nuevas tecnologías – levantamiento artificial gr 3
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NUEVAS TECNOLOGÍAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL
Iván AstrosGuillermo CastroSebastián Duarte
Lina FernándezRicardo Paredes
Luisa Sánchez
Producción 2
Bombeo M
ecánico
• En su mayoría, lo que se refiere a las nuevas tecnologías para el levantamiento artificial, son modificaciones realizadas sobre un sistema convencional, esto se hace con e fin de adaptar el sistema a distintas condiciones o simplemente para dar mejor provecho a algunas de sus características.
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1. BALANCE OIL RECOVERY SYSTEM (BORS)
• Yacimientos de Baja productividad.• Bajo caudal de producción.• Menor costo que un sistema convencional.• Buena alternativa para usar en pozos someros.
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FUNCIONAMIENTO
• El Equipo BORS es un sistema de extracción de petróleo que no utiliza accesorios convencionales, ya que su instalación se realiza sobre la superficie, directamente conectado al casing.
• La extracción se realiza por medio de una manguera que es transportada dentro del casing por medio de una cinta hasta la columna de fluido del pozo. Luego de un cierto tiempo de espera, la manguera es levantada para descargar el fluido dentro del tanque de almacenamiento y enviado a las baterías por medio de una bomba de transferencia.
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COMPONENTES• Tanque de almacenamiento de
aproximadamente 2,5 bbls de acero inoxidable.
• Carretel enrollador de cinta y cinta de 3200 ft de longitud, de 2 pulg de ancho y 1.2 mm de espesor.
• Manguera de 36 ft con diámetro de 2.5” y 2.25” más pesa de 27 lbs aproximadamente.
• Sensores de nivel en el tanque.• Motor reductor de 4 Hp.• Resistencia de frenado.• Bomba de transferencia de tornillo con
motor de 1 Hp.• Unidad de Control Computarizada (PLC)• Unidad de Control Computarizada de
mano (MAGELIS).• Tubo de descarga con sensor de
proximidad.• Tubo de conexión PVC de 30 ft (9 m).• Cabezal de acero inoxidable.
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CARACTERÍSTICAS DE SELECCIÓN DEL EQUIPO
• Capacidad de extracción máxima de 10 bpd.• Profundidad de trabajo máxima de 3000 ft. • Diámetro del Casing mínimo de 4 1/2” el cual no debe tener
problemas mecánicos.• Ideal para pozo con problemas de intervenciones repetitivas de
varilleo, con la finalidad de reducir los costos operativos que tienen con el sistema de bombeo mecánico, más aún si son de muy bajas producciones.
• Evitar que el pozo esté ubicado cerca de centros poblados o muy alejados del centro operativo como prevención a los robos.
• Mínima o nula producción de gas, ya que el equipo no capta el gas.
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• Bajo riesgo de accidentes e incidentes ambientales, ya que no usa ni altas presiones, ni equipos con partes móviles. • Fácil para modificar las condiciones de operación según la profundidad y producción del pozo (velocidades de bajada y subida de la manguera y número de ciclos por día). • Buena alternativa de extracción para pozos someros de bajo aporte productivo.• Menor inversión inicial por equipamiento con respecto a los otros sistemas de levantamiento.• Buena alternativa para reducción de costos en pozos con alto índice de pulling, dado que en cada pulling de los pozos someros se gasta un promedio equivalente a la cuarta parte del costo de un equipo BORS nuevo.• Factible de ser controlado y supervisado a distancia, en vista que cuenta con un PLC como parte del panel de control.• No requiere intervenciones de varilleo ni fluidos a presión para ellevantamiento.• No usa tubing, ni varillas, que requieran limpieza o reemplazo debido a problemas de parafina, corrosión, etc.• No usa bombas, ni válvulas.
