Levantamiento artificial para producción de alto volumen

Menos de una cuarta parte de la producción de pozos petroleros flujonaturalmente.Cuando un reservorio carece de suficiente energíapara petróleo, gas y agua de pozos entarifas deseadas, métodos de producción suplementariopuede ayudar. Inyección de agua y gas para la presiónapoyo o recuperación secundaria mantener productividad bien,Pero es necesario levantamiento artificial al embalselas unidades no sostener tasas aceptables ocausar los líquidos que fluyen en absoluto en algunos casos. Procesos deelevacióntransferencia de martillo del energía o disminuirdensidad del fluido en núcleos para reducir la hidrostáticacarga en formaciones, así que esa reserva disponibleenergía provoca afluencia y comercialvolúmenes de hidrocarburos pueden ser aumentados o desplazadosa la superficie. Levantamiento artificial también mejora la recuperación porreducción de la presión bottomhole en que wellsser poco rentable y quedan abandonados.

Porque disminuye la presión del depósito yse produce agua más tarde en la vida de campo, artificialla elevación es generalmente asociada con aceite maduro ydesarrollos de gas. Sin embargo, impulsado por la actividad enaguas profundas y las áreas que requieren construcciónde pozos complejos, el estado maduro del hidrocarburoexplotación en todo el mundo ha aumentadodemanda de altas tasas de elevación producir aceiterápida y eficiente a bajo costo. Offshore yen regiones internacionales difíciles, artificial-Levantetécnicas de acelerar el flujo de efectivo, generar beneficioslos operadores antes y ayudar a realizar mejores rendimientos,incluso en los pozos que fluyen naturalmente.

Bomba de varilla, elevación de gas y eléctrico sumergiblelas bombas son la más comunes-levantamiento artificialsistemas, pero hidráulica y progresa la cavidadtambién se utilizan las bombas. Cada uno se adapta a ciertoslevantamiento de requerimientos y objetivos operativos,Pero existe una superposición entre dependiendo de los sistemasen condiciones submarinas, tipos de fluidos,tarifas, bien ángulos de inclinación, profundidad, terminaciónconfiguraciones, el hardware de sistema de elevación y

instalaciones de superficie.Levante la optimización para obtener el más líquido de unBueno o en las más bajo costo ofrece oportunidades de campopara producción sustanciales ganancias en nuevos pozoso campos maduros. Al seleccionar y diseñarlevantar sistemas, ingenieros deben considerar depósitoy bueno los parámetros, pero el desarrollo del campolas estrategias deben tenerse también.Selección artificial-lift está especializada y a menudotedioso, pero directrices proporcionan la aplicabilidad relativade cada método (página anterior).1Tecnología de elevación artificial está bien establecida,Pero nuevos desarrollos continúan desempeñan un papel ensolución de problemas y desafíos de la producción.Las recientes mejoras reducen los costos de elevacióna través de los componentes del sistema que resisten hostilambientes, optimizar el uso de la energía y mejorarfiabilidad. Medios alternativos de la implementación de elevaciónsistemas permiten la producción rentable de previamentepozos poco rentables o campos. Tradicional artificial-límites de elevación son ampliados por usar más demétodo de una elevación en el mismo pozo, tales como elevación de gaso las bombas de inyección combinación con eléctrico sumergiblebombas y bombas de cavidad progresiva impulsadas pormotores eléctricos sumergibles. Este artículo repasaBasic sistemas de elevación, discute alto volumen artificialelevación y selección de regalos, diseño y optimizaciónestrategias junto con elevación a gas nueva ytecnología sumergible.

Descripciones de sistema básicoLos cuatro grupos básicos de levantamiento artificial subsuperficialesincluyen desplazamiento cavidad varilla o progresarbombas; Jet, pistón, turbina o émbolo hidráulicobombas; elevación de gas; y eléctricos sumergibles centrífugasPumps.2Bombas de barra combinan un cilindro (barril) ypistón (émbolo) con válvulas para transferir los líquidos bienen la tubería y desplazarlos a la superficie.Estas bombas están conectadas a la superficie de un metalbarra de cuerdas dentro de la tubería y operado porreciprocantes unidades viga superficial, o bombeotomas, que son accionados por un motor, eléctrico

