Presentacion Métodos de Lev Argentina

AnAnlisis del llisis del lmite mecmite mecnico de los nico de los sistemas de extraccisistemas de extraccin artificial en la n artificial en la Cuenca del Golfo San JorgeCuenca del Golfo San Jorge

por

Marcelo HirschfeldtOilProduction.net

Jornadas de Produccin IAPG Agosto de 2008- Argentina

Jornadas de Produccin IAPG Agosto de 2008- Argentina

Objetivos principales de esta presentaciObjetivos principales de esta presentacinn

Se toma como referencia la informacin de alrededor de 9,000 pozos (Caudal vs profundidad de instalacin)

Se analizar alguna de las razones de stos lmites y alguna de las mejores prcticas en la seleccin de materiales, nuevas tecnologas y criterios de operacin.

RealizarRealizar un un ananlisislisis de los de los llmitesmites mecmecnicosnicos de los de los principalesprincipales sistemassistemas de de extracciextraccinn artificial de la artificial de la CGSJCGSJ

EstablecerEstablecer unauna guguaa parapara futurosfuturos ananlisislisis de de cadacadasistemasistema

SouthSouthAmericaAmerica

ArgentinaArgentina

Buenos AiresBuenos Aires

GOLFO SAN JORGE GOLFO SAN JORGE BASINBASIN

La cuenca del Golfo San JorgeLa cuenca del Golfo San Jorge-- CGSJCGSJ

Marcelo Hirschfeldt - www.oilproduction.net

Sistemas de ExtracciSistemas de Extraccin Artificial en la n Artificial en la Cuenca del Golfo San JorgeCuenca del Golfo San Jorge


DistribuciDistribucin de los principales SEA en la CGSJn de los principales SEA en la CGSJ

SRPSRP 76.4 %76.4 % -- 9,5619,561

PCPPCP 12.8 %12.8 % -- 1,6071,607

ESPESP 10,6 %10,6 % -- 1,3231,323

TotalTotal 12,516 12,516 pozos con SEASegn Secretara de Energa de la Repblica Argentina- Abril de 2008


7.000

8.000

9.000

10.000

11.000

12.000

13.000E

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9

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9

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0

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2

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3

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0

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4

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5

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6

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8

N

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s

Beam Pumping ESP PCP

EvoluciEvolucin de los SEAn de los SEA-- tasa de crecimiento anualtasa de crecimiento anual

7.1 %

8.7 %

3.6 %

Conceptos del levantamiento artificialConceptos del levantamiento artificial

Q

PwfPe

P2

P1

P3

HHP = Q x P

P= P1+ P2+ P3

HHP = Potencia hidrulica requerida para elevar el fluido desde el fondo del pozo hacia la superficie

Prime Mover Conversor Transmisin Bomba

Energa Caudal

Elementos en un sistema de extracciElementos en un sistema de extraccinn

elctrico sumergible

Sello Ejes Centrfuga multietapa

ESPX X

X X X

PCP elctrico o CI CabezalVarillas de bombeo

Cavidades progresivas

X

XX X

X restringido por temperaturaX restringido mecnicamente

Analizado en el contexto de la CGSJ y las experiencias registradas en la misma

SRP elctrico o CIUnidad de bombeo

Varillas de bombeo

mecnica (pistn-barril)

X XX


RestricciRestriccin principal en pozos de la Cuenca del Golfo San n principal en pozos de la Cuenca del Golfo San Jorge para los SEAJorge para los SEA

Casing 5

BME

Tubing 27/8

Varillas 1cuplas slim hole

En CGSJ, debido a las mltiples capas productivas, se suele instalar equipos por debajo de los punzados obligando a usar camisas de 41/2 y Motores S375

Bombas TH

ESP

Tubing 27/8

Motores S456

Bombas S400

PCP

Tubing 27/8

Varillas 1 cuplasslim hole

Bombas con housing 4 41/2

Alrededor del 97 % de los pozos

El factor temperaturaEl factor temperatura


El factor temperatura El factor temperatura -- Gradiente geotGradiente geotrmicormico