VENTAJAS
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• Profundidad de trabajo limitada, menor que los otros sistemas de extracción.• Capacidad extractiva máxima que disminuye con el aumento de la profundidad, debido al mayor tiempo que demandan cada ciclo.• No es recomendable como equipo portátil por su baja capacidadextractiva.• Equipos electrónicos del Panel de Control requieren adecuadasprotecciones sobre los transitorios.• Poco tiempo de aplicación. No se tiene historia sobre el tiempo de vida del equipamiento.• Equipamiento es susceptible de ser robado en forma sistemática, debido, a sus pequeñas dimensiones y a que pueden tener aplicación domestica (válvulas, motores, bombas de transferencia, PLC, mangueras, cintas, etc.).• No ha sido probado en pozos con casing de diámetro variable con la profundidad (completamiento telescópico), que deban tener mínimo 4.1/2” en el fondo.
DESVENTAJAS
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2. SISTEMAS COMBINADOS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL
Combinación de 2 formas de levantamiento artificial.Usado en pocos casosLa mayoría de los híbridos combina levantamiento con gas y otro de los tipos de levantamiento.Se observa una tabla con los principales beneficios de combinar levantamiento con gas con un método de bombeo positivo (BES ó BCP)
• Incrementa eficiencia volumétrica (Altos volúmenes de líquido).
• Disminuyen los requerimientos de inyección de gas respecto al levantamiento por gas solo.
• Aumenta diferencial de presión y la producción.
• Incrementa la profundidad de instalación de la bomba.
• Reducción en los requerimientos de potencia de la bomba y motor.
• Bajo consumo eléctrico en comparación con la bomba sola.
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2.1 BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE CON GAS LIFT
• Campos maduros y desarrollados.• Campos con bajo suministro de gas.• Bajo índice de productividad.• Pozos profundos.
Ésta combinación permite mejorar la utilización de las metodologías de levantamiento conocidas.
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• El completamiento requerido para su instalación se realiza instalando una bomba centrifuga cerca de los intervalos de perforaciones, mientras que los mandriles de Gas Lift son instalados encima de la bomba (1000 a 3000 ft). El ESP esta diseñado para levantar los fluidos de baja presión hasta la presión mínima necesitada para un Gas Lift óptimo. Durante la vida del proyecto, se pueden variar las tasas de entrega, las cuales, pueden ser optimizadas continuamente, reduciendo el gasto de energía.
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BENEFICIOS
El principal beneficio de la combinación de estos sistemas es la reducción en tamaño y volumen del ESP y en requerimientos del Gas Lift. Los tamaños del equipo ahora son reducidos (cable y motores), así que la inversión en las facilidades de superficie y los costos de mantenimiento son menores.
• Operación: optimización de la compresión del gas y los requerimientos de electricidad.
• Ingeniería de yacimientos: reducción en la presión de abandono y posibilita recobros más altos.
• Económicamente: reducción en la presión de abandono
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• Bajo requerimiento de gas para levantamiento y menor tamaño de unidad de bombeo electro sumergible.
• Largos ciclos de vida, bajos costos de operación.
• Bajas presiones de abandono.
VENTAJAS
• Se requiere compresión del gas en la facilidad y suministro de energíaeléctrica.
DESVENTAJAS
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• El ESP es efectivo para levantar fluidos cuando la presión los yacimientos es muy baja pero la productividad es buena. El Gas Lift por su parte, es un método efectivo para pozos con buen mantenimiento de presión, bajos cortes de agua, y tiene bajos costos de mantenimiento a través de la vida del pozo.
• El levantamiento artificial combinado puede ayudar a minimizar la energía total requerida en un orden de 15 a 20%. Este sistema combinado puede ayudar a optimizar los requerimientos de facilidades en superficie, reducir los gastos de capital y costos de operación.
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2.2 BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE POR CAVIDADES PROGRESIVAS
• Este sistema de bombeo, es similar al método de bombeo electro sumergible convencional, con la diferencia de que en lugar de la bomba centrífuga, se utiliza una bomba de cavidades progresivas. Opera de manera muy similar al bombeo electro sumergible, pero con algunas diferencias, tales como:
• La bomba es de cavidades progresivas y no centrífuga.• Se requiere una caja de velocidades con reductor para
acomodar la velocidad del motor a los requerimientos de menor velocidad de la bomba de cavidad progresiva.