o motors—(below) de gas. Existen dos tiposde las bombas de la barra de desplazamiento lineal. Bombas de tuboun barril de fullbore con una válvula de pie y sonatado al extremo de la tubería. Un émbolo, oviaja la válvula, se ejecuta en este cañón en las varillas.La tubería debe ser tirada para reparar o reemplazar la tuberíabombas. Pequeñas bombas de insertar consisten en un barril,válvula de admisión, pistón y válvula de descarga combinadoen un conjunto integral ejecutar dentro de la tuberíaen las varillas. Inserte las bombas pueden ser recuperadas yreparado o reemplazado sin perturbar la produccióntubo tirando sólo las varillas.

Los líquidos son jalados en barriles de bomba por bien ajustadaémbolos con válvulas de retención para desplazarlíquido en el tubo. Válvulas de pie, o ingesta,consisten en un bola y asiento estacionario. La descarga,o viajando la válvula, se mueve durante cadaciclo de bombeo reciprocante. Bombas de barra son simples,familiar a la mayoría de los operadores y utilizado extensamente.Sin embargo, la varilla bomba eficiencia volumétrica o capacidad,es limitado en pozos con alto gas/líquidolas proporciones, los diámetros de la tubería o produciendo profundosintervalos. Otras desventajas son una gran superficiehuella (requisito de espacio), alta inversión de capitaly potencial del manantial fugas o derrames.Bombas de cavidad progresiva se basan en rotarydesplazamiento de líquido. Este sistema de espiral consiste enun rotor excéntrico gira dentro de un inmóvilestator (próxima página, superior izquierda). El rotor es un smalldiametertornillo con rosca fondo redondo ytono extremadamente larga-distancia entre el hilopicos. El estator tiene un hilo más y mástono que el rotor, que forma las cavidades queprogreso en un movimiento giratorio para crear casiflujo libre de pulsaciones lineal. Como bombas de caña, elrotor generalmente es convertido por las barras conectadas a unmotor de superficie. Nuevo uso de las instalaciones sin vástago subsuperficialmotores eléctricos y una reducción de velocidadcaja de engranajes para girar el rotor.En la mayoría de los casos, son bombas de cavidad progresivaflexible, fiable y resistente a los sólidos abrasivos yvolumétricamente eficiente. Uso de pequeños motores

resultados en el uso de la energía eficiente y bajo de elevacióncostos. En comparación con bombas de caña, progresandobombas de cavidad durar más tiempo y tienen menos barra ofallas de la tubería debido a un funcionamiento más lentovelocidades. Los costos de capital son típicamente menos que otrosmétodos de levantamiento artificial. Bombas de cavidad progresivaproducir hasta 1700 B/D [270 m3/d] y se utilizana profundidades de aproximadamente 4000 pies [1220 m]. Elastómerolímite de componentes a temperaturas de funcionamientoentre 212 y 302 ° F [100 y 150 ° C] y mayono ser compatible con algunos químicos o hidrógenosulfuro.

Sistemas hidráulicos de transferencia de martillo del energíapresurizando generalmente un fluido eléctrico especial,luz refinadas o produce petróleo, que fluye a través detubería bien a una bomba de subsuelo, que transmiteesta energía potencial a los fluidos producidos(página siguiente, abajo a la izquierda). Las bombas comunes consisten ende chorros, también conocidos como inyectores venturi y orificio,pistones reciprocantes, o rotar menos ampliamente utilizadoturbinas. Una característica flotante permitebombas que se pueda circular dentro y fuera de pozoshidráulicamente, eliminando las operaciones slickline o plataformapara sustituir las bombas o jalar la tubería. Hidráulicolas bombas se utilizan en las profundidades de 1000 a 18.000 pies [305 a 5486 m] y producir tasas de 100 a

