MXPA04003374A

MXPA04003374A - Turbina de gas para elevacion de petroleo.

Info

Publication number: MXPA04003374A
Application number: MXPA04003374A
Authority: MX
Inventors: Matic Juraj
Original assignee: Tomislav Nizetic
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-11-29
Also published as: WO2003044318A1; EA200400528A1; EP1485573A1; HRP20010739B1; US20050135944A1; HRP20010739A2; AU2002366002A1; EA005614B1; CA2463175C; CA2463175A1; EP1485573B1; ATE364126T1; US7278489B2; DE60220547D1

Abstract

Un dispositivo de elevacion de petroleo accionado por turbina de gas para aumentar la cantidad de petroleo obtenido en una unidad de tiempo y el porcentaje de la cantidad total obtenida de los depositos geologicos. El dispositivo esta instalado en una columna 1 tecnica y consiste de dos secciones 12 y 18, separadas por un empacador 11 de derivacion, en donde se fija la turbina 9 de gas mediante un acoplamiento 14, y la tuberia 17 con valvulas 3, 4, 6, 8 se fija con la turbina 9 mediante el acoplamiento 15. Sobre la turbina 9 de gas se instala la valvula 16 de revision en la tuberia 17. Un tubo de suministro de la turbina 2, paralelo a la tuberia 17 se fija con los acoplamientos 5 y 19 y por su extremo inferior se conecta con la abertura 20 en la cabeza superior 34 de la turbina 9 de gas mediante una manguera 7 flexible. El dispositivo puede operar en forma continua y periodica. Puede aplicarse para la recuperacion de liquidos de depositos geologicos que no tienen una presion suficiente para el flujo natural.

