Método de extracción de petróleo por gas-lift: descripción y características

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

La industria nacional ha utilizado durante mucho tiempo el grupo de métodos de transporte aéreo para la producción de hidrocarburos en campos de petróleo y gas como una alternativa al desarrollo de pozos fluidos. Esta tecnología, bajo ciertas condiciones de aplicación, proporciona importantes ventajas económicas y técnicas, pero también requiere la conexión de recursos adicionales. La solución óptima en la mayoría de los casos es el método de levantamiento artificial por gas para la producción de petróleo, en el que se utiliza una mezcla de gases como medio de levantamiento activo. Tal solución se justifica por su alto rendimiento, pero también impone requisitos organizativos adicionales en términos de seguridad. Por esta razón, el método es utilizado principalmente por grandes organizaciones con una base de recursos suficiente.

Características generales del método de levantamiento artificial por gas para la producción de petróleo

Los principios del transporte aéreo, es decir, la tecnología de elevación de los recursos del pozo de un depósito subterráneo, se utilizaron por primera vez a finales del siglo XVIII. El surgimiento de la idea de este método se debió al rápido desarrollo de las tecnologías mineras, pero durante mucho tiempo su pleno uso estuvo limitado por la f alta de equipos compresores suficientemente desarrollados. El autor del método de extracción de petróleo por gas-lift es el ingeniero alemán Karl Loscher, quien presentó un esquema general para aumentar los recursos utilizando la energía de las mezclas de aire. En el futuro, la técnica se optimizó, modernizó y mejoró repetidamente en ciertos aspectos de la operación. El uso práctico de un puente aéreo a escala industrial con la creación de una base teórica para su implementación técnica comenzó solo en el siglo XX. En los campos petroleros, la primera experiencia con el uso de levantamiento artificial por gas se remonta a 1985.

En nuestro tiempo, el uso de la tecnología de levantamiento artificial por gas se justifica principalmente en pozos con altas tasas de flujo. Además, en condiciones de alto contenido de impurezas, el levantamiento artificial por gas es la solución más económica para elevar el recurso a la superficie. Esto se aplica principalmente a las mezclas de aceite que contienen sales, resinas y parafinas, que dificultan el levantamiento de masas. Con respecto a la comparación con el puente aéreo como tal, podemos decir que el método de levantamiento artificial por gas para la producción de petróleo es una continuación de la tecnología general de levantamiento artificial de líquidos. Solo si se usa una mezcla de aire como medio activo en un puente aéreo clásico, entonces un gaslift usa sustancias que contienen carbono. Por esta razón, una de las claves operativaslas características de la tecnología consideran el consumo específico de gas. En el cálculo del costo del uso de un elevador de gas, los costos de energía para el mantenimiento y suministro de mezclas de gases son alrededor del 30% del costo total de los proyectos.

Ámbito de aplicación del método de levantamiento artificial por gas en la producción de petróleo

Un pozo de alto rendimiento con alta presión de fondo de pozo es un lugar objetivo para la introducción del levantamiento artificial por gas. Dichos depósitos son, en principio, un entorno favorable para la organización del transporte aéreo. Pero la práctica de limitar los métodos de flujo de producción de petróleo también determina una serie de condiciones bajo las cuales el levantamiento artificial por gas se convierte en el único método posible de trabajar en un pozo. Al menos, la característica general del método de levantamiento artificial por gas de producción de petróleo como el más adaptado a ambientes hidráulicos dinámicamente desequilibrados permite su uso en pozos con baja presión de saturación y en pozos de arena con condiciones de instalación difíciles de alcanzar para soporte técnico.. Por ejemplo, un sistema de elevación de gas se puede utilizar en condiciones de inundación, en áreas pantanosas o donde existe riesgo de inundación. Los indicadores de presión, por cierto, se pueden igualar artificialmente por medio de equipos compresores - aunque el aumento depende de los indicadores de energía del gas del pozo, se puede ajustar bastante a las necesidades actuales.

Por otro lado, si no hay un suministro centralizado de materiales técnicos y de gas con un alto nivel de mecanización del proceso de producción, entonces es mejor utilizar el esquema de fuente tradicionalminería. Como en el caso del puente aéreo, el método de extracción de petróleo por gas es una continuación de la tecnología del método de flujo, pero en una versión aumentada. Es la expansión tecnológica de la infraestructura de producción lo que no permite aplicar este método a pozos pequeños, cuya operación se calcula para períodos cortos.