10.000 B/D [16 a 1590 m3/d] o más. Muchosinstalaciones hidráulicas producen 150 a 300 B/D[24-48 m3/d] de más de 12.000 pies[3658 m]. A menudo son más fáciles de crudos pesados y viscosospara producir después de la mezcla con los líquidos encendedores de energía.Porque las bombas pueden distribuirse hacia fuera, sistemasse pueden modificar para cambiar las condiciones.Elevación de gas utiliza gas de alta presión adicional asuplemento gas de formación. Fluidos producidos sonlevantada por reducción de la densidad del fluido en núcleos dealigerar la columna hidrostática o contrapresión,la carga en las formaciones. Criterio principal para estométodo son la compresión y la disponibilidad de gascostos. Pozos de gas-lift mayoría producen continua

inyección, que es el único método de elevación que completamenteutiliza la energía del gas de formación (página siguiente, superiora la derecha). Exterior de gas, inyectado en especial de gas-liftlas válvulas en las profundidades de diseño específico, mezclas con producidolíquidos y disminuye el gradiente de presióndesde el punto de inyección a la superficie. Bottomholela presión se reduce para proporcionar un diferencial, opresión de aspiración, para caudales requeridos. IfDrawdown es insuficiente, instantánea solucióninyección, o la elevación de gas intermitente, puede serutilizado para desplazar las babosas de líquido a la superficie. Elencendido y apagado la naturaleza de esta opción provoca gashandlingsuperficialproblemas así como oleadas de fondo de pozoEso puede resultar en la producción de la arena.

Aplicaciones actualesPorque desarrollos de hidrocarburos en todo el mundose encuentran en distintas etapas de madurez, pozos productoresse pueden agrupar en categorías (abajo). En unoextremo de este espectro, que incluye submarinosterminaciones y pozos que requieren la construcción avanzadamétodos o nuevas tecnologías de equipo,Hay un número limitado pero creciente decomplejos, costosos pozos que producen altostarifas. Instalación considerable y gastos de funcionamiento,combinado con las limitaciones de la tecnología o equipo,limitar el uso de levantamiento artificial en estos pozos.En general, este sector no es muy activo, pero essin duda la dirección de hidrocarburos futurodesarrollo. Offshore, debido a la confiabilidad yflexibilidad, elevación a gas robusta y sumergible eléctricalos sistemas se utilizan casi exclusivamente cuandolevantamiento artificial es necesaria. Explotación de aguas profundasreservas requiere tecnología mejorada.Métodos alternativos de despliegue y combinadospara los pozos submarinos en conjunción con sistemas de elevaciónsondeo permanente monitoreo permiten eficiente,levantamiento artificial económica y control de procesos.En el otro extremo, stripper y desarrollo,o cosecha, las tasas de producción limitada de pozos yvolúmenes. Producción incremental debido a artificialascensor es pequeño. Barra, cavidad progresiva o hidráulico

las bombas se aplican a menudo en estos pozos. Aunquenúmeros bien son altos, la actividad en este sector eslimitado a las nuevas instalaciones de bajo costo y sistemasalvamento o reemplazo.Entre estas categorías son muchos mediumvolumeWells, a menudo en campos de recuperación secundaria,que producen importantes tasas y volúmenes de petróleo.Representan ganancias incrementales en estos pozosimportante potencial de producción. Unidad de estos pozosuna mayoría de ingeniería y tecnologíadesarrollos, generar flujo de caja y representansector de levantamiento artificial más activo y de gran valor.Métodos de levantamiento de mediano a alto volumen, comogas lift o bombas sumergibles eléctricas, sonse aplica en estos pozos. Facilidad de instalación ysimplicidad operativa hacen estos dos sistemaspreferida y popular entre los operadores.Selección de métodos de levantamiento artificial y sistemalos diseños se logran mejor mediante el estudio de camposen su conjunto, incluyendo depósitos, pozos, superficieinstalación infraestructura y economía de proyecto global.Las empresas de servicios juegan un importantepapel facilitando la instalación, operación, resolución de problemasy además de los servicios de optimizacióndiseños, equipos y tecnología de levantamiento artificialpara aplicaciones específicas.

Selección y evaluación del sistemaSe utilizan diferentes enfoques para desarrollar aceite ylos activos de gas, valor añadido o simplemente para reducir elcostos asociados con las perspectivas potenciales, nuevocampos y estrategias de la final de la vida para desarrollos existentes.Consiste en elegir los mejores métodoshidráulica, ingeniería mecánica y eléctricaconsideraciones. Idealmente,-levantamiento artificial evaluacionesincorporar los parámetros del sistema de producción delímites de depósito para las plantas de proceso.Requisitos de equipo, el tamaño y la complejidadde los sistemas de producción y el podernecesarios para levantar bien los líquidos hacen alto volumen artificialLevante caro de instalar y operar.

