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  Levantamiento Artificial con Gas (Gas Lift) - Diseño Marcelo Madrid Hace 1 año Producción El levantamiento artificial por gas (gas lift) consiste, básicamente, en proporcionar un volumen adicional de gas a los fluidos del pozo para disminuir la densidad d
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  Levantamiento Artificial con Gas (Gas Lift) - Diseño   Marcelo Madrid Hace 1 año Producción El levantamiento artificial por gas (gas lift) consiste, básicamente, en proporcionar un volumen adicional de gas a los fluidos del pozo para disminuir la densidad de la mezcla bifásica y, de ese modo, reducir las pérdidas de presión en la tubería eductora. Si el pozo produce a través de la sarta de producción, el gas será inyectado en el espacio anular, o viceversa. La inyección se efectúa a través de una válvula (válvula de operación) colocada a una profundidad que depende de la presión disponible en el sistema suplidor de gas en la superficie y de la tasa de producción requerida para ciertas condiciones de flujo dadas. Evidentemente, a mayor presión disponible, mayor podrá ser la profundidad del punto de inyección. También, cuanto mayor sea la profundidad de inyección, menor será el volumen de inyección requerido para que las pérdidas de presión permanezcan invariables. Existen dos formas de inyección de gas en pozos de LAG: Continua  e Intermitente . En la primera, el gas es inyectado continuamente en el pozo emulando una condición de flujo natural. En la segunda, el gas es inyectado de manera cíclica durante un período de tiempo tal, que permita el volumen de inyección necesario para levantar la columna estática de fluidos en un régimen de flujo tipo tapón. El ciclo de inyección, o intervalo de tiempo entre cada proceso de inyección, es regulado desde la superficie y depende del estado de agotamiento del yacimiento o del índice de productividad del pozo. El criterio de selección del tipo de inyección varía de acuerdo a cada empresa operadora. Es subjetivo del ingeniero de producción encargado del diseño de completación; sin embargo, se sugiere que por encima de una capacidad de producción de 300 BPD de líquido se use el tipo continuo. Se recomienda consultar la referencia de Kermit Brown para ampliar conceptos sobre este tema. Dos puntos son de relevante importancia para el ingeniero de producción en torno a este tema:   (1) Diseñar la completación de un pozo para retornarlo a producción o mejorar su productividad. (2) Analizar el comportamiento de un pozo productor para mejorar su eficiencia. 1. Diseño de una completación de Gas Lift El objetivo básico de un diseño de LAG es equipar el pozo de tal manera que permita una máxima producción con una mínima inyección de gas. Supóngase que se está perforando un pozo para un yacimiento desarrollado y se espera un comportamiento similar al de un pozo vecino que fluye naturalmente de acuerdo al comportamiento mostrado en la Figura 1  en trazas continuas. La sarta de producción y línea de flujo del pozo tendrán las mismas características que las del pozo vecino y fluirá al mismo múltiple de producción general. Como puede observarse en el gráfico, la producción máxima esperada del nuevo pozo será de unos 485 BFPD, sin ckoke, con una presión en el cabezal de de 300 lpca, una relación gas/líquido de 500 PCN/BN y una presión de fondo fluyente del orden de 1500 lpca. Sin embargo, un análisis del efecto de la relación gas/líquido de producción, representado en el gráfico con trazas discontinuas, determina que el pozo sería capaz de producir hasta unos 680 BFPD si la relación gas/líquido fuera de 1500 PCN/BN, para las mismas condiciones de flujo. Es decir, habría que inyectar un volumen adicional, continuo, de gas equivalente a la relación gas/líquido diferencial de 1000 PCN/BN, que representaría la tasa óptima de inyección en el caso hipotético de que el punto de inyección coincida con el punto medio del intervalo perforado, puesto que el análisis está referido al nodo correspondiente a la presión de fondo fluyente del pozo. Para RGLs por debajo o por encima de la óptima aumentaría la presión de fondo fluyente del pozo, reduciendo su capacidad de producción. Este fenómeno puede explicarse analíticamente de manera sencilla:    Fig. 1.  Comportamiento de un pozo productor Existe una relación gas/líquido de producción para la cual la caída de presión en el sistema es mínima. Esta es la RGL óptima. Por encima de ella el gradiente de fricción adicional ocasionado por el mayor flujo de gas sería mayor que la reducción del gradiente de energía potencial causado por la disminución de la densidad de la mezcla bifásica. Por debajo de ella ocurriría lo contrario. En la Figura 2  se ilustra este concepto. Fig. 2.  Efecto de la RGL El diagrama de la Figura 3  ilustra una instalación de LAG convencional, relacionando su perfil de presiones vertical y su comportamiento de influjo. Como lo indica el  diagrama, la presión fluyente, Pwf, es dada por el perfil de presiones en la tubería de producción, arriba y abajo del punto de inyección. Suponiendo un perfil de presión lineal en ambas secciones, la presión de fondo fluyente puede ser expresada mediante un simple balance de energía en la tubería vertical, en sentido contrario a la dirección del flujo, TPR. (Ec. 1)  Donde: P wf   = Presión de fondo fluyente [lpca] P wh  = Presión de cabezal [lpca] G av  = Gradiente de presión promedio sobre la válvula [lpc/pie] G bv  = Gradiente de presión promedio por debajo de la válvula [lpc/pie] H v  = Profundidad del punto de inyección [pies] H f   = Profundidad {pies} En la Ec. 1 hay dos parámetros que pueden ser cambiados o manipulados por el analista: la profundidad del punto de inyección y el gradiente de presión por encima de ese punto. De esta manipulación dependerá la eficiencia del diseño en cuanto a la respuesta en términos de tasa de producción y presión de fondo fluyente. Es condición necesaria de flujo que se establezca un balance de energía en cualquier sección del sistema. Aplicando esta condición en la válvula de inyección, resulta: (Ec. 2)  Donde: P tv  = Presión del eductor a la profundidad de inyección [lpca] P cv  = Presión del anular a la profundidad de inyección [lpca]  ΔP v  = Caída de presión en la válvula (presión diferencial) [lpca] La presión del anular viene dada por el gradiente de la columna de gas. Puede ser calculada para diámetros superiores a 3-1/2 , despreciando el efecto de fricción, por la ecuación:
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