Monografía Gas Lift

8/18/2019 Monografía Gas Lift

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Sistemas de LevantamientoArtificial: Gas Lift

Molina Carolina Valeria Gisela

Torres Fabiana Belén

Universidad Nacional de Salta

Facultad de n!enier"a

#$tativa : %etro&u"mica

'()*


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Tabla de contenidos

Introducción 3

Levantamiento por gas artificial (Gas Lift) 4

+istoria ,

-escri$ci.n del Método ,

Venta/as 0 -esventa/as del Método 1

Información general para diseñar los sistemas de levantamiento artificial 7

Tipos de levantamientos por gas artificial 7

Flu/o Continuo 2

Flu/o ntermitente 3

Sistemas de levantamiento por gas artificial

Tipos de instalaciones para un sistema L!G "

#omponentes del e$uipo utili%ado en un sistema L!G "

&roceso de descarga' &resión de óp del sistema' educción de &resión *

+ibliograf,a 7

!-./0 #omparación entre m1todos de levantamiento artificial 2


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Introducción

4n los 0acimientos los fluidos est5n su/etos a la acci.n de varias fuer6as 0 ener!"as naturales:fuer6as de $resi.n7 fuer6as de fricci.n $or viscosidad7 de !ravedad de ener!"a 0 fuer6asca$ilares7 las cuales act8an en el movimiento de los fluidos 9acia los $o6os o $ara retenerlos enel 0acimiento

Cuando esas ener!"as son suficientes $ara $romover el des$la6amiento de los fluidos desde suinterior 9asta el fondo del $o6o 0 de all" a la su$erficie7 se dice &ue ;el $o6o flu0enaturalmente;7 es decir7 el fluido se des$la6a como consecuencia del diferencial de $resi.n entrela formaci.n 0 el $o6o

-urante la vida $roductiva de un $o6o7 el mismo lle!a a alcan6ar una $resi.n de fondo tal &ueno le $ermite im$ulsar el crudo desde all" 9asta la su$erficie Cuando esto sucede7 se obtieneuna ba/a $roducci.n 07 $ara $oder eos 4ntre estas se encuentran: Bombeo 4lectro?sumer!ible7 Bombeo de Cavidad %ro!resiva7 Bombeo +idr5ulico

La a$licaci.n de un método de levantamiento artificial consiste en e


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• %rofundidad 0 $resi.n est5tica del 0acimiento

• Dndice de $roductividad del $o6o

• Tasa m5


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Al!unas de las ventajas de este ti$o de método son:

• 4s m5s econ.mico

• %ermite conservar la ener!"a del !as

• Me/or control de la $resi.n del $o6o

• Eelativamente ba/os costos de instalaci.n 0 mantenimiento

• Se a$lica $ara crudos $esados7 medianos 0 livianos

• Fleo del e&ui$o relativamente com$licado

Información general para el diseño de SL!

4l dise>o de sistemas de levantamiento artificial re&uiere obtener considerableinformaci.n acerca de las condiciones de $o6o

Aun&ue al!unas mediciones son tomadas7 al!una data re&uerida debe ser estimadareali6ando inferencias desde la data dis$onible nformaci.n b5sica esta resumida en elsi!uiente $5rrafo

4s im$ortante conocer la $resi.n en varios $untos del sistema: %resi.n en el

fondo del $o6o causada $or el mecanismo movili6ador dentro del 0acimiento7 $uede ser e


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Tem$eratura es medida a lo lar!o de la tuber"a desde el cabe6al @T9 9asta el

fondo @Ts Una cantidad considerable de informaci.n acerca de la cantidad 0 la calidad de

de los fluidos $roducidos es necesaria $ara el dise>o de LAG La !ravedades$ec"fica @SG o densidad relativa del l"&uido $uede ser determinada La me6cla

$uede ser anali6ada com$arando la cantidad de !as @H! de Li&uido @Hlderivando la relaci.n de Gas a Li&uido @E!l7 La cantidad de Gas a $etr.leo@E!o 0 la cantidad de a!ua @H la cantidad de $etr.leo @Ho derivando larelaci.n a!ua $etr.leo EI#