Description

TURBINA DE GAS PARA ELEVACIÓN DE PETROLEO CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con el campo de la producción de petróleo y en particular a la recuperación de petróleo de pozos profundos. De conformidad con la Clasificación Internacional de Patentes (IPC), la materia de la invención se clasifica conforme a E 21 B 4/00 y E 21 B 43/00, que definen métodos o aparatos para obtener petróleo, gas, agua y materiales solubles de pozos profundos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El problema técnico a resolver por esta invención comprende lo siguiente: la forma para aumentar la cantidad de petróleo obtenida en un tiempo predeterminado en las perforaciones, lo cual incurre en una disminución considerable de la energía natural y la forma para aumentar el porcentaje de la cantidad de petróleo obtenida de las zonas de drenaje en las perforaciones, y en forma simultánea, mantener el control sobre los parámetros de producción.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Los procesos para aumentar la producción de petróleo en un tiempo predeterminado y el porcentaje en la cantidad de petróleo obtenido de los depósitos de petróleo, utilizados hasta hoy, se pueden dividir en procesos químicos, biológicos y mecánicos. Los procesos químicos incluyen la inyección de varios agentes químicos en el depósito de petróleo para disminuir la viscosidad del petróleo y permitirle que fluya a través de la perforación. Los procesos biológicos incluyen la inyección de microorganismos en el depósito de petróleo, en donde la replicación y el metabolismo de los mismos aumentan la presión en el depósito de petróleo y disminuyen la viscosidad del petróleo. Los procesos mecánicos incluyen procesos para agrandar la zona de drenaje, procesos para el aumento de la presión de depósito de petróleo y dispositivos para bombear el petróleo de los orificios de petróleo. Los procesos para aumentar la presión en el depósito son activación de gas y recuperación de activación de agua. Los dispositivos utilizados para la recuperación de petróleo de las perforaciones que no cuentan con presión suficiente para el flujo natural son: bombas de perforaciones, bombas centrífugas para perforaciones, bombas de succión por tornillo, bombas de succión por diafragma y un dispositivo de elevación accionado por gas que pueden ser del tipo permanente, tipo periódico, de elevación de pistón y de elevación de cámara y dispositivos para la recuperación de un fluido de petróleo de pozos profundos, patente HR P920143. La desventaja de las soluciones antes mencionadas, incluyendo el dispositivo para la recuperación de petróleo de pozos profundos es que ninguna de estas soluciones, utilizadas en forma individual, no aumentan la dinámica o porcentaje de producción de la cantidad de petróleo obtenida de los depósitos de petróleo, lo cual mantiene el control sobre los procesos de producción. Una desventaja adicional de esta solución, presentada como dispositivo para la recuperación de petróleo de pozos profundos son las complejas instalaciones y la operación continua, mientras que la cantidad obtenida en el tiempo predeterminado es menor y queda restringida por la presión dinámica, generada por un régimen operativo sin dañar el depósito de petróleo. El objetivo de esta solución de conformidad con esta solicitud es construir un dispositivo que aumenta la producción en un tiempo predeterminado y el porcentaje en la cantidad obtenida del depósito de petróleo, con el uso de poca energía y que mantenga el control sobre la producción. El problema técnico se resuelva con un dispositivo de aumento de petróleo accionado por turbina de gas para pozos profundos. El diseño estructural del dispositivo de aumento de petróleo accionado por turbina de gas proporciona la división de un alojamiento - columna de producción (1) en dos partes, conectadas por un empacador de derivación (11). La turbina (9) de gas está fija sobre un empacador (11) y la tubería (17) está fija sobre la turbina (9) de gas. Sobre la turbina (9), se ajusta una válvula de revisión en la tubería (17), y sobre la válvula de revisión (16) se encuentra el equipo para el aumento accionado por gas, el cual consiste de varias válvulas 3, 4, 6, 8, las cuales tienen diferentes aberturas de presión instaladas en la tubería 17. La presión de abertura de la válvula 8, que está junto a la turbina, es la más baja, mientras la presión en cada una de las válvulas posteriores es más alta. En el área 18 con forma anular 18, entre la tubería 17 y el alojamiento 1, se encuentra un tubo 2 de suministro de turbina, el cual está fijo a la tubería 17 por collares 5 y 19. El extremo inferior del tubo 2 de suministro de turbina está fijo a una entrada 20 de rotor de la turbina 9 de gas mediante una manguera flexible. La conexión estructural de los elementos llevada a cabo como se mencionó antes, permite que el gas sea arrastrado por medio de un compresor, a través de un tubo 2 de suministro de gas a la turbina 20 de gas, que lo empieza a revolver. EL gas es arrastrado fuera de la turbina 28 de gas a través de una válvula de revisión 10 que entra en el área 18 anular entre la tubería 17 y el alojamiento 1. Las paletas 24 de la turbina permiten la rotación del rotor 32 que contiene una bomba 225 giratoria. La rotación de la bomba 25 giratoria que está inmersa en el petróleo, acciona el petróleo hacia arriba dentro de la tubería 17, a su vez, abre las presiones de abertura, las válvulas 6, 4, 3 superiores ajustadas a presiones operativas más altas, y empieza a liberar el flujo de petróleo dentro de la tubería 17, lo que aligera el petróleo y le ayuda a elevarse hacia la superficie. Durante la operación 9 de la turbina, la válvula 16 sé revisión se abre, lo que permite el libre flujo del gas hacia arriba. Cuando se detiene la introducción de gas, la turbina 9 se detiene y la presión del petróleo en la tubería 17 presiona a la válvula 16 de revisión y la cierra. Las rotaciones de la turbina durante su operación, generan presiones negativas apreciables, las cuales se extienden al depósito de petróleo 13. La válvula 16 de revisión separa