Proceso tecnológico de producción

Después del desarrollo del pozo, se forma la base estructural de la punta en la superficie, que luego actúa como una plataforma para organizar los principales procesos de trabajo. En el nicho del pozo se organiza un túnel cerrado con cámaras y válvulas de transición que actúan como regulador del flujo del recurso. El movimiento del fluido producido hacia arriba del canal es el principal proceso operativo, que se apoya en el medio gasificado en el fondo del pozo. Para asegurar la gasificación, una cámara con una boquilla para el suministro de la mezcla activa se baja paralela al canal a lo largo de un circuito aislado. En realidad, el principio del método de levantamiento por gas de la producción de petróleo se reduce a la dirección del gas hacia el medio líquido del recurso objetivo, después de lo cual debe tener lugar el proceso de levantamiento. Es importante señalar que el enriquecimiento con mezclas de gas y aire por sí solo no asegura el ascenso del líquido. Para esta operación se utilizan bombas especiales. La fuerza de elevación depende tanto del grado de gasificación como de la potencia de la bomba, ambos regulables. Para el control complejo de los indicadores de presión en el circuito, se utiliza una unidad compresora ubicada en la superficie.

Intensidad de producciónEl recurso puede ser controlado por mecanismos manuales o sistemas automáticos con sensores electrónicos. Los parámetros de funcionamiento se establecen de acuerdo con las capacidades del equipo receptor. Una característica del método de levantamiento artificial por gas de la producción de petróleo es un tratamiento especial después de la extracción del recurso. Dado que el líquido sube junto con la mezcla de gases, se requiere una separación especial, después de lo cual el aceite ya purificado se envía a un sumidero especial. Además, dado que el levantamiento artificial por gas se usa a menudo en entornos con alta contaminación de lodos, es posible que se requiera una filtración gruesa de varias etapas antes de que el recurso ingrese al tanque de almacenamiento temporal.

Equipo aplicado

Toda la infraestructura técnica está formada por dos grupos de equipos: dispositivos universales y dispositivos para organizar procesos de mantenimiento de pozos e instalaciones especiales que se utilizan en la operación de levantamiento artificial por gas. El primer grupo puede incluir equipos de circulación de bombeo, equipos de revestimiento, accesorios de montaje, tuberías de metal para bombeo, etc. Como regla general, tanto los métodos de producción de petróleo de flujo como los de levantamiento artificial por gas se basan en este equipo con pequeñas diferencias estructurales.

En cuanto a los elementos técnicos especiales para realizar el levantamiento de energía de petróleo con gas, incluyen lo siguiente:

• Compresor. Instalación para mantenimiento de presión óptima por inyección de aire comprimido. Se utilizan principalmente unidades industriales de alta potencia,capaz de ajustar los parámetros del valor de trabajo en un amplio rango.
• Cámara de levantamiento artificial por gas. Se puede decir que es el núcleo de la infraestructura para la producción de gas-lift oil, en el que se desarrollan los principales procesos de direccionamiento del flujo, distribución y suministro de mezclas gas-aire. Se trata de una estructura metálica con ramales y canales de salida, cuyo funcionamiento está regulado por válvulas de cierre.
• Válvulas. En este sistema, la válvula no solo cumple la función de bloquear la circulación del medio líquido, sino que también actúa como regulador de flujo. Las válvulas de levantamiento artificial por gas se utilizan en diferentes niveles del pozo, lo que permite un control más preciso de la tasa de producción. La principal característica de diseño de tales válvulas se puede llamar la presencia de elementos sensibles que registran los indicadores de presión con alta precisión y cambian su estado dependiendo de la fuerza del impacto en el área de control.

Elevador de gas

En este caso, el concepto de ascensor refleja la compleja infraestructura de un ascensor de gas sumergido en un pozo. Su concepto contiene dos canales: para inyección de gas y para elevar el recurso líquido objetivo. Ambos canales se organizan mediante tubos metálicos, pero no es necesario que se unan entre sí en paralelo. Además, a veces se proporciona una dirección angular de la tubería de suministro de gas, que está determinada por los detalles de conexión de la unidad de bombeo. La configuración de la colocación de la tubería depende de las condiciones bajo las cuales se organiza el método de gas-lift de producción de petróleo. La foto de abajo ilustra la tecnología moderna.el uso de una sarta combinada de inyección y recuperación en un circuito con un diámetro de 90 a 140 mm. En este caso, independientemente de la configuración de la dirección de los canales, tanto desde la parte superior en la cabeza como en la zona inferior del zapato, si es posible, se proporciona una fijación rígida de la estructura. Las tuberías también pueden tener orificios tecnológicos (perforación) para la liberación de arena y otras partículas extrañas.