%ara &ue un sistema de LAG traba/e correctamente7 los si!uientes conce$tos b5sicos 0com$onentes deben ser entendidos

) 4l $o6o es ca$a6 de $roducir $ero la falta de ener!"a en el 0acimientos $ara

levantar los fluidos $roducidos a la su$erficie 4stos fluidos levantaran 9astacierto $unto conocido nivel est5tico de fluido 0 debe ser levantado desde ese $unto 9asta la su$erficie $or métodos artificiales

' La $resi.n de !as debe ser adecuada $ara la in0ecci.n del $o6o Ten!a suficiente $resi.n $ara 9acer &ue el sistema de LAG o$ere7 o debe ser com$rimido $araelevar la $resi.n Los vol8menes de !as a utili6ar 0 las $resiones dis$onibles

$ara el $o6o ser5n tomados en cuenta en el dise>o de instalaciones de LAG Lal"nea de !as trae el !as de entrada al $o6o ser5 del tama>o 0 $resi.n adecuado

$ara mane/ar el !as su$lidoAntes de conectar la l"nea de !as al e&ui$o de control7 es esencial &ue la l"nea

sea lavada $or un $eriodo de tiem$o $ara eliminar todo ti$o de im$ure6a


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Muc9os de los e&ui$os de control son susce$tibles a ser ta$onados con materialeo7 aumentando los $roblemas o$eracionales en el futuro

J Las v5lvulas de LAG son colocadas en los mandriles7 &ue son corridos con lasarta de tuber"a 0 est5n autom5ticamente en o$eraci.n7 a$ertura 0 cierre enres$uesta de las condiciones $resentes

, Uno o m5s artefactos de control son instalados en la su$erficie $ara controlar elmomento 0 la cantidad de !as in0ectado Los com$onentes $ueden incluir unav5lvula de medici.n &ue $ermite un a/uste fino Un relo/ de tiem$o $uede ser utili6ado si se &uiere in0ectar !as a intervalos de tiem$o como res$uesta a la

$resi.n de tuber"a o revestimiento1 Los fluidos $roducidos son descar!ados dentro de un se$arador convencional de

$etr.leo7 a!ua 0 !as Las restricciones en la l"nea de flu/o en su$erficie deben ser minimi6adas 0 la contra?$resi.n en el se$arador debe mantenerse lo m5s ba/o

$osible Un !raficador de $resi.n deber"a estar dis$onible $ara !rabar las

$resiones de tuber"a 0 revestimiento ba/o las condiciones o$eracionales7 unmedidor de !as tem$oral o $ermanente deber"a estar dis$onible $ara medir elvolumen de !as in0ectado 0 los !ases $roducidos Medidores de l"&uidos sonutili6ados $ara la medida de $etr.leo 0 a!ua salada

Tipos de levantamiento por gas artificial

Flujo Continuo

Consiste en la in0ecci.n de !as en forma continua 0 controlada en la columna de

fluidos7 lo!rando &ue la ener!"a resultante de la e


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es$aciamiento adecuado de las mismas 0 su adecuada selecci.n $ermitir5n descubrir lav5lvula o$erativa 4n esta 8ltima7 se in0ecta de manera definitiva el !as7 siendo sufunci.n la de $roveer una correcta in0ecci.n dis$ersando el !as in0ectado 0 de estamanera minimi6ar la formaci.n de slu! 0 bac9es l"&uidos

As"7 la eficiencia de levantamiento a nivel de $o6o se mide $or el consumo de !asre&uerido $ara $roducir cada barril normal de $etr.leo7 la misma aumenta en la medida&ue se in0ecta $or el $unto m5s $rofundo la tasa de !as adecuada7 en relaci.n alcom$ortamiento de $roducci.n del $o6o7 es decir si es de ba/a o alta %resi.n -in5micade Fondo

Subtipos de Levantamiento Artificial por Gas continuo

L!G contino tubular (tubing) 4l !as es in0ectado $or el es$acio anular e


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Flujo Intermitente

Se o$era ba/o el $rinci$io de in0ecci.n intermitente de !as 4sto si!nifica &ue la

in0ecci.n de !as $ara levantamiento ocurre $ara un es$acio de tiem$o 0 lue!o $ara-es$ués de transcurrido un $eriodo de tiem$o la in0ecci.n mueve a comen6ar 0 sere$ite el ciclo