• Una junta o eje flexible es requerida debido a la excentricidad de la bomba de cavidades progresivas.
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• La configuración de la herramienta de subsuelo es la mostrada en la Figura, mientras que el equipo de superficie es el mismo que el utilizado para el bombeo electro sumergible.
• Debido a que la aplicación principal para el ESPCP es la producción de crudos pesados, en general, el manejo de gas no será un problema, debido a las bajas cantidades de gas asociadas a estos tipos de crudos; de cualquier forma, el ESPCP pueden manejar cantidades limitadas de gas libre sin dificultad, aunque se pueden instalar separadores de gas en fondo, si lo que se desea es maximizar la eficiencia del sistema.
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Eje Flexible
• Convierte movimiento excéntrico de la bomba al movimiento concéntrico del motor
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• Sello: Aisla el fluido del motor, permite la expansión del aceite del motor, iguala las presiones del pozo.
• Caja reductora: Se instala sobre el motor reduce las rpm del motor para entregarlas a la bomba.
• Motor: Igual a un motor de ESP
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VENTAJAS DESVENTAJAS
• Buena tolerancia a la arena. • Riesgo de fallas en el cable eléctrico.
• Alta eficiencia (mayor al 70 %). • Se requiere de taladro o estructura en caso de falla del sistema.
• No esta afectado por la desviación. • Rata limitada (hasta 2500 en casing de 4 ½ pulgadas).
• Buena recolección de datos relacionados con el sistema.
• Buen manejo de crudos pesados.
• Es un sistema fácil de operar.
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• Con el fin de eliminar algunas de estas dificultades, la industria ha trabajado en nuevas opciones, tales como la utilización de bombas recuperables con coiled tubing o wireline (en ésta última, el cabezal de pozo y el tubing son enlogados para que sean lo suficientemente grandes para pasar la unidad de BCP y el estator), lo que eventualmente eliminaría la utilización de un taladro o una estructura para reemplazar las bombas en caso de falla.
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3. NUEVA TECNOLOGÍA PARA BOMBEO HIDRÁULICOBOMBA JET ”JJ TECH”:• permite la fácil recuperación de la bomba de los pozos desviados y
horizontales.• Produce grandes volúmenes de fluidos de la formación con
inclusiones de moderado a alto contenido de sólidos.• La recuperación de la bomba desde el subsuelo para la sustitución
de la boquilla o tubo de expansión se realiza mediante el ajuste de las válvulas de superficie para invertir la circulación del fluido con el equipo de producción existente.
• Se usa unidad Wire Line, no se requiere unidad de Workover o Taladro.
• Puede ser usado en pozos direccionales, con altos contenidos de solidos , en crudo pesado, en pozos estrechos, revestimientos con problemas de integridad.
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• Instalación en huecos delgados.• Puede introducirse en tubos de
2.375" de diámetro. • Puede introducirse en coiled
tubing de 1".• Puede ser usado en pozos que
producen agua y gas.• Se utiliza en casing de aislamiento• Carrier puede ser recuperada
mediante circulación en reversa o Wire Line.
El JJ Tech 1,6 SHFP
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Coiled Tubing dual + Jet Pump para la limpieza de pozos
• Combinación de dos tecnologías Jet pump (JetPack) y Coiled Tubing (Flat pack).
• Remueve los sólidos y líquidos de fondo del pozo.• Genera una baja presión en fondo del pozo
permitiendo el bombeo de los sólidos a la superficie.• El sistema Flac Pack es usado como tuberia dual
encapsulada, el cual se inyecta el fluido motriz por una y se produce por la otra.
• Puede ser usado a profundidades de 1500 ft a 8000 ft.