Gradientes obtenidos de perfiles con wireline, registros de sensores de fondo en bajadas de equipos PCP y correlaciones realizadas por profesionales de la cuenca

Gradiente geotrmico CGSJ- C/m

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Profundidad- m

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G

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C

promedio- 0,0395perfil- 0,0353perfil- 0,0374perfil- 0,0384correlacin- 0,040correlacin- 0,0464

Las acciones que se han tomado y se siguen tomando en la CGSJ estn

orientadas a :

Implementar nuevos diseos de instalaciones de fondo y superficie

Incorporar nuevos materiales y desarrollos

Adoptar distintos criterios de operacin de cada sistema

En resumenEn resumen


0500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

0 100 200 300 400 500 600

Caudal - m3/d

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m

Bombeo mecnicoPCPESP

Sistemas de extracciSistemas de extraccin n Caudal Caudal vsvs ProfProf . CGSJ. CGSJ9,000 pozos representados9,000 pozos representados

Debido a que no todos estos pozos tienen sus niveles dinmicos cerca de la bomba (condicin ptima y extrema) es que se pueden encontrar equipos instalados y operando con Q y profundidad por encima de los lmites recomendados

Bombeo Mecnico


Bombeo mecBombeo mecniconico

9 La Principal restriccin en la CGSJ es el dimetro del casing

9 a partir de esto surgieron las siguientes alternativas:

9 CSG: 51/29 Tubing: 27/89 Varilla: 1

Varillas de bombeo con pin de mayor dimetro

Varillas alta resistencia

Varillas con uniones Premium

Varillas continuas

0500

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2.000

2.500

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3.500

0 100 200 300 400 500 600

Caudal - m3/d

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Bombeo mecBombeo mecnico nico Caudal Caudal vsvs Prof. de instalaciProf. de instalacinn

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2.000

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3.500

0 100 200 300 400 500 600

Caudal - m3/d

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Bombeo mecBombeo mecnico nico Caudal Caudal vsvs Prof. de instalaciProf. de instalacinn

Profundidad mxima limitada por la profundidad de los pozos

Lmite estimado de varillas Grado D: Se toma como referencia el 100 % de Goodman de las varillas convencionales

Lmite estimado de varillas alta resistencia y pines de mayor dimetro : Se toma como referencia el 100 %

Posibles aplicaciones para roscas premium y varillas continuas

Que se hace desde superficie ?Que se hace desde superficie ?

9 En la actualidad se estn utilizando unidades de carrera larga y bajos Golpes por minuto para disminuir las cargas dinmicas.

9 Por ejemplo unidades:9 288 de carrera9 4 GPM

Nuevas tendencias en superficieNuevas tendencias en superficie

Unidades Hidrulicas nacionales

Unidades Hidrulicas Dynapump


Bombeo Electrosumergible (ESP)


ESP ESP LLmites mecmites mecnicosnicos

9 Comienzan a aparecer algunas limitaciones en motores S375 cuando se utilizan con camisas de 4

9 Principalmente en la transferencia de potencia desde el motor hacia la bomba (ejes y cupling), debido a la disminucin de los dimetros de los mismos.

MotoresMotores

Otros elementosOtros elementos9 Sellos: Si bien la capacidad de carga axial y transmisin de potencia (eje) vara en funcin del dimetro del mismo (serie), no existen limitaciones que restrinjan su instalacin

9 No se registraran limitaciones en Motores S456

9 Bombas: No se superara la presin de los housingdisponibles en el mercado


ESP y la temperaturaESP y la temperatura

9 El lmite de temperatura est dado principalmente por la resistencia a la temperatura de los aislantes de los bobinados y de algunos componentes como el pothead

MotoresMotores

Max Max temptemp de de alguno de los alguno de los componentes componentes

del motordel motor

Incremental de Incremental de temptemp refrigerado refrigerado

por 100% Wpor 100% W

Incremental de Incremental de temptemp

refrigerado por refrigerado por 100% oil100% oil

170-200 C + 35-40 C+ 10-15 C

Se ha comenzado a fabricar y utilizar en la CGSJ motores con bobinados aislados con PolyEtherEtherKetone aumentando ste lmite de temperatura, principalmente la confiabilidad minimizando la degradacin del bobinado y del motor en si.


