LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL. GAS-LIFT

Información:

Datos del Yacimiento

Presión estática Temperatura Pb J

5100 Lpc 230 oF 1850 1.3 bbl/día*lpc

Datos de los Fluidos

Petróleo Gas Agua

27.5 API Gor: 320 Pcn/ Bbn

Bo=1.21 ϒg= 0.74 ϒw = 1,1 fw= 20 Salinidad del Agua:

200000 ppm.

No se tienen datos de la línea, la Presión en cabeza es de 150 lpc Se cuenta con la siguiente información de la profundidad medida y la profundidad verdadera:

MD (ft) TVD (ft)

350 350

2670 2590.002

6530 6209.996

10180 9560.003

13180 12210

14180 12980

14280 13050.001

14680 13300

Información de la tubería y el casing usado para perforar el pozo:

Profundidad OD Casing ID Peso Nominal Tipo

350 5.5 ‘’

6.3

9.2 Tubing

350 ID 224 SSS VALVE

6530 5.5 ‘’ 9.2 Tubing

10180 4.5 ‘’ 9.2 Tubing

13180 5.5 ‘’ 9.2 Tubing

14180 5.1 ‘’ 9.2 Tubing

14280 4.9 ‘’ 9.2 Tubing

14680 7.0 ‘’ 9.2 Casing

Se ingresa la información correspondiente a la desviación del pozo conforme éste es perforado ingresando a Data Preparation → Deviation Data → Well Data

En este caso no se entregan los ángulos de desviación si no la profundidad real, ingresando este valor se puede hallar los ángulos.

Estado mecánico del sistema de producción ingresando en Data Preparation →Equipment Data →Well Data

Este ejercicio es diferente a los realizados en los talleres ya que se entrega información sobre el diámetro externo, por lo tanto el ID se deja por defecto.

Información de los fluidos y del yacimiento, en este caso se ingresa por Data Preparation → Reservoir Control

Deben tener en cuenta que en este caso los datos del reservorio que se entregan es el índice de productividad y la presión de yacimiento por lo tanto se debe seleccionar la opción Manual → Edit Layer:

Se ingresa la información de los fluidos Reservoir Control → Fluid Parameters.

En este ejercicio se cuenta con la presión de burbuja y el factor volumétrico por lo tanto se debe Check →Match→Best lift . se verifica que las propiedades sean las correctas.

Para graficar la curva IPR, se ingresa por Preparation→Reservoir Control→Edit Layer → Choose IPR.

Se seleccionan las correlaciones a utilizar.

Straight Line →Plot, para obtener la curva IPR por el método de la línea recta, si se quiere graficar dos graficas se

selecciona Vogel → Plot

Para realizar un análisis nodal que permita encontrar el caudal y la presión de operación en un nodo, el

procedimiento a seguir es el siguiente:

Analysis → Operating Point. En este punto se deben seleccionar cuáles son los nodos de los que se tiene información

Top Node (Xmas Tree u Outlet Node) los cuales son el cabezal y el separador respectivamente; y el Bottom Node (Layer

1) equivale al yacimiento. Adicionalmente se debe tener en cuenta cuál será el nodo solución Solution Node (Se

selecciona de acuerdo al análisis nodal a realizar

Importante tener en cuenta que se debe ingresar el valor de la presión bajo la cual se encuentra operando el Top Node.

→ calculate

no hay ni caudal no presión de operación por lo tanto el pozo no produce por flujo natural sino que requiere de un

sistema de levantamiento artificial, en este caso Gas Lift.

curvas Inflow – Outflow Analysis → Operating Point →Results →Plot

En esta interface se debe dar clic en inflow/outflow curves y en Measured data (En caso de que se quiera agregar un

punto a través de un archivo de texto .rvp)

→Plot

Para ingresar los datos correspondientes al levantamiento con Gas Lift, inicialmente consideremos la siguiente

información:

Información del Gas a inyectar y de las condiciones de inyección

Presión de Inyección del Gas 1200 lpc

Gravedad específica del gas a inyectar 0.65

Diferencial de presión en la válvula 100 Lpc

Tasa de Inyección del Gas 1.5 MMPCN/D

Punto más profundo de la inyección 40 ft por encima del zapato del tubing

Data Preparation →Gas Lift Data.