La a$licaci.n de este ti$o de flu/o se limita a $o6os &ue $oseen un elevado Dndice de%roductividad 0 ba/a %resi.n din5mica de fondo7 0 $ara $o6os de ba/o Dndice de%roductividad 0 ba/a %resi.n din5mica de fondo

Mecanismo de Funcionamiento

) 4n el inicio la v5lvula o$eradora est5 cerrada7 mientras &ue la v5lvula deretenci.n $ermanece abierta $ermitiendo al 0acimiento a$ortar fluido 9acia la tuber"a de $roducci.n4l tiem$o re&uerido 9asta la obtenci.nde un adecuado tama>o del ta$.nde$ender5 del "ndice de $roductividaddel $o6o7 del di5metro de la tuber"a 0la ener!"a de formaci.n $roductora

' #btenido el ta$.n de l"&uido7 la $resi.n de !as en el anular debealcan6ar el valor de $resi.n dea$ertura7 as" se inicia el ciclo dein0ecci.n de !as en la tuber"a de

$roducci.n $ara des$la6ar al ta$.n79asta la su$erficie 4l inconvenienteen esta o$eraci.n se !enera $or laformaci.n de fallbacK @4l fen.menoser5 detallado m5s adelante

J Se $roduce la disminuci.n de $resi.n en el anular7 9aciendo &ue la v5lvulao$eradora se cierre7 el !as remanente en la tuber"a se descom$rime

$ro!resivamente $ermitiendo la entrada de fluido 9acia el $o6o nuevamente

4l $rinci$al inconveniente de este ti$o de flu/o es la $érdida de l"&uido &ue se ori!ina alo lar!o de la ca>er"a7 lo &ue se traduce a una menor recu$eraci.n -ado a &ue el !astiene una velocidad a$arente ma0or &ue la del l"&uido7 se $roduce la $enetraci.n $arcialdel !as a través de slu! l"&uido 4ste fen.meno7 conocido como fallbacK7 causa &ue

$arte del l"&uido $ase a fase !aseosa7 formando en la $ared de la tuber"a un film


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del!ado %ara reducir las $érdidas es necesario tener en cuenta varios factores7 entreellos:

• Tama>o del slu!

• Lon!itud o $rofundidad del tubin! en el cu5l debe via/ar el slu!

• Fricci.n entre la $ared del tubin! 0 el slu!

• La $resi.n de in0ecci.n de !as

• La mo/abilidad de la $ared

• La contra$resi.n contra la &ue tiene &ue via/ar el slu! 9asta lle!ar a la

su$erficie

Subtipos de Levantamiento Artificial por Gas intermitente

L!G intermitente convencional Se utili6a el es$acio interno de la tuber"a de $roducci.n $ara el almacenamiento de los fluidosa$ortados $or la formaci.n 0 el !as des$la6adirectamente el ta$.n del l"&uido

L!G intermitente con c6mara de

acumulación

Se utili6a el es$acio anular $ara elalmacenamiento de los fluidos a$ortados $or laformaci.n 0 el !as des$la6a directamente al ta$.nde l"&uido inicialmente a favor de la !ravedad 0

$osteriormente en contraL!G intermitente con pistón

met6lico

Se utili6a el es$acio interno de la tuber"a de $roducci.n $ara el almacenamiento de los fluidosa$ortados $or la formaci.n 0 el !as des$la6adirectamente un $ist.n met5lico el cual minimi6ael resbalamiento de l"&uido durante ellevantamiento del ta$.n


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Sistema de Levantamiento !rtificial de Gas

4l sistema est5 formado $or un sistema de com$resi.n7 una red de distribuci.n de !as aalta $resi.n7 e&ui$os de medici.n 0 control del !as com$rimido7 los $o6oscon/untamente con sus mandriles7 v5lvulas de descar!a 0 v5lvula o$eradora 0 red de !asde ba/a $resi.n