herméticamente la zona 12 de presión negativa y la tubería 17, lo cual evita que el petróleo fluya de regreso al área de presión 12 inferior por debajo de las válvulas y permite un flujo aumentado de petróleo desde el depósito 13 de petróleo al área de presión negativa 12. Debido a la gran diferencia entre las presiones de la zona de la perforación 12 y el área adyacente 13 que es más baja, y el área lejos de la perforación en donde la operación 9 de turbina no disminuye la presión, el flujo de petróleo de las áreas distintas dentro de la perforación (12) y el área adyacente se aumenta y se acelera. El aumento en la presión en el área 12 bajo la válvula de revisión, generado por el flujo de entrada de petróleo desde el depósito de petróleo y las áreas distantes durante el descanso de la turbina y su aumento, que excede a la presión de la columna hidrostática sobre la válvula 16 de revisión, provoca que la válvula de revisión en la tubería 17 se abra y permite el flujo de entrada libre de petróleo a través de la tubería 9 y hacia arriba. Después de que se nivelan las presiones y la columna de petróleo en la tubería 17 detiene su aumento, el gas que se introdujo a través del tubo 2 de suministro de turbina a la entrada 20 de turbina pone a la turbina 9 en operación y la eleva. EL ciclo de repite. La operación de la turbina 9, la válvula 16 de revisión y las válvulas 3, 4, 6, 8 para un dispositivo de aumento accionado por gas, aumenta la cantidad de petróleo obtenido en una unidad de tiempo, y la cantidad de petróleo obtenida en total, de los depósitos saturados con hidrocarburos 13 líquidos, mientras que se mantiene el control sobre el tiempo con los parámetros de producción. La válvula 10 de revisión en la salida 28 de la turbina tiene el propósito de evitar la entrada de fluidos dentro de la turbina durante el proceso de vaciado del pozo. Esta es la ventaja principal de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención se describe con más detalla en el ejemplo, mostrado en los dibujos. La Figura 1 muestra un esquema para un dispositivo de aumento accionado por turbina de gas de conformidad con la invención. La Figura 2 muestra un esquema de la turbina de gas. La Figura 3 muestra una sección transversal de la turbina de gas, en el punto A-A.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Un dispositivo de turbina de gas proporciona la división de un alojamiento - columna de producción (1) que está dividida en dos secciones 12 y un empacador de derivación 11. En la sección 18, la turbina 9 de gas está fija sobre un empacador 11, mediante un acoplamiento 14. La tubería 17 está fija sobre la turbina 9 de gas por un acoplamiento 15. Sobre la turbina 9, se ajusta una válvula 16 de revisión en la tubería 17. La turbina 17 tiene3 sobre la válvula 16 de revisión, válvulas 3, 4, 6 y 8 de husillo, ajustadas una sobre otra. Paralelo al tubo 17 de entrada se encuentra un tubo 2 de suministro de turbina, que está fijo a la turbina mediante una manguera 7 flexible. La turbina 9 de gas consiste de un rotor 32 que tiene paletas 24 en el lado externo, y una bomba 25 giratoria adentro. El rotor 32 de la turbina 9 se ajusta en el cilindro 23 en la parte superior, cuya cabeza superior 30 tiene aberturas 28 y 29 y cuya válvula de revisión 10 está ajustada en la salida de la turbina 28. EL rotor 32 se incrusta en forma giratoria en su parte superior en el cojinete 22, sellado con sellos 33 de flecha y en el cojinete inferior 26 sellados con sellos 27 de flecha. La turbina de gas tiene un acoplamiento 15 en su lado superior y un acoplamiento 14 en su lado inferior. En el alojamiento 1, la turbina de gas está fija al empacador 11 de derivación mediante el acoplamiento 14 y a la tubería 17 mediante el acoplamiento 15. El dispositivo opera de la siguiente manera: el gas bajo presión es arrastrado desde el compresor a través de un tubo de suministro de la turbina 2, la cual está conectada con un tubo 7 flexible a la abertura 20 de la cabeza 34 superior, se introduce en el cilindro 23 y activa las paletas 24 que giran al rotor 32. La bomba 25 giratoria que está inmersa en el petróleo gira junto con el rotor 32. Con la rotación, la bomba 25 giratoria arrastra el aceite desde la parte inferior del alojamiento 12 dentro de la tubería 17. El gas abandona el cilindro a través de la abertura 28 en la cabeza 30 inferior y entra en el área 18 anular, la cual está sellada herméticamente por sus lados superior e inferior. El incremento en la presión del gas en el área 18 anular abre las válvulas 3, 4, 6, 8. La válvula 8 funciona como un regulador de la diferencia entre la presión de la turbina y el flujo a través de la turbina y se ajusta a la presión de abertura más baja. Otro incremento en la presión en el área 18 anular abre las válvulas 6, 4 y 3. Las válvulas se abren y cierran automáticamente, dependiendo de las presiones de abertura, que se ajustan para la abertura de las válvulas, de tal forma que permitan que el gas entre desde el área 18 anular a la tubería 17 y eleve el petróleo, lo cual disminuye la presión del petróleo y afecta a la turbina 9 de gas y la desgasta. La turbina 9 de gas empieza a girar más rápido y eleva mayores cantidades de petróleo. Cuando se detiene el suministro de gas a través del tubo 2 de suministro turbina, la turbina 9 detiene su operación momentáneamente. La válvula 16 de revisión que ha estado abierta durante la operación de la turbina, se cierra debido a la presión déla columna hidrostática en la tubería 17, lo que separa herméticamente el área de presión baja 12 creada por la operación de la turbina. Después de un cierto tiempo, debido al flujo de entrada de petróleo al área de presión 12 baja, la presión en el área 12 aumenta, y cuando excede a la presión de la columna hidrostática en la tubería 17, la válvula 16 de revisión se abre y permite el libre flujo de petróleo a través de la turbina 9. Con la nueva introducción de gas en la turbina 9, la turbina 9 empieza a operar y el ciclo se repite. La válvula 10 de revisión en la salida 28 de la turbina evita que el fluido entre en la turbina durante el proceso de vaciado del pozo.