En Deepest Point od Gas Injection →Use tubing shoe, acá si damos clic la máxima profundidad de inyección será en el

zapato del tubing, de lo contrario se puede indicar como en este caso la profundidad por debajo del zapato hasta la cual

se puede hacer inyección. Si dicen que debe ser 40 ft menos, entonces no se pone 40 sino que se pone profundidad a la

que llega el último tubing menos 40 ft.

Para determinar el caudal de operación y la presión de operación del pozo cuando se incluye el sistema de

levantamiento artificial con Gas Lift :

Analysis – Deepest Injection Point – Operating Point.

→Calculate

Para graficar las curvas inflow y outflow

Analysis →Deepest Injection Point → Operating Point→Calculate →Results →Plot →Inflow Outflow Curves →Plot.

Para graficar la curva de gradiente del pozo.

Analysis → Deepest Injection Point → Pressure Drop → Calculate → Results → Plot →.

Para hacer un análisis de sensibilidad de curvas inflow outflow, consideremos la siguiente información:

Tasas de Inyección de Gas (MMPCN/D)

1.5 2 2.5 3

Corte de Agua (%)

20 30 50 70

Analysis → Deepest Point →Operating Point → Sensibilities

Sensibility 1 → Artificial Lift → Lift Gas injection Rate (Para variar las tasas de inyección de gas)

Sensibility 2 → Fluid Ratios →Water Cut (Para variar los cortes de agua)

Se activan las sensibilidades y se pueden obtener las siguientes graficas → Calculate.

Variación de la tasa de inyección de gas, sin variar el corte de agua.

Variación de los cortes de agua, sin variar la tasa de inyección.

Activando las dos sensibilidades

Activar las dos sensibility 1 and 2, en el cuadro de Analysis → Deepest Point →Operating Point, luego, dar clic

en Calculate →Results →Plot →Performance Analysis →All values → All values (Axis X para la sensibilidad que

se quiera variar), Operating point → Plot.

Para seleccionar un caudal de operación más adecuado, se realiza una curva de rendimiento ( caudal de operación en

función del cambio en las tasa de inyección de gas), para lo cual se hará un Performance Analysis.

Activando la Sensibility 1 →Calculate →Results →Plot →Performance Analisis →All Values → Operating Pt

¿Cuál es el caudal de gas a inyectar más eficiente? Se realiza la curva de rendimiento como se mostró en la

parte anterior. De la curva de rendimiento hecha anteriormente se puede ver que la tasa de inyección de gas

más eficiente es 2 MMSCF/D. No se elige 2.5 ya que a pesar de producir un caudal mayor económicamente no es

la tasa más óptima.

INSTALACIÓN DEL SISTEMA DE LEVANTAMIENTO

A continuación empezaremos por exponer la información necesaria a fin de establecer el espaciamiento de las válvulas.

INFORMACIÓN PARA LA INSTALACIÓN DEL SISTEMA DE LEVANTAMIENTO

Presión de Inyección del Gas 1200 Lpc

Máxima Presión en cabeza 1200 Lpc

Gravedad específica del gas de inyección 0.65

Diferencia de presión en la válvula 100 Lpc

Mínimo espaciamiento entre las válvulas (TVD) 450 ft

Máxima profundidad de inyección (MD) 14240 ft. (Porque el último tubing va hasta 14280 ft y la condición es que esté 40 ft por encima del zapato

del último tubing).

Tasa de inyección del gas 1.5 MMPCN/D

Para realizar el diseño

Analysis → Gas lift Desing.

Como no se conoce la gravedad específica del fluido muerto, se asume 𝛾 = 1. Con dicho valor el programa entrega el

gradiente del fluido muerto.

Desing: con esta opción se grafica la profundidad de las válvulas de inyección de gas, como una configuración de

válvulas desbalanceadas ya que la intercepción del gradiente del fluido muerto siempre se da con la línea del

gradiente del gas que arranca desde la Pso, o presión de inyección de gas en superficie. Permite determinar

cuánto es el número de válvulas que se requieren, es importante tener en cuenta que el espacio mínimo en las

válvulas es un factor crítico en el proceso de espaciamiento de las válvulas. Ésta es una apreciación inicial, la cual

es modificada cuando se incluyen los márgenes de cierre y transferencia.