Recorrido del gas


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4l !as a alta $resi.n $roviene del sistema de com$resi.n de donde se env"a a los $o6os através de una red de distribuci.n7 lue!o el !as /unto con el fluido @$etr.leo7 esrecolectado $or las estaciones de flu/o donde el !as se$arado es enviado al sistema decom$resi.n a través de un sistema de recolecci.n de !as a ba/a $resi.n

Tipos de instalaciones para un sistema deLevantamiento !rtificial por Gas

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Instalaciones semicerradas: es similar a la abierta con la diferencia de &ue se

instala una em$acadura &ue sella lacomunicaci.n entre la tuber"a de

$roducci.n 0 el es$acio anular Se

utili6a tanto $ara flu/o continuocomo intermitente @Fi! B

Instalaciones cerradas: la

instalaci.n es similar a lasemicerrada7 e


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2. istema de distribuci!n de "as: La red de distribuci.n7 $uede ser del ti$o ramificado o $oseer un m8lti$le de distribuci.n7 es la encar!ada de trans$ortar el !as 0 distribuirlo acada $o6o La $resi.n 0 el volumen de !as &ue lle!a al $o6o de$ender5 de la $resi.n 0

el volumen dis$onibles en la $lanta com$resora7 menos la $érdida &ue se ori!ina en elsistema de distribuci.n

#. $l e%uipo utili&ado para la medici!n ' el control: est5 conformado $or el re!istrador dedos $lumas7 a través del cual se miden las $resiones de in0ecci.n 0 $roducci.n el

estran!ulador a/ustable7 la $laca

orificio donde se re!ula 0 controla el !as dein0ecci.n7 las v5lvulas de blo&ueo

mediante las cuales se controla elcontraflu/o &ue se $ueda !enerar

!uipo de subsuelo

Los com$onentes del e&ui$o de subsuelo7 en esteti$o de levantamiento7 son los mandriles 0 lasv5lvulas de in0ecci.n La cantidad o n8mero demandriles 0 v5lvulas re&ueridas de$ender5fuertemente de la $resi.n de in0ecci.n

dis$onible

1. Mandriles

Son tuber"as con dise>os es$eciales 4n sus e


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a. Mandril )onvencional es el $rimer ti$o usado en la industria Consta de un tubo conuna coneo de los mandriles $or utili6ar de$ender5 del di5metro de la tuber"a de $roducci.nLos tama>os m5s utili6ados son los de ' J=;7

' 2=; 0 J ;

Al definir el tama>o se define la serie 4ntre losti$os de serie se encuentran los mandriles ti$o

$ara v5lvulas de una $ul!ada 0 los mandrilesti$o M $ara v5lvulas de ) $ul!ada

2. ,-lvulas

Unav5lvula LAGes dise>ada $ara $ermanecer cerrada 9asta &ue ciertascondiciones de $resi.n en el anular 0 tuber"a sonalcan6adas Cuando la v5lvula abre7 esta $ermite el $aso de !as o fluido desde el anular de revestimientosa la tuber"a Las v5lvulas de LAG también $ueden ser calibradas $ara $ermitir flu/o de la tuber"a al anular

Los mecanismos usados $ara a$licar fuer6a $aramantener la v5lvula cerrada son: @) un fuelle de metal


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car!ado con !as a $resi.n7 normalmente nitr.!eno 0=o @' un fuelle de metal 0 un resorte encom$resi.n 4n ambos casos7 la $resi.n de o$eraci.n de la v5lvula es a/ustada en su$erficieantes de ser corrida en el $o6o 4l domo del fuelle es car!ado a cual&uier $resi.n deseada 9astala $resi.n de calibraci.n de la v5lvula en $articular La com$resi.n del resorte $uede ser a/ustada Todas las v5lvulas de LAG cuando se instalan tienen un solo sentido de flu/o7 adem5s

las v5lvulas c9ecK deber"an ser siem$re incluidas en las serie con la v5lvula

Las fuer6as &ue causan &ue las v5lvulas de LAG se abran son: @) la $resi.n de !as en el anular 0 @' la $resi.n de !as 0 fluido en la tuber"a As" como la descar!a de !as 0 l"&uido desde latuber"a continua 0 las condiciones del $o6o cambian7 la v5lvula se cerrar5 0 cortara el flu/o de!as desde el anular 4n el caso de un sistema de flujo continuo7 una v5lvula en el $unto dein0ecci.n de !as se mantendr5 abierta7 $ara &ue la in0ecci.n de !as sea continua