Seleccionar los métodos y equipos más adecuadoses importante, porque un levantamiento artificialinstalación puede producir más petróleo que la producciónde algunos pequeños campos maduros. Seleccionares el sistema correcto o la combinación de métodosaún más crítico cuando evalúa en términos decostos de falla, tiempo de inactividad e intervención.Revisión de equipos de ingeniería técnica, económicay factores de riesgo, generar opciones yhacer recomendaciones. El mejor enfoque es uniterativo total evaluación de sistemas, siaplica un tiempo de poco después de descubrimiento cuando másinformación de depósito es conocido, tras la inicialdesarrollo en una fase antes de perforación adicional oal revisar las estrategias de la final de la vida (derecha).Estrategias de elevación artificial deben maximizar las opcionesque existen sobre la vida de un campo.Evaluación inicial podría indicar una artificialliftmétodo como bomba sumergible eléctrica aobtener mayores tasas de producción, pero análisis posteriorespuede revelar que la elevación de gas es la mejor. Por el contrario, gaselevación podría ser considerada conveniente inicialmente porquede equipos y economía pobre bomba sumergiblerendimiento, pero una revisión podría mostrar sumergiblesistemas para ser el enfoque correcto comomientras adecuado diseño, instalación y operaciónse llevan a cabo. En algunos casos, sumergible eléctricalas bombas están instaladas y operadas, peroCuando desarrollen problemas arena, escala o emulsióny la producción actual es reevaluado, gas lift obombas de cavidad progresiva pueden ser mejores

Sistemas de alta tasa de Gas-LiftAunque el uso de la bomba sumergible eléctrica que se arrastraen todo el mundo, gas lift — generalmente los más económicoslevantamiento artificial método si un rentablesuministro de gas está disponible — es común en el norteAmérica, la costa del Golfo de Estados Unidos y offshore. A diferencia desistemas de sumergibles, elevación de gas no agregaenergía o potencia de elevación. Presión del depósito, suplidapor el gas inyectado en las válvulas de la tubería enprofundidades específicas para aligerar la columna de líquido, aúnunidades de salida y entrada de fluido. Hay muchos

tipos de válvulas de gas-lift que utilizan una variedad deprincipios de funcionamiento (página anterior). ProducciónIngenieros de elegir las válvulas que se ajustan bien ycondiciones de campo.En los sistemas de elevación a gas, equipos de sondeo yfacilidades de superficie están estrechamente relacionados. Porqueparámetros y condiciones como reservoriopresión son dinámicos, produciendo las operacionescambian con el tiempo. Mediante el uso de software sofisticadopara vincular del pozo, instalaciones de superficie y predijorespuesta al embalse en un modelo único,equipos de ingeniería integrados pueden equilibrar la superficiey consideraciones subsuperficiales. Embalselos parámetros son la productividad, cambios en su funcionamientocon el tiempo y problemas específicos como la arenao flujo de agua. Bien factores incluyen tubos ytamaño de la carcasa, así como profundidad, configuración de terminación:empacadores, perforaciones y control de arenapantallas: tipo de válvula de gas-lift, pozoregímenes hidráulicos y el flujo de fluido. Instalaciones de superficieinvolucrar a los compresores, separadores, colectores,potencializadores del campo y exportamos tuberías (abajo).

Alta tasa de sistemas eléctricos sumergiblesCon capacidades de elevación de líquido hasta 30.000 B/D[4770 m3/d], dependiendo de las limitaciones de energía eléctrica,Bombas sumergibles del campo petrolífero se utilizan principalmentepara la producción de mediano y alto volumen.Dentro de este sector de levantamiento artificial son varios tiposde aplicaciones y configuraciones, incluyendolas instalaciones estándar, servicio del aumentador de presión o inyección,ingesta inferior o descarga, envueltoinstalaciones, plataformas y superficiesistemas horizontales (página siguiente). Diseño yinstalación de sistemas sumergibles cosechadoracomponentes hidráulicos, mecánicos y eléctricosen un entorno complejo subterráneo, así fiabilidades una llave al éxito. Si la vida es corta,recuperar un eléctrico sumergible de la bomba quefalla prematura es costoso y perjudicial para

economía del proyecto.

