Innovaciones para sistemas LAG en instalaciones Off Shore

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Innovaciones para sistemas LAG en instalaciones Off Shore

Caamaño Omar, Castillo Cecibel, Chele Abraham, Rodríguez Karla, Rosero Suleika , ESPOL University

Copyright 2016, Society of Petroleum Engineers

This paper was prepared for presentation at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition held in Dubai, UAE, 26–28 September 2016.

This paper was selected for presentation by an SPE program committee following review of information contained in an abstract submitted by the author(s). Contents of the paper have not been reviewed by the Society of Petroleum Engineers and are subject to correction by the author(s). The material does not necessarily reflect any position of the Society of Petroleum Engineers, its officers, or members. Electronic reproduction, distribution, or storage of any part of this paper without the written consent of the Society of Petroleum Engineers is prohibited. Permission to reproduce in print is restricted to an abstract of not more than 300 words; illustrations may not be copied. The abstract must contain conspicuous acknowledgment of SPE copyright.

1. Abstract

Desde hace mucho tiempo, los sistemas de levantamiento artificial por gas (LAG) constituyen el mecanismo de recuperación primaria preferido en los ambientes de producción marinos. Conforme aumenta el número de plataformas off shore en todo el mundo, también lo hace la necesidad de crear nuevos sistemas de LAG para maximizar la recuperación de petróleo. Los operadores que consideran el uso de este tipo de sistemas en plataformas off shore, habitualmente se esfuerzan por realizar el trabajo dentro de los límites estándares del equipo. En su mayoría, esto significa que la profundidad máxima para la inyección de gas se encuentra limitado por el rango de presión de inyección de gas de la válvula.

En este informe, describimos los principios básicos de métodos innovadores para un sistema con levantamiento artificial por gas, anunciamos cómo estos métodos están ayudando a los operadores a satisfacer los requerimientos críticos de producción de petróleo en ambientes submarinos y de aguas profundas para de esta manera maximizar la recuperación de petróleo.

Presentamos algunos estudios sobre dichos métodos de casos del área marina de Malasia, el Mar de Noruega y el Mar del Norte que demuestran cómo estas tecnologías están siendo utilizadas en una diversidad de ambientes productivos.

1. Introducción

El mecanismo de recuperación de petróleo y gas primaria,  levantamiento artificial por gas (LAG), es uno de los métodos más antiguo de la industria petrolera introducido a mediados de la década de 1800.  Sin embargo, en la actualidad las tecnologías utilizadas en LAG no satisfacen todas las demandas de presión alta, desempeño elevado y seguridad ligadas a las operaciones de completación de pozos submarinos y aguas profundas. Dicha deficiencia se está suplantando por nuevos equipos que superan las limitaciones de diseño tradicionales.

La necesidad de equipos actualizados y mejores es una demanda inminente. Según proyección efectuadas, se dice que la demanda de energía mundial aumentará aproximadamente a razón de 1.8% anual desde el año 2000 hasta el 2030. (US, EIA, 2007).

En la Figura 1 se puede observar que el valor de la demanda mundial de energía en el años 2002 en los países en vías de desarrollo fue de un 33%, y según datos recogidos en el 2005 se tiene que este valor aumentó al 40% presentando un aumento relativamente grande sin embargo se espera que esta demanda siga creciendo de manera más rápida, contrastando con la ralentización que experimentarán los países industrializados, cuya demanda de energía pasará a ubicarse en un nivel cercano al 0,4% al año en la Unión Europea.[pic 2]

En la Figura 2  y 3 se puede observar el consumo de energía mundial de petróleo, carbón, gas, agua y nuclear con respecto a países en desarrollo y países desarrollados, con esta figura se puede concluir que el mayor representante de consumo de energía ha sido el petróleo en el transcurso de los años. [pic 3][pic 4]

Los combustibles fósiles seguirán estando en los primeros lugares del consumo de energía para el año 2030, representando el 90% del suministro total.  El petróleo se mantendrá como principal fuente de energía (34%), seguido del carbón (28%).  (PDVSA, 2005)

Para satisfacer esta demanda del 90% de consumo de combustibles fósiles, se debe aumentar la producción mundial de petróleo.  

No obstante, varios especialistas de la industria dicen que entre un 50 y 75% del petróleo necesario para los próximos 20 años se obtendrá de activos maduros y se encuentran convencidos de que una gran parte de la demanda se la puede satisfacer con tecnologías de levantamiento artificial específicas, que aumente las capacidades de producción potencial a largo plazo. (Pike, 2006)

Hace 10 años, existían casi 1 millón de pozos productores en todo el mundo. Más del 90% empleaban algún mecanismo de recuperación primaria para mejorar sus niveles de producción. La presión del yacimiento en estos pozos ha dejado de ser la suficiente para llevar el petróleo a superficie, de manera que los operadores deben complementar el mecanismo de empuje natural del yacimiento para así aumentar la producción de fluidos. Aunque el sistema LAG se utiliza en una cantidad de pozo menor, esta técnica se trata de la más común y económica para los pozos de campos petroleros marinos maduros.

Desafortunadamente, las tecnologías tradicionales de este mecanismo de recuperación, poseen limitaciones de diseño, por ejemplo: tasas de inyección de gas limitadas para un fluido estable en la tubería de producción (TP) y la tubería de revestimiento (TR), presión de operación máxima baja y sistemas de contrapresión no confiables. Las restricciones ya mencionadas, impiden que los sistemas LAG convencionales cumplan con los requisitos de seguridad de las operaciones de alta presión e imposibilitan su utilización en un gran número de pozos submarinos y de aguas profundas actuales.

Las tecnologías avanzadas de levantamiento artificial por gas están ayudando a los operadores a mejorar la producción de petróleo y la recuperación de las reservas. Entre los métodos innovadores se tiene válvula NOVA con boquilla tipo venturi, operaciones X-Lift, sistema natural de levantamiento artificial por gas o auto levantamiento artificial por gas de tres viajes y auto levantamiento en un solo viaje.   (Bin Jadid, Lyngholm, Opsal, Vasper, & White, 2006/2007)

1. Desarrollo

1. Principios del método de levantamiento artificial por gas (LAG)

El proceso del sistema LAG consiste en inyectar gas natural en un pozo productor, a través del espacio anular existente entre la tubería de producción y la tubería de revestimiento. El gas inyectado forma burbujas en la columna del fluido producido contenida en la tubería de producción, aligerándolo y haciendo posible que la presión de formación levante la columna y aumente la cantidad de fluido producido por el pozo (Ver Figura 4).

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