JetPack y Sistemas Flat pack:
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TECNOLOGIA DE LIMPIEZA DE POZOS JETPACK Y FLAT PACK
http://www.youtube.com/watch?v=vwiIZ_p5ix4&feature=player_embedded
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=ThkgVdYX0LA
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SISTEMA DE LEVANTAMIENTO HIDRAULICO TIPO JET
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SISTEMAS DE LEVANTAMIENTO HIDRÁULICO
TIPO JET DE WEATHERFORD
•Los costos iniciales de instalación y funcionamiento son más bajos que otros métodos de recuperación. Varios pozos pueden ser producidos a partir de un ensamblaje de superficie.
•no tienen partes móviles, proporcionan mayor fiabilidad y facilidad de mantenimiento en lugares remotos.
• Las bombas son más cortas en longitud que las de otras empresas.
•Facilita el paso a través de pozos problemáticos.
•Tasa de producción ajustable cambiando la velocidad de fluido de alimentación a la bomba
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VENTAJAS Y APLICACIONES
La bomba tiene la flexibilidad y adaptabilidad para recuperar rápidamente los líquidos a un menor costo en los pozos que son difíciles de iniciar el flujo.
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VENTAJAS Y APLICACIONES
longitud de la bomba es corta , se adapta a todos los tipos de BHA, solo modificando la longitud del tubo de un solo espacio.
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VENTAJAS Y APLICACIONES• Esta bomba compacta está disponible en dos versiones
de mangas deslizantes. Versión 1. bloqueos en el perfil de la parte superior de la manga deslizante y puede utilizarse en cualquier sentido de circulación estándar o inversa del fluido de alimentación. Versión 2. aterriza en el perfil y elimina el gasto de un mandril de bloqueo.
• Sin partes móviles permiten el flujo libre de arena y sólidos sin efectos nocivos.
• las aleaciones de Carburo de tungsteno en las áreas de alta velocidad proporciona una mayor protección contra el desgaste.
• La bomba pasa fácilmente a través de las desviaciones y los espacios reducidos, ya que son más cortos en longitud que los de otras bombas y alimentado por fluidos a presión.
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INSTALACIÓN DE BOMBA JET EN ESTILO LIBRE
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VENTAJAS Y APLICACIONES
BOMBA JET EN ESTILO LIBRE
WEATHERFORD
•No hay gastos de operación en el cambio de las boquillas y la garganta.
•La bomba se instala y se recupera utilizando el poder de líquido distribuido dentro y fuera hidráulicamente.
•elimina la necesidad de un equipo de reacondicionamiento para cambiar las boquillas y las gargantas.
•El diseño sencillo permite reparaciones in-situ utilizando la fricción y llaves ajustables.
•Puede estar equipado con un motor de gas como un primer motor para hacer la instalación auto suficiente. (Producción alta de gas)
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VENTAJAS Y APLICACIONES
BOMBA JET EN ESTILO LIBRE
WEATHERFORD
•La sección corta de la succión de la bomba minimiza la pérdida de fricción entre la formación y la boquilla.
•El fluido de alimentación se mezcla con la de producción para proporcionar buena viscosidad, lo que reduce las pérdidas por fricción en la superficie.
•los fluidos de alimentación se puede calentar para asegurar el flujo ininterrumpido, y para evitar la formación de parafinas en la parte superior del pozo
•Con su diseño mecánico simple y sin partes móviles, la bomba lleva la producción de gas sin problema.
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VENTAJAS Y APLICACIONES
BOMBA JET EN ESTILO LIBRE
WEATHERFORD
•El tamaño compacto del sistema de levantamiento hidráulico tipo jet hace que sea fácilmente transportable.
•Rendimiento fiable para una amplia gama de tasas de producción.
•Ideal para la producción de pozos altamente desviados.
•Tienen buen desempeño en Rod pumps, pero no funcionan en PCP y ESP.
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COMO TRABAJA LA BOMBA JET DE ESTILO LIBRE?
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PUMP-IN
•Cuando la palanca está en la posición hacia abajo.
•ejerce alta presión el fluido de alimentación a la bomba y circula "libre" hidráulicamente hacia abajo por el tubo a la parte inferior del pozo.
OPERAT
E
•El fluido de alimentación comienza a funcionar una vez la bomba selle con la standing valve.
