Sistema Plunger Lift IntroduccinElPlunger Lif fue diseado e implementado inicialmente en los Estados Unidos para la explotacin deaproximadamente120,000 pozos de gas condensado. Es por lo tanto, un sistema de levantamiento para pozos que producen lquidos a bajas tasas (menores a 250 BOPD) con relaciones gas-lquido (GLR) elevadas. El sistema consiste de un muelle amortiguadoren el fondo, un lubricador con conexin enT (Flow Tee),unmuelle amortiguadoryun receptoren superficie, uncontroladorpara abrir ycerrarel pozo, y por supuesto, un plunger o pistn libre (Ver Figura 32). Tambin requiere de una superficie interna detubinglisa y un dimetro uniforme.Este mtodo no requiere de energa adicional a la del yacimiento, pero si necesita espacio donde la energa de gas se pueda almacenar para luego ser suministrada altubinga una tasa alta. Usualmente se utiliza el anular entre eltubingy el casing para este propsito, pero, si el pozo ha sido fracturado, el espacio de la fractura es tambin una buenaopcin. La energa del gas es usada para empujar el pistn, transportando un pequeo bache de lquido hasta la superficie. Despus de producir el gas decola, el pozo se cierra y el pistn cae de nuevo al fondo. El aumento en la presin de gas seiniciade nuevo y el proceso se repite tan pronto como la energa del gas por debajo del pistn sea superior a la carga del fluido por encima de este, tras lo cual, se abre de nuevo el pozo y se repite el ciclo.

FuncionamientoEl sistema Plunger Lift es una forma delevantamientoartificialbasado en un mtodo de cierre yaperturadel pozoensuperficiecon el fin de utilizar la energa del yacimiento para producir los lquidos acumulados en el pozo mediante un plunger o pistn que acta como una interface solida entre el nivel de liquido y gas delevantamiento. El pistn es una restriccin que permite el paso de gas alrededor de este por efecto del slip alcanzando velocidades superiores a la velocidad crtica del lquido con el fin de minimizar el lquido que se regresa alrededor del plunger.

La operacin exitosa de estos sistemas se basa en asumir que los pozos no tienen packer o tienencomunicacinentre la tubera de produccin y la tubera de revestimiento en el fondo de la sarta de produccin.

Principio de Operacin del Sistema

Una instalacin tpica consiste en un conjunto de resorte y suspensor ubicado en el fondo de la sarta de produccin, un lubricante y un sujetador en la superficie que acta como un amortiguador al final de la carrera del pistn. El pistn recorre la distancia existente entre el suspensor y el lubricante a travs de la tubera de produccin. El sistema se completa con la adicin de un controlador (de tiempo y/o de presin) y una vlvula de arranque con la habilidad de abrir y cerrar la lnea de flujo.

Requerimiento minimo de gas para desalojar fluidos de tuberias

Tomando como ejemplo una tubera de 2.375 pulg, tendramos en una primera instancia, una produccin por encima de la curva critica de requerimiento.

En una segnda instancia los liquidos empiezan a resbalar por la disminucin de la velocidad del gas, pero el pozo fluye intermitentemente.

Luego tendramos que el pozo produce por debajo de la curva critica.

Existe burbujeo dentro de la tubera, pero el fluido no llega a la superficie

CicloEn este Sistema Intermitente el pozo se cierra ( restitucin de presin), para luego abrirlo a produccin por periodos de tiempo. A esta operacin de cierre y apertura se lo conoce como ciclo.

Esquema de funcionamiento del Sistema de Plunger LiftEl ciclo comienza con un periodo de cierre con el fin depermitirque el pozo acumule suficiente presin en el espacio anular es as como una de las vlvulas de control laterales que controla el paso de fluido a los tanques de almacenamiento se cierra mediante un motor para detener el flujo a travs de la tubera de produccin. Lacajadel bumper y el catcher en el cabezaldel pozoalojan el plunger que cae libremente debido al efecto de la gravedad a travs deltubing.Una vlvula abierta en el plunger permite el paso de fluido a travs de l mientras cae hasta llegar al fondodel pozo. Cuando esto sucede el plunger hace contacto con una pieza en el fondo (Bumper Spring) que cierra la vlvula, esto genera que la presin en el fondo del pozoaumente progresivamente y permite que se acumule agua y aceite encima del plunger.

Despus de que se genera la restauracin de la presin hasta determinado valor la vlvula en superficie se abre. La transferencia rpida de gas desde el casing hacia la tubera adems del gas proveniente de la formacin, genera una alta velocidad instantnea que genera una cada de presin a travs del pistn y el lquido. El diferencial de presin que se genera a travs de la vlvula del plunger hace que este viaje hasta la superficiecon todos los liquidos por encima de el. Sin esta interface mecnica solo un porcentaje de los liquidos habra sido recuperada.