4n el caso de flujo intermitente' la v5lvula de in0ecci.n abre 0 cierra mientras &ue las v5lvulassu$eriores $ueden abrir $ara asistir al levantamiento de la me6cla 9asta la su$erficie La v5lvulade in0ecci.n7 colocada al final de la columna de fluido en la tuber"a7 se abrir5 Cuando la $resi.n en el anular alcance la $resi.n re&uerida 0 se cerrar5 cuando cai!a $or deba/o de esenivel de $resi.n

"roceso de descar#a

nicialmente todas las v5lvulas @o$eradas $or $resi.n de !as est5n abiertas 0 cubiertas de fluidode car!a La in0ecci.n del !as se comien6a en forma lenta $ara transferir !radualmente la $resi.n del sistema en el nivel del $o6o @$resi.n de arran&ue 9acia el anular -e lo contrario7 laacci.n abrasiva del fluido de com$letaci.n $odr"a erosionar el asiento de las v5lvulas7 $or altavelocidad con la &ue circula a través de los mismos

"resión de operación del sistema


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4n la medida en &ue se incrementa la $resi.n en el anular7 el nivel de fluido en él vadescendiendo 9asta descubrir la v5lvula to$e 4sta re!ular5 la $resi.n en el anular a un valor li!eramente menor &ue la $resi.n de o$eraci.n del sistema

$educción de presión

La reducci.n de $resi.n en la tuber"a7 $roducida $or el !as &ue entra a través de la v5lvula to$e7 $ermite &ue la descar!a del $o6o contin8e 9asta descubrir la se!unda v5lvula Al descubrirseesta7 la tasa de !as &ue sale del anular 9acia la tuber"a de $roducci.n es ma0or a la &ue entra $or la su$erficie7 ori!inando una reducci.n de $resi.n del !as en el anular &ue trae comoconsecuencia el cierre de la v5lvula to$e7 siem$re 0 cuando su $resi.n de cierre en la su$erficiesea ma0or &ue la $resi.n de cierre de la se!unda 4l !as contin8a $asando $or medio de lase!unda v5lvula 9asta &ue se descubre la tercera 07 as" sucesivamente7 9asta lle!ar a la &ue&uedar5 como o$eradora 4n este $roceso es im$ortante destacar &ue las $resiones de a$ertura 0cierre de las v5lvulas deben ir disminu0endo a medida &ue van colocadas m5s $rofundas en lasarta de $roducci.n %or otro lado7 el asiento de cada v5lvula debe $ermitir el $aso del !asre&uerido $ara reducir la $resi.n en la tuber"a7 lo suficiente $ara lo!rar descubrir la v5lvula m5s $rofunda 4n el dise>o de este ti$o de instalaciones $ara flu/o continuo7 la ca"da de $resi.n entredos v5lvulas consecutivas $o6o aba/o debe ser lo suficientemente alta $ara evitar la interferenciaentre ellas

%iblio#raf&a

http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml


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Ane'o( Comparación entre métodos de levantamiento

artificial

Sistemas de Levantamiento Artificial

Un sistema de levantamiento artificial @SLA7 es un mecanismo e


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Cada sistema de levantamiento tiene un $rinci$io de funcionamiento diferente7 0 $or lo tantouna serie de caracter"sticas 0 ran!os de o$eraci.n $ro$ios7 los cuales7 deben ser debidamenteidentificados como una base $revia $ara la correcta selecci.n del sistema de levantamiento m5sadecuado $ara determinado $ro0ecto

%ombeo Mec)nico

4l bombeo mec5nico es el método de levantamiento artificial m5s usado a nivel mundial 4stemétodo consiste en una bomba de subsuelo de acci.n reci$rocaste7 &ue se abastece con ener!"a $roducida a través de una sarta de cabillas La ener!"a $roviene de un motor eléctrico o decombusti.n interna7 el cual movili6a a una unidad de su$erficie mediante un sistema deen!rana/es 0 correa