•El liquido producido y el fluido de alimentación regresan por el anular del casing a través de la válvula y la línea de flujo.
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PUMP-
OUT
•Con la palanca en la posición hacia arriba
•El liquido de alimentación esta dirigido hacia abajo por el casing y retorna por la tuberia, la bomba es levantada y el liquido fluye hasta la superficie
BYPASS, BLEED
& PUMP
REMOVAL
•El liquido de alimentación de la válvula bypass es abierta en posición intermedia.
•Este procedimiento permite el llenado del pozo hacia abajo y que la bomba pueda ser retirada o sustituida.
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4. NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA LEVANTAMIENTO POR GAS
4.1. VÁLVULA NOVA (SLB)• Utiliza una boquilla tipo vénturi, que es una apertura
convergente-divergente.• Diseñada para controlar el flujo de gas a través de la válvula.• La boquilla tipo vénturi hace que el flujo de gas critico tenga
lugar una vez que la presión aguas abajo se reduce hasta alcanzar un valor entre 90-95% de la presión aguas arriba.
• Previene las inestabilidades del flujo, sin las perdidas de producción asociadas con las válvulas convencionales.
• Su aplicación es importante en pozos con terminaciones duales, donde dos sistemas independientes operan en el espacio anular de un solo pozo.
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GAS LIFT CON VÁLVULA CONVECIONAL
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GAS LIF CON ORIFICIO CONVENCIONAL
• El gas ingresa en la válvula por los orificios de entrada y fluye a través de un orificio cuadrado.
• Provee una tasa de flujo de gas controlada. • La curva de desempeño de flujo es modelado
por medio de la ecuación de Thornhill-Craver.• Utiliza la Pcsg up aguas arriba de la válvula
(Pup).• Ptub producción aguas debajo de la válvula
(Pdown).
GAS LIFT ORIFICIO CONVENCIONAL
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GAS LIFT CON VÁLVULA NOVA
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GAS LIF CON ORIFICIO VÉNTURI
• Posee una boquilla tipo venturi. Se muestra la grafica de desempeño.
• Flujo critico (azul). Se logra de la apertura convergente-divergente por la valvula de boquilla tipo venturi.
• Posee un 10% de caida de presion.• Valvula orificios cuadrados convencional
(flujo rojo), requiere de un 40-60% caida de presion para lograr flujo critico.
GAS LIFT CON VÁLVULA NOVA
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4.2. VÁLVULA DE LEVANTAMIENTO POR GAS XLIFT (SLB)
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VÁLVULA DE LEVANTAMIENTO POR GAS XLIFT (SLB)
• Incrementa la capacidad de los sistemas existentes. Extiende rango de la presión de operación de 2000 lpc a 5000 lpc.
• Utiliza un sistema de válvula de retención de sello positivo para reemplazar los sistemas de válvulas de retención de velocidad (empleados hoy en dia).
• Operan con presiones de inyección mas altas y puntos de inyección mas profundos, mejoran el desempeño del pozo.
• Los pozos pueden ser terminados con menos mandriles y válvulas (presión de operación mas alta).
• Instalación de Gas Lift alta presión en aguas profundas e instalaciones submarinas.
ARTIFICIAL LIFT DE ALTA PRESIÓN (XLIFT)
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VÁLVULA DE LEVANTAMIENTO POR GAS XLIFT (SLB)
• Tiene incorporado un sistema de fuelles con soldadura en el borde, para soportar presiones de operación más altas.
• Ensamblaje de fuelle es resistente a la corrosión y reduce la carga interna de gas incrementando al mismo tiempo la presión de inyección.
• En operaciones marinas se inyecta gas a alta presión por debajo de la línea del lodo esto aumenta la profundidad de inyección para maximizar caída de presión (aumento de producción).
• Instalación de válvula por debajo de la línea del lodo, el pozo produce con Gas Lift sin mandriles, ni válvulas en el tubo ascendente.