Márgenes de cierre y transferencia:

Analysis → Gas Lift Desing →Desing Margins

El margen de transferencia es esa presión adicional que se coloca a las bombas para asegurarse que en todo

momento, la presión de la bomba esté por encima de la presión del fluido muerto a la profundidad de la misma. El

margen de cierre, es la presión que se resta a la bomba para asegurarse de que ésta se cierre cuando el gas abre la

válvula siguiente. En este caso, se tendrá en cuenta una presión de arranque de 1400 Lpc (Kick off Pressure), un

margen de cierre de 10 Lpc (Casing closing pressure margin). Un margen de transferencia en la primera válvula de

100 Lpc (Margin at valve 1) y un incremento en el margen de cierre de 10 Lpc (Increment per valve, éste se pone

negativo porque el margen de transferencia es el correspondiente a la válvula anterior menos 10 Lpc, esto se hace

porque es una buena forma de asegurarse que se vencerá la presión del fluido muerto en el pozo).

→Desing

La gráfica que se obtiene es la de un arreglo balanceado.

Información de las válvulas: Cuando ya se ha diseñado la instalación del levantamiento con gas, es posible conocer

todos los parámetros relacionadas con el diseño de las válvulas. Para ellos se lleva a cabo el siguiente procedimiento

Analysis →Gas Lift Desing →Sizing. Se obtiene una interface como la que se presenta a continuación:

El reporte completo del espaciamiento de las válvulas se presenta a continuación.

Valve No. Depth TVD Tv(degrees

F) Port Size R D Pc Pt Psc

1 3362.4 192.1 16 0.0637 70.3 432.6 1339.8

2 5313.3 205.2 16 0.0637 76.6 580.9 1162.3

3 6946.4 213.9 16 0.0637 104.3 748.9 1155.4

4 8217.9 218.9 16 0.0637 132.6 912.4 1147.4

5 9117.4 221.9 20 0.0996 150.2 1042.3 1131.2

6 9699.9 223.7 24

136.0 1095.1

7 10149.9 225.1 28 0.1952 160.8 1239.2 1114.6

8 10599.9 226.3 32 0.2550 166.2 1388.0 1128.3

9 11049.9 227.4 32 0.2550 172.1 1540.9 1144.4

10 11499.9 228.3 32 0.2550 178.0 1696.9 1160.5

11 11949.9 229.0 32 0.2550 184.0 1855.4 1176.5

12 12399.9 229.5 32 0.2550 191.5 2015.2 1192.0

13 12849.9 229.9 32 0.2550 201.7 2175.6 1206.9

Pd&Pvc OP Pso Pd@60F TRO Set to Valve Descr.

Valve Model

1407.0 1473.4 1400.0 1081.3 1153.9 1155.0 GL Valve 1 1.5" IPO

1235.4 1280.0 1199.9 932.7 995.2 995.0 GL Valve 2 1.5" IPO

1256.3 1290.8 1183.1 934.7 997.4 995.0 GL Valve 3 1.5" IPO

1277.4 1302.2 1166.9 942.4 1005.6 1005.0 GL Valve 4 1.5" IPO

1278.3 1304.4 1151.2 938.6 1040.8 1040.0 GL Valve 5 1.5" IPO

1195.1 1059.1

GL Valve 6 Orifice

1274.2 1282.7 1120.6 931.0 1153.3 1155.0 GL Valve 7 1.5" IPO

1298.6 1268.0 1105.8 946.4 1265.4 1265.0 GL Valve 8 1.5" IPO

1326.6 1253.2 1091.2 964.5 1289.6 1290.0 GL Valve 9 1.5" IPO

1355.2 1238.3 1076.9 983.2 1314.8 1315.0 GL Valve 10 1.5" IPO

1384.2 1222.9 1062.7 1002.4 1340.5 1340.0 GL Valve 11 1.5" IPO

1414.7 1209.2 1048.8 1022.9 1368.1 1370.0 GL Valve 12 1.5" IPO

1447.3 1198.0 1035.1 1045.0 1397.7 1400.0 GL Valve 13 1.5" IPO

En la parte anterior se diseñó un sistema de gas lift para una tasa de inyección de 1.5 MMSFC/day, pero como se vio al

realizar la curva de rendimiento esta no es la tasa optima de inyección.

¿Cuál es la presión de carga en el taller de las válvulas?

Del reporte anterior se puede afirmar que la presión de carga en el taller o TRO para el arreglo desbalanceado de las

válvulas es:

Valve No. TRO

1 1153.9

2 995.2

3 997.4

4 1005.6

5 1040.8

6

7 1153.3

8 1265.4

9 1289.6

10 1314.8

11 1340.5

12 1368.1

13 1397.7

La válvula 6 permanece abierta ya que es una válvula tipo orificio.