encuentran en dos tipos válvula de relevo y válvula de disparo. La válvula de elevo actúa por una presion estática bajo el asiento el cual se abre con cualquier incremento sobre la presion de montaje de la válvula, su empleo principal es en fluidos líquidos. Las válvulas de disparo se caracterizan por una completa abertura o acción de disparo en la presion de ajuste. Estas se abren automáticamente cuando la fuerza sobre el asiento excede la fuerza sobre el muelle o resorte y se cierra cuando el incremento de presion ha sido aliviado, se emplean para la protección de equipos y recipientes a presion alta y su instalación debe hacerse lo mas cerca que sea posible al equipo que se va a proteger, se deben instala verticalmente y en sitios que se facilite su mantenimiento ya que requieren cita inspección periódica para asegurar su operabilidad. No se recomienda para fluidos altamente corrosivos. Están válvulas se clasifican como convencionales o balanceadas dependiendo de los efectos de la contrapresion sobre el funcionamiento, la válvula de disparo convencional se emplea donde la presión es descargada a la atmósfera o a un cabezal de alivio de baja presión. La válvula de disparo balanceada se utiliza donde existe alta presión, se trata de una válvula donde va instalada una fina membrana, la cual puede romperse en caso de producirse una presión predeterminada, se emplea exclusivamente para proteger equipos de presiones excesivas, cuando el mantenimiento es difícil de lleva a cabo y si las presiones se presentan de forma esporádica. Después de cada rotura el diafragma debe ser reemplazado por uno nuevo

2.5.20. VÁLVULA DE CONTROL Las válvulas de control son similares a las válvulas de globo, se caracterizan por que el asiento, el vástago y el cuerpo tienen mejores especificaciones que las válvulas comunes, el uso de este tipo de válvulas implica que el proceso tiene un sistema automático de control de cualquier clase, este puede ser para nivel, flujo, temperatura o presión, dentro de las válvulas de control las de doble apertura o doble asiento ofrecen mayo margen de confiabilidad y requieren de menor fuerza para accionar el vástago. La válvula de un solo asiento es más económica y su uso se aconseja para servicios que no sean críticos. Así mismo, se obtiene un sello mas ajustado que las válvulas de doble asiento. La válvula de control mas utilizadas es la de tipo diafragma, en donde un vástago se acciona a través de el que forma el lado móvil de la cámara, abriendo y cerrando el orificio de la válvula, la fuerza para el movimiento se obtiene de la presión de aire que hay en la cámara y por medio de un resorte ubicado en la dirección opuesta. La presión de aire es a la vez controlada por un instrumento de medida. Las válvulas de control llevan un dispositivo llamado posicionador, el cual agrega o elimina aire del diafragma, obligando al vástago a moverse hasta la posición exacta requerida por el instrumento de control cuando se esta trabajando con temperaturas o presiones altas. Válvula de Control de Cabezal (4 vías). Tiene como objetivo circular y operar la bomba de fondo, recuperarla para el reparación; así como también, desviar el fluido motriz hacia el anular y forzar la bomba a desplegarla con presión de inyección. Válvula se denomina 4 vías ya que posee 4 brazos de tubería y un arreglo de válvulas para dirigir los fluidos inyectados y producidos.

2.5.21. VÁLVULA DE BOLA Prácticamente tienen las mismas características del interior, con la única diferencia que el obturador es esfera, se usa para aplicaciones en la que es necesario asegurar una estanqueida perfecta.

2.5.22. VÁLVULAS DE RETENCIÓN< CHEQUES>

Previene el regreso del flujo en la tubería. La presión del fluido en el sistema de tubería abre la válvula, la que cierra automáticamente cuando el fluido se regresa. Su utilización en general consiste en prevenir el contra flujo o retorno del fluido. Los dos tipos de válvulas de retención mas usados son el horizontal y el basculante. El primero se emplea especialmente para válvulas de dos pulgadas o menos y esta proporcionada con una bola o macho guiado el cual se levanta para permitir el paso del flujo en una dirección y retorna a una posición en caso de que este viaje en una dirección opuesta. Las de tipo basculante son las mas empleadas, se especifican para tamaños mayores y se caracterizan por que oponen poco resistencia al fluido. Cuando se usan válvulas de globo en un sistema de tuberías para el control de flujo, las válvulas tipo basculante son muy empleadas. Se recomiendan para trabajar con gases a altas velocidades y con cambios frecuentes en la dirección del flujo.

PRUEBAS PARA VALVULAS Están reglamentadas por el API 598 en general se requieren probar toda las válvulas con asientos suaves o de doble disco y un mínimo del 10% de las de asiento metal a metal y compuerta sólida flexible o partida. Los asientos de cada válvula deben probarse a baja presión 60/ 100 PSI con aire < asientos sumergidos en agua para detectar las burbujas> adicionalmente se especifica una prueba de alta presión con agua a 110% del rating de la válvula a 100 grados F. Para las válvulas de asiento suave no se permite ningún escape y se requieren probar el 5% de ellas sin el sello suave para verifica el asiento metal / metal. Para las válvulas de asiento metal a metal se estipula la duración de la prueba y una tolerancia permisible de escape en burbujas / minuto o gotas / minuto, según el tamaño, si alguna válvula excede estos limites, se podarán 3 válvulas adicionales de cada tipo y tamaño del lote. Si las válvulas adicionales no pasan la prueba, se probaran todas las válvulas.

FUNCIONAMIENTO DEL GAS LIFT INTERMITENTE VALVULAS OPERADAS POR PRESION DEL TUBING

Figura No. 20

Figura No. 21

3. MARCO METODOLOGICO

Teniendo en cuenta que el sistema de levantamiento artificial no es muy común o usado. Durante la carrera de producción no lo estudiamos a profundida, nos valimos de medios externos para poder obtener información y aprender este sistema, una de las fuentes es la biblioteca del ingeniero de perenco Gilberto mojica. Por otra parte en Internet de la empresa tecnozuca < técnicos y asesoria > y API asesora de ingeniería de petróleos y la información obtenida entre los estudiantes.

RESULTADOS

Son muchas las expectativas que se crearon en torno a este Proyecto. Con base en su contenido pueden conocer el método de apertura para esta clase de levantamiento ya que este tipo de procedimiento es bastante complejo, con una recopilación teórica e ilustrativa de cada una de las válvulas mencionadas.

Esperando que la información aquí encontrada les sea útil y contribuya a aumentar y promover la información en la biblioteca y así mismo recalcar que este es un instrumento guía de nosotros los estudiantes y futuras generaciones al cual se le debe da un buen uso y cuidado