Pequeñas bombas multifase de tornillo pueden reducir la presión en boca de pozo y proveer una solución para revitalizar campos maduros.
La actual creciente demanda por energía llama a desarrollar y aplicar nuevas medidas innovadoras en la búsqueda del petróleo y el gas. En el pasado – en tiempos de bajos precios del petróleo – muchos pozos fueron cerrados por baja producción o rentabilidad. Con los actuales precios y con una perspectiva creciente en los mismos, estos pozos han vuelto a ser rentables. De todas maneras se requiere de una solución atractiva comercialmente para hacer que estos campos sean aprovechados nuevamente y que se ajuste a los desafíos y requerimientos de los mismos.
Hoy en día están siendo usadas con este fin pequeñas bombas multifase de tornillo para ayudar a recuperar petróleo y gas de pozos anteriormente fuera de uso. Estas pequeñas bombas multifase tienen una capacidad de hasta 180 m3/h o 27000 barriles equivalentes por día. La posibilidad de regulación de velocidad en las mismas por medio de un convertidor de frecuencia le añade una altísima flexibilidad de operación.
Obteniendo la presión correcta
Uno de los principales objetivos al recuperar petróleo es el de mantener una optima presión diferencial entre el reservorio y la entrada al tubing para canalizar un flujo máximo. Mientras la presión hidrostática dentro de la perforación puede ser influenciada por escenarios diversos, económicamente, algunas medidas limitadas están disponibles para reducir la contrapresión en la superficie en instalaciones y ductos.
Otro asunto es la presión final de despacho del gas, en la medida en que el gas debe ser alimentado en los ductos a la presión de línea. El petróleo es alojado en baterías a presión atmosférica y el agua es descartada o re inyectada en la formación usando bombas de alta presión. Todo el escenario de presiones entre el tubing y e punto final de despacho debe ser evaluado cuidadosamente para una optima eficiencia.
Con estaciones colectoras intermedias cerradas debido a baja producción, la presión en la sub-superficie requiere incrementos debido a ductos de mayor distancia. Esto puede ser compensado por medio del uso de bombas de pozo. No obstante, a medida que la presión diferencial sobre la bomba afecta su eficiencia, debe ser mantenida tan baja como posible. A su vez se requiere un incremento en potencia lo que a su vez significa un aumento en las tensiones de los ejes. Adicionalmente la presión apenas debajo de la boca de pozo se incrementa, y puede llegar a exceder la resistencia y tensiones en el tubing ya maduro.
Debido a una compleción abierta, el gas se acumula en el anulo entre el tubing y el casing. En orden de mantener una adecuada alimentación hidrodinámica a la bomba esto debe ser removido, de otra manera puede actuar como una contra presión adicional. Este debe ser en todo momento conducido a la línea de producción en lugar de ser ventado a la atmosfera.
Bomba Multifase
Las líneas de superficie y las pérdidas de carga de las instalaciones contribuyen a la contrapresión de la formación afectando en consecuencia la performance del pozo. En la medida en que hay poco espacio para una reforma drástica de la instalación de superficie, la presión final del separador debe ser reducida.
Las bombas multifase puede ser utilizadas en cualquier punto del ducto para incrementar la presión del flujo multifase proveniente directamente del pozo. Cuando solo se requiere un “boosting” para ciertas aplicaciones, esto no solo resultará en un beneficio por una mayor presión de descarga, sino que puede ser una buena forma de remover depósitos como ceras y parafinas ya existentes y formados en el ducto.
Mas allá de esto la producción es asegurada aun en bajas temperaturas y con un resultado de la viscosidad incrementada por esto. Aguas arriba de la bomba la formación de hidratos puede ser reducida debido a una menor presión dentro del ducto.
Manteniendo la presión baja
De todas maneras, el máximo beneficio en la producción de hidrocarburos es la mayor proximidad posible a la boca de pozo. Tanto mas cerca esta la bomba multifase del mismo, tanto mas se puede reducir la contrapresión en el downstream, y por consiguiente la presión en cabeza de pozo es reducida resultando en :
- Menor presión dentro del tubing debajo de la cabeza de pozo
- Menores esfuerzos mecánicos en las bombas de pozo y su sistema de motorización
- Menor presión diferencial sobre la bomba de pozo lo que reduce el requerimiento de energía
- Con el anulo del casing conectado a la línea se consigue una mejor performance final.
Mientras todo esto es válido para pozos hay también otras ventajas al instalar las bombas multifase. Aun para pozos con gas-lift, la cantidad y presión del gas-lift es reducida significativamente.
Bombas Multifase de tornillo
Entre todos los diversos tipos de bombas multifase utilizados en el mundo en oil & gas, las de desplazamiento positivo de tornillo son las mas experimentadas. También debido a su gran capacidad de manejar solo gas, las bombas de tornillo son las mas utilizadas. Son en general entregadas en un skid completo que contiene todo lo necesario para su correcto funcionamiento. En el caso de campos maduros o revitalización de producción en general las producciones son bajas así como las presiones, para lo cual se han desarrollado bombas multifase de dimensiones reducidas y modulares.
Igualmente todas estas bombas multifase tienen los siguientes atributos :
- Fácil instalación y operación
- Posibilidad de manejo de gas hasta el 100%
- Diseño simple y robusto
- Facilidad de mantenimiento
- Bajo costo de inversión
Experiencia de campo
Pequeñas bombas multifase ya vienen siendo utilizadas desde hace años. La primer instalación se remonta a 1975, en donde una bobas manejaba una mezcla gaseosa aguas arriba del separador.
También en Alemania en un pozo marginal, en el año 1994 se instaló con el fin de recuperar producción una bomba pequeña multifase. El ducto de 25km requería una presión de 12 barg., Al instalar la bomba multifase la presión en boca de pozo pudo ser reducida a 3barg y con esto incrementada la producción del mismo. El anulo del casing está conectado a la línea de flujo por lo cual se incrementa el nivel hidrodinámico en el pozo. Esta tiene una producción de 20 m3/d con un contenido de agua del 25%. Adicionalmente hasta 1200 Sm3/d de gas (43 Mscfd) ha sido recuperado, lo que da un GVF (Gas Volume Fraction) promedio del 95%.
En otro caso en Canadá, 16 pozos han sido conectados a una pequeña bomba multifase desde hace años. Los pozos están localizados hasta a 5 km de distancia de la bomba. La bomba descarga a una línea de 15 km de plástico reforzado. La producción actual ronda los 150 m3/d (95 boepd). La temperatura del flujo es de aprox. 5-7°C con un crudo API 32. La bomba multifase permite además un flujo parejo y constante hacia el separador –especialmente en invierno- y reduce la carga en las bombas de pozo drásticamente. Con la bomba en operación la presión en boca de pozo se reduce de 11.5 barg a aprox. 2 barg.
Este articulo ha sido redactado por el Ing. Dietrich Müller-Link, especialista senior en Boosting Multifásico, BORNEMANN Alemania – BORNEMANN Pumps.
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