ARTIFICIAL GAS LIFT DE ALTA PRESIÓN (XLIFT)
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VÁLVULA DE LEVANTAMIENTO POR GAS XLIFT (SLB)
• La válvula Xlift se controla desde el subsuelo, no tiene conexión física en superficie.
• Posee configuración de flujo vénturi para una capacidad de flujo mas eficiente y estable.
• Posee válvula de retención positiva que elimina las trayectorias de perdidas potenciales hacia el espacio anular entre casing y tub. De producción.
• Permite la instalación de la primera válvula por debajo de la línea de lodo.
• Mandril del sistema permite un mayor diámetro interior de la cavidad de la válvula, optimiza trayectoria de flujo del fluido.
ARTIFICIAL GAS LIFT DE ALTA PRESIÓN (XLIFT)
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5. NUEVAS TECNOLOGÍAS PARA BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
5.1. COILED TUBING DESPLEGADO PARA BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
El diseño de completamiento de Bombeo Electrosumergible convencional es instalado con un cable de poder ligado a el exterior del tubing. El reemplazo de alguna parte del sistema, requería un trabajo de workover. Pero el proceso de instalación y recuperación puede llegar a ser mucho más rápido y eficiente si se instala el sistema al final del coiled tubing, mientras que los fluidos producidos fluyen hacia la superficie por dentro del coiled tubing. Se requiere un doble arreglo de empaquetamientos. El fluido producido es bombeado en el casing vía el anular, luego pasa por el sello y por la sección del motor eléctrico y finalmente vuelve al coiled tubing a través del cruce dispuesto debajo del empacador superior.
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A continuación unas de las ventajas de emplear éste tipo de arreglo:•Reducir las pérdidas de presión por fricción encaminado a altas ratas de producción o reducir los requerimientos de poder.
•Puede alcanzar una corrida rápida con el cable dentro del ambiente protegido del coiled tubing.
•Abre las posibilidades de instalar Bombeo Electrosumergible en pozos vivos.
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5.2 HERRAMIENTA AUTO “Y”
Los costos y los riesgos enfrentados de instalar Bombeo electrosumergible por wire line /coiled tubing pueden ser evadidos si se usa una herramienta auto “Y”, desarrollada por Phoenix Petroleum Services de Aberdeen. La operación de dicha herramienta es ilustrada en la figura:
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6. NUEVAS TECNOLOGÍAS EN SISTEMAS DE PRODUCCIÓN BAJO EL MAR
A medida que aumentan las profundidades de las aguas de desarrollo submarino y las longitudes de alcance de pozos, los operadores requieren métodos de tecnología más avanzada y más económicos para producir reservas a lo largo de la vida de los campos en aguas profundas. Las novedosas soluciones para producción de distintas compañías elevan los fluidos desde los campos submarinos en aguas profundas para maximizar la producción y minimizar los costos, expandiendo por ende los límites de desarrollo económico de la tecnología submarina.
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Las soluciones ESP de levantamiento (boosting) de Centrilift son más eficientes que muchos otros sistemas de bombeo artificial y tienen un desempeño probado de operación en condiciones de altas temperaturas y presiones, lo que las hace ideales para entornos submarinos. La tecnología de ESP puede producir altos volúmenes de fluido (hasta 150.000 bpd), tiene un amplio rango operativo y puede suministrar el empuje necesario (de más de 5000 psi) para elevar el flujo de producción a la plataforma.
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Centrilift ofrece sistemas duales eléctricos sumergibles de bombeo (ESP) en pozo, sistemas de levantamiento en lecho marino y sistemas de levantamiento instalados en montante. Cada opción brinda distintas ventajas, dependiendo de las necesidades generales de producción de los campos submarinos.
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Quizás la opción con el menor costo total para elevación (boosting) desde el lecho marino es el sistema de bombeo en montante. Esta configuración instala un sistema ESP tradicional en la tubería de producción dentro del montante de la línea de flujo (donde el espacio lo permita, mínimo de 5 ½ pulg. de D.I.).Algunas alteraciones simples al cabezal del montante permiten ensartar el cable de potencia y colgarlo de la tubería de producción.
GRACIAS!