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Caudal - m3/d

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Bombeo Bombeo ElectrosumergibleElectrosumergible

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Caudal - m3/d

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Bombeo Bombeo ElectrosumergibleElectrosumergible

127 Hp - posible barrera para motores TR3

10 a 40 C

Gradiente geotrmico [ 0,0039 c/m]

Incremental de temperatura del Motor

+- 110 C

Bombeo de Cavidades Progresivas


9 La Principal restriccin en la CGSJ es el dimetro del casing

9 a partir de aqu surgieron alternativas como:

9 CSG: 51/29 Tubing: 27/89 Varilla: 1

Varillas alta resistencia

Varillas huecas (hollow rod)

Varillas continuas

Lmite de torque mximo aproximado de una varilla

Grado D 1 es de 850 lb x ft

Bombeo de Cavidades Progresivas (PCP)Bombeo de Cavidades Progresivas (PCP)

Torque = K x HP / RPM

elastelastmeromero

Max Max temperatura temperatura

segsegn n catcatlogoslogos

[[CC ]]

Incremental de Incremental de temperatura en temperatura en

el centro del el centro del llbulo bulo [[CC ]]

Posible Posible Temperatura Temperatura

de fondo de fondo admisible admisible

[[CC ]]

Posible profundidad mxima de

instalacin. Con gradiente 0,0390

[[CC ]]

HNBRNBR

2013090 20

11070

2821 (*)1795

(*) Si bien la temp. de elastmero permitira llegar a esta profundidad, se debera evaluar previamente la calidad de fabricacin del estator y los ajustes entre rotor y estator, ya que los mismos son muy susceptibles en estas condiciones de temperatura.

Delta T hasta 20 C

El bombeo de CP y la temperaturaEl bombeo de CP y la temperatura

0500

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0 100 200 300 400 500 600

Caudal - m3/d

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1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

0 100 200 300 400 500 600

Caudal - m3/d

P

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d

a

d

-

m


+- 80 C


Gradiente geotrmico [ 0,0039 c/m]

Segn las RPM de operacin, se llega a las tensiones mximas admisibles en varillas de 1. Adems se necesita un buen ajuste rotor-estator, asi como una alta calidad en la fabricacin de equipos de fondo

Zona estimada de trabajo para varillas 1Grado D- Torque

mximo 850 lbxft

Torque = K x Hp/ RPMEl rango de aplicacin se va incrementando (mayor caudal y profundidad) a partir de la aparicin de varillas especiales y nuevos diseos de bombas y criterios de operacin a RPM superiores a 500

Conclusiones9 El dimetro de casing mayoritario, ofrece restricciones importantes a la hora de incrementar la capacidad de extraccin de los sistemas

9 En BME, la aparicin de roscas premium as como las varillas continuas, incrementa el rango de aplicacin del sistema. Tambin juega un papel importante las unidades de bombeo de carrera larga (Hidrulicos- Rotaflex-Dynapump en el futuro)

9 En ESP, el gran desafo lo tienen los equipos TR3 para poder seguir aumentando su capacidad de transmitir potencia.

9 El lmite de temperatura y la confiabiidad de los motores a temperaturas elevadas empieza a aumentar con los bobinados PEEK9 En PCP, se comienzan a romper barreras con la aparicin de barras huecas y varillas continuas, y el aumento de las RPM por encima de los regmenes clsicos.


Marcelo Hirschfeldt

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www.oilproduction.net

Argentina

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