Reducción de la presión en el anular de pozos de bombeo mecánico con compresores de viga balancín

Abstract

El presente estudio parte de la visualización de una oportunidad de mejora de la productividad de los pozos de bombeo mecánico que vienen produciendo hidrocarburos con alta presión dinámica como consecuencia de una alta presión en los forros. El sistema extractivo comprende de: Equipo de extracción artificial, redes de recolección y de los tanques de almacenamientos. Las condiciones de operación de los tres subsistemas se encuentran estrechamente relacionadas, tanto que todas ellas impactan en la presión de boca de pozo. Estos son: una alta presión de operación en los centros de recolección (baterías), grandes longitudes de líneas de producción de pozo – batería y la geografía del terreno. Una alta presión en la línea de producción a la altura de la boca de pozo se traduce generalmente en una alta presión en los forros en los pozos donde anular y los tubos interconectados (pozos sin empaque). Las altas contrapresiones en forros originan altas presiones dinámicas en el fondo del pozo que terminan afectando significativamente la productividad de los reservorios comprometidos con la producción, en mayor medida en los pozos de mayor índice de productividad (PI). Asimismo, en campos maduros como es el caso todos los yacimientos de la cuenca Talara con un poco mas de media centuria de explotación, en la que las gradientes de presión de los reservorios son bajas, con valores que oscilan en la actualidad entre 0.2 a 0.30 psi/ft y la particularidad de su completacion, de producir de varios reservorios a la vez y que fueron completados en diferentes tiempos, presentan un escenario de oportunidad de incremento de producción para la aplicación del compresor de gas de viga balancín (CGB), principalmente en aquellos pozos de alta presión, dinámica como consecuencia de una alta presión en los forros. En el Noroeste hay aproximadamente 2280 pozos que producen por bombeo mecánico que representan el 92% de la totalidad de pozos en producción con algún tipo de sistema de producción artificial, de los cuales, un 42% producen hidrocarburos con 40% a menos de corte de agua y con presión en forros mayores a 20 psi, condiciones potenciales para mejorar la productividad con el empleo del compresor de viga balancín. Por la cantidad de pozos potenciales, aproximadamente 700, su desarrollo local tendrá gran importancia en el incremento de la producción, la generación de empleo y en el conocimiento de dicha tecnología. Para tal fin, se implemento un proyecto piloto que involucro desarrollo (diseño y construcción), puesta en operación y evaluación de 12 compresores de viga balancín de diferente capacidad de desplazamiento instalados en igual numero de pozos a bombeo mecánico previamente seleccionados de tres yacimientos diferentes (Taiman, Zapotal y Organos) para medir el nivel de respuesta en cada una de ellas durante un año. El dispositivo CGB se compone de un pistón y cilindro cuya función es succionar el gas del anular del pozo, comprimirlo y descargarlo a línea de producción. Dicho compresor trabaja montado en la unidad de bombeo mecánico, su pistón es accionado por el propio movimiento de la viga balancín de la unidad, generando un efecto de succión cuando la cámara esta en expansión y luego comprime y descarga en la etapa de compresión. Para el desarrollo del compresor se definieron parámetros de diseño (máxima presión de diseño en función de la presión de operación), se especificaron la calida de los materiales de los componentes, se reviso información de la geometría de las unidades de bombeo en el campo y se realizaron cálculos de diseño mecánico para determinar el diámetro del vástago, luz entre pistón y cilindro, etc. Además, se calculo el consumo de energía adicional requerido para cada aplicación con la finalidad de redimensionar la capacidad del motor y garantizar la operatividad de la unidad de bombeo mecánico por debajo de su torque nominal.