4l levantamiento del crudo se reali6a mediante la acci.n de las bombas de subsuelo7 las cualesson accionadas $or la sarta de varillas &ue les transmiten la $otencia re&uerida7 !enerada ensu$erficie 4stas bombas consisten esencialmente de un $ist.n dentro de un barril con v5lvulasde entrada 0 salida de fluido7 0 $ueden ser de acci.n sim$le o de acci.n doble Las bombas deacci.n sim$le son usadas !eneralmente en combinaci.n con sistemas de em$u/e mec5nico7mientras &ue las de acci.n doble se em$lean con ma0or frecuencia con sistemas de em$u/e9idr5ulico

*entajas

Ba/o mantenimiento

#$eraci.n7 an5lisis sencillos 0 f5cil re$araci.n técnica Tolera altas tem$eraturas


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%ermite el levantamiento de crudos con viscosidades relativamente altas F5cil a$licaci.n de tratamientos contra la corrosi.n 0 la formaci.n de escamas

Desventajas

Los caudales &ue $ermite bombear son relativamente ba/os

Ee&uieren de !ran es$acio en su$erficie %resenta ma0or des!aste de las varillas en $o6os desviados

Ba/a tolerancia a la $roducci.n de s.lidos

Limitado $or la $rofundidad

Ba/a eficiencia volumétrica en $o6os con alta $roducci.n de !as

Susce$tible a la formaci.n de $arafinas

4l tubin! no $uede ser recubierto internamente $ara $rote!erlo contra la corrosi.n

%oca resistencia al contenido de +'S

4n $o6os de di5metro $e&ue>o7 se limita el caudal a $roducir7 $or el tama>o de

subsuelo

%ombeo Hidr)ulico

Una bomba 9idr5ulica es un dis$ositivo tal7 &ue recibiendo ener!"a mec5nica de una fuentee


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%ombeo lectro+Sumer#ible

Un e&ui$o de bombeo electro centr"fu!o consta b5sicamente de una bomba centr"fu!a de variaseta$as7 cu0o e/e est5 conectado directamente a través de una secci.n $rotectora a un motor eléctrico sumer!ible7 sumer!ida en el fluido del $o6o7 0 conectada 9asta la su$erficie a través de

un cable $ara suministrar la ener!"a eléctrica del motor 4l cable conductor se su/eta al con/unto0 a la tuber"a mediante fle/es met5licos fle


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4sta bomba es del ti$o de des$la6amiento $ositivo7 su funcionamiento se ba/a en el $rinci$io deltornillo de Ar&u"medes $ara trans$ortar los fluidos desde subsuelo 9asta la su$erficie

*entajas

Alta tolerancia a la $roducci.n de s.lidos

Buena eficiencia ener!ética

Ba/os costos ca$itales 0 de o$eraci.n

Buen mane/o de fluidos viscosos 0 de crudos con elevadas relaciones !as=l"&uido

Ba/o $erfil en su$erficie

F5cil instalaci.n a corto $la6o

No $osee v5lvulas internas ni tram$as de !as

nstalaci.n sencilla 0 o$eraci.n silenciosa del e&ui$o

Desventajas

Tasa de $roducci.n limitada

Ba/a tolerancia a altas tem$eraturas

No es com$atible con C#'7 ni dem5s fluidos de ti$o acido

-if"cil detecci.n de fallas en subsuelo

No es recomendable usar disolventes $ara lavar el elast.mero7 0a &ue estos lo $ueden

deteriorar

Gas Lift

4l sistema de levantamiento de !as consiste en in0ectar !as a alta $resi.n a través del anular7dentro de la tuber"a de $roducci.n a diferentes $rofundidades7 con el $ro$.sito de reducir el $eso de la columna de fluido 0 a0udar a la ener!"a del 0acimiento en el levantamiento o arrastrede su $etr.leo 0 !as 9asta la su$erficie

Al in0ectar !as la $resi.n e/ercida $or la columna se reduce 0 el $o6o es ca$a6 de fluir debidoa:

Eeducci.n del !radiente del fluido @La $resi.n de fondo flu0ente disminu0e 4


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Con el fin de alcan6ar la m5

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