Funcionamiento con gas lift sin compresor

El suministro de gas y la regulación de los indicadores de presión, en principio, no debe realizarse con el apoyo de equipos compresores. Si los campos de gas y petróleo están ubicados dentro del mismo sitio operativo, entonces el levantamiento artificial por gas de fondo de pozo se puede organizar con su propio soporte de energía sin un compresor. Pero incluso en este caso, las tecnologías de producción de petróleo de flujo y gas-lift divergirán, ya que la exclusión de la regulación por aire comprimido desde el exterior no excluye el control de los indicadores de presión del gas natural. Además, en tales condiciones, es posible realizar un secado de fondo de pozo y una limpieza preliminar del recurso, lo que reduce el costo del proceso tecnológico.

Controles del proceso de levantamiento artificial por gas

En primer lugar, vale la pena enfatizar que el levantamiento artificial por gas requiere el uso de una amplia gama de dispositivos de medición que le permiten mantener bajo control importantes indicadores de rendimiento. Estos incluyen presión, temperatura, humedad y flujo de gas. El control directo de la producción de petróleo en el método de levantamiento artificial por gas se realiza mediante las válvulas yválvulas de cierre con sistemas de accionamiento alimentados por generadores en superficie. Las plantas más avanzadas operan bajo el control de controles automáticos, sin la participación de operadores, ajustando los parámetros de gasificación y la tasa de recuperación de recursos.

Ventajas de la tecnología

En términos de implementación técnica, el método es bastante laborioso y costoso, pero tiene una serie de propiedades positivas que justifican su uso:

• Alto rendimiento.
• Amplias oportunidades para el ajuste estructural a las condiciones operativas externas y los parámetros del pozo.
• Confiabilidad y seguridad del proceso minero.
• Flexibilidad. Esta propiedad refleja tanto las ventajas como las desventajas del método de gas-lift de producción de petróleo, que se manifiestan en varios aspectos de su aplicación. Por ejemplo, desde el punto de vista de un operador calificado, el proceso de control en sí es bastante simple y prácticamente no requiere esfuerzo físico. Sin embargo, el personal de mantenimiento se ocupa de maquinaria compleja que requiere mucha mano de obra y costos de mantenimiento.
• La mayoría de los equipos críticos se encuentran en la superficie.
• Universalidad del método.

Defectos de la tecnología

Sin embargo, este método no puede considerarse óptimo para todos los campos, si tenemos en cuenta la totalidad de los factores operativos, así como los aspectos ambientales y económicos. A los aspectos negativos del uso del método de levantamiento artificial por gasla producción de petróleo incluye:

• Altos costos de los recursos energéticos. Hablamos de la inyección de gas en volúmenes industriales, y del costo del combustible para generadores que cumplen las funciones de equipos de bombeo con compresores.
• Es posible que la inversión no coincida con el valor de los materiales de petróleo y gas recuperados, especialmente considerando el costo de los procesos adicionales de limpieza y separación.
• A medida que se explotan grandes yacimientos, los volúmenes de producción disminuyen, mientras que el nivel de apoyo organizativo y técnico debería seguir siendo el mismo.

Conclusión

La experiencia de las empresas productoras de petróleo y gas muestra que aproximadamente la mitad de los costos de los proyectos para el desarrollo y operación de campos recae en la organización de la infraestructura técnica con soporte para flujos de trabajo adicionales. Parecería que las tendencias de desarrollo de la industria deberían avanzar hacia la optimización estructural de tales eventos, pero el método de gas lift demuestra lo contrario. Como sugirió Karl Locher, el autor del método de gas-lift de producción de petróleo, la conexión de fuentes de energía auxiliares durante el levantamiento reduce el consumo de energía de la operación de trabajo, pero no la organización del evento en su conjunto. En cualquier caso, el equipamiento para la cadena de elevación no aporta tanto beneficios en forma de conectar un canal de gasificación, sino que abre más oportunidades en el control de los parámetros del proceso productivo. Y esta ventaja es precisamente la perspectiva de desarrollar gas lift como una forma depuede ampliar las posibilidades de combinar varios yacimientos de desarrollo en una instalación de producción de alta capacidad.