Aplicaciones Remocion de Liquidos de pozos de Gas.

Produccion de pozos de petrleo con altas RGP.

Control de limpieza del ID de la tubera en pozos que experimentan problemas de parafinas u otros problemas de deposiciones. Aumentar la eficiencia en pozos de Gas lift con flujo intermitente.Consideraciones para sus aplicacionesRango TipicoMaximo

Profundidad de operacin8,000' TVD20,000' TVD

Volumen de operacin1-5 BFPD200 BFPD

Temperatura de operacin120 F500 F

Desviacion del WellboreN/A80

Manejo de la corrosionExcelente

Manejo de GasExcelente

Manejo de SolidosPoco

GLR300scf/bbl/1000'depth

Motor principalEnergia primaria del pozo

Tipos de Equipamiento

Superficie

Controladores.- Hay trescategoras bsicasde los controlesque determinanel ciclode la vlvuladel motoren lalnea de flujo.

1.Tiempo de ciclo-Este controles principalmente unreloj mecnicotipo wind-up con unarueda de sincronizacinyun sistema neumtico.Responde aun intervalode tiempoen la ruedapara enviar o bloquear unaseal de alimentacina una vlvula demotor.El tiempo determinala frecuencia y duracinde la seal deencendido y apagado.Normalmente,la nica funcines el tiempo,peroalgunas variacionesrespondena otros accesoriosneumticos.2.Controlador de presin-Este controladorse abre y se cierracon un cambio en la presin.Normalmente,para la aplicacin dembolo, el pozose abre cuandola presinha alcanzado unalto valor determinadoen la caera de revestimientoy se cierra cuandola presin se reducea un mnimopreestablecido.Este controlador tambinpuede estar influenciado porseales neumticastales comocierrea la llegadadel mbolo.3.Controlador Electrnico-Este nuevo controladorincluyecircuitos de estado slidopara medir el tiempoy es alimenta porbateras"D".El promedio de vida delas baterases de un ao.Sin embargo, el tiempo esla nica una funcindel controlador.El controladorresponde a muchasotras sealesexternas tales comola llegadadel mbolode cierre,la presinaltaobaja,el nivel de lquidoo diferenciales.Las seales son recibidaspor va electrnicaen lugar deneumtica.Estas capacidades permitenuna amplia gama deaplicacionesy versatilidad.

Lubricador/Catcher.- Se instala directamenteen la parte superiordel arbol o de la valvula maestra.La funcin principales la de absorberla energa cinticadel mboloen el extremo superiorde su recorrido.Bsicamente consiste enun muelle,una plataformade choque yuna tapa removiblepara la inspeccindel mbolo.

Medidor de flujo.

Sensor del Embolo/Plunger.

Valvula motor.

Sub-superficie

Plungers (mbolos).- Hay varios tiposdepistones, todos ellos operanconel mismo principio bsico.Las variaciones sonla eficiencia del sello, el pesoy la disposicindel by-pass.Cadapistn normalmentetiene una ventajaen una situacin dada.

1.Selloturbulento-Este tipono es ms queuna serie de ranuras cortadas enuna barra slidao hueca.Puede o nopuedeincorporar un mecanismo devlvula internaen funcin del fabricantey la aplicacin. El sellose ve afectado porel movimiento rpidodelgaspor estas ranuras.Un vrticese formadentro de cadaranura yuna cada de presinse producecausando el movimientodel pistn.2.BamboleoTipoLavadora-Este modelo incorporauna serie de anilloso arandelas dedimetroligeramente inferior aldriftde la tubera. Se montansobre un mandrily puedeo no teneruna vlvula integral que se activan poruna barraa travs del centrodel mandril.El sellose ve afectado porel movimiento del gasporlas arandelas cortadasde forma especial,esto forma un cierreturbulentosimilar al modelo anteriormentemencionado.3.Tipo decepillo-un tipo inusual demboloque utilizaun cepillopara el elemento de sello.Este modelotambin est disponiblecon o sin el arreglo de by-pass.4.Hoja de Expansion-Este modelo incorporauna serie dehojas de resorteque se ajustanmsestrechamentealdimetro interno de la tubera.Una vez msuna vlvula internase pueden incorporar, dependiendo de la aplicaciny el fabricante.

Bumper spring

Collar StopTubing Stop

Valvula de pie

Ventajas Especficamente diseado para el uso en pozos de baja tasa con problemas de carga de lquido, por ejemplo para remover el lquido de pozos de gas. Buena confiabilidad, combinada con un fcil mantenimiento y bajos costos deinstalaciny operacin. Fcil de recuperar, sinestructurani taladro. Ayuda a mantener eltubinglibre de parafinas y scales. Aplicable para pozos con alto GOR. Se puede utilizar en conjunto congas liftintermitente. Se puede utilizar incluso sin suministro de energa.