Diseño, instalación y operaciónMétodos de levantamiento artificial funcionan bien si los sistemas sondiseñado e instalado correctamente. Cambio de depósitoy condiciones bien deben preverseAsí se selecciona el equipo adecuado yinstalado para asegurar la flexibilidad. Disponibilidad de datoses importante para lograr buenos diseños que trabajanefectivamente en el campo. En el diseño de elevación a gas paraejemplo, bien datos, diagramas de terminación, buenodesviación, equipo de elevación a gas, producción superficialinformación del sistema y las características del embalse y el líquidoson requisitos básicos. Buena presión-datos de volumen-temperatura (PVT) con flujomejoran las encuestas de presión y temperaturadiseños. La menor incertidumbre, la más económicael diseño.Este principio se aplica también a otro artificialliftdiseños. En diseños eléctricos sumergibles, de gran tamañoo subdimensionadas bombas y motores, quecausar consumo ineficiente y más cortobomba de la vida, a menudo son el resultado de limitada o pobresdatos. Variadores de velocidad pueden evitar estos problemas,Pero puede agregarse a gastos de capital del proyecto.Pueden haber sido buenos datos disponibles en elpasado, pero los diseño de sistemas de levantamiento artificialNo siempre tienen acceso a esta informacióndebido a la inadecuada comunicación dentro de funcionamientolas empresas o con bomba de fabricación yempresas de servicios. Reorganizado y realineadoexperiencia e información comercial unidades focolocalmente en lugar de toda la empresa. Esta tendenciarequiere mayor apertura entre los operadores yservicio para compartir información confidencial.Necesitan empresas y áreas operativascompartir conocimientos y datos eficientemente en beneficio decompletamente de focos aislados de experiencia en la industriay la experiencia.

Optimización de levantamiento artificial y campoMaximizar el valor del campo es importante, pero es difícily a menudo descuidado de la tarea. Optimización de la producciónbien por bien es una forma de mejorar el camposalida, pero este enfoque está limitado por restriccionesde otros pozos e instalaciones. Otro enfoquees mirar los sistemas de producción entera — pozos,embalses sobre redes de tiempo y superficies. En estocierto, las restricciones pueden identificarse y eliminadas.Sobre una base individual-bueno, optimizaciónse lleva a cabo utilizando la tasa única y motores bienresultados de la prueba. Cuando se dirige un grupo de pozos,métodos más involucrados desde hojas de cálculo paramodelos de campo pueden ser necesaria.El valor de la optimización de la producción puede serdifíciles de cuantificar y varía de caso a caso.Producción incremental sobre caída de línea de basecurvas a través de la gestión de la producción concentraday optimización continua es el objetivo(derecha). El área bajo las curvas de producciónentre optimizado y tasas de referencia representaproducción incremental acumulativa y, finalmente,podrá reservar la recuperación, particularmenteCuando la presión de abandono definitivo puede serreducido. Valor añadido pueden ser significativo, especialmenteen los campos grandes. La experiencia demuestra que 3 apuede alcanzar 25% de la producción incrementalcon la optimización de producción. Este porcentajevaría, dependiendo del grado de optimizaciónque se ha logrado y la calidad oedad del sistema de producción original

La combinación de martillo del sistemasHay una tendencia hacia la combinación de método de levantamiento artificialpara obtener las tasas de mayor a menor costo,condiciones de funcionamiento bajo mejor y con másflexibilidad en la producción que podría esperarse deSólo un método. Superar estos enfoquesrestricciones y limitaciones de los métodos individualescomo tamaños de la tubería, profundidad, apogeo de funcionamientotarifas y condiciones corrosivas. Sistemas de elevación combinadotambién son más adaptables a los cambios operacionales

condiciones, resultando de depósitoagotamiento de presión, inyección de gas a presiónmantenimiento y recuperación secundaria waterfloods.Métodos de elevación combinado reducen equiposrequisitos y consumo de energía y rendimientoresultados beneficiosos en términos de costos, inversionesy valor de los activos.