APLICACIÓN INDUSTRIAL La invención tiene el propósito de aumentar la recuperación de líquidos de depósitos geológicos, como la recuperación de petróleo o agua en pozos profundos, en particular, en casos de un vaciado parcial de los depósitos, en donde debido a la presión del depósito, falta el flujo natural. La intención es aumentar la cantidad de petróleo obtenida del depósito en una unidad de tiempo, y aumentar el porcentaje de la cantidad total de líquido obtenido del depósito, con el uso de la menos energía posible. La aplicación de la solución técnica de conformidad con la invención incluye los procedimientos, equipo y material usuales, y el personal está debidamente capacitado para controlar y manejar el equipo. Las medidas de seguridad de trabajo son las medidas regulares, y no son dañinas al ambiente. Esta solución proporciona una operación periódica de la turbina con una rotación a alta velocidad, lo que da como resultado una gran cantidad de líquido recuperado en un corto periodo de tiempo y la creación de una presión baja en las perforaciones, lo cual amplia el depósito de petróleo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo de elevación de petróleo accionado por turbina de gas que tiene el propósito de aumentar la producción de petróleo en una unidad de tiempo y el porcentaje de la cantidad de petróleo obtenido de un depósito 13 de petróleo, en particular, de las perforaciones que tienen una disminución apreciable en su energía natural de depósito. Se instala en una columna - alojamiento 1 de producción, el cual consiste de tubería 17, empacador de derivación 11, válvulas 3, 4, 6, 8, válvulas 16, 10 de revisión, turbina 9, acoplamientos 14, 15, collares 5, 19 tubo 2, manguera 7 flexible, caracterizado porque consiste de secciones 12 y 18, separadas por el empacador 11 de derivación, mientras que la turbina de gas está fija al empacador 11 de derivación mediante el acoplamiento 14, la tubería 17 con las válvulas 3, 4, 6, 8 está fija con la turbina mediante el acoplamiento 15 y sobre la turbina 9 y sobre la válvula 8, se instala la válvula 16 de revisión en la tubería 17, el tubo de suministro de la turbina 2 está fija a lo largo de la tubería 17 mediante collares 5, 19 estabilizadores que terminan en la manguera 7 flexible, que entra en la turbina 9 de gas en la cabeza superior, mientras que la válvula 10 de revisión se instala en la salida 28 de la turbina.

2. El dispositivo de elevación de petróleo accionado por turbina de gas de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el empacador 11 de derivación y la válvula 16 de revisión separan secciones 12 y 18 herméticamente.

3. El dispositivo de elevación de petróleo accionado por turbina de gas de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tubo de suministro de la turbina 2 está fijo a lo largo de la tubería 17 mediante collares 5, 19 de estabilización que terminan en el tubo 7 flexible, que está conectado con la turbina 9 en la cabeza 20 superior.

4. El dispositivo de elevación de petróleo accionado por turbina de gas de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la válvula 10 de revisión se instala en la salida de la turbina, lo cual evita la entrada de fluido en la turbina durante el proceso de vaciado del pozo.

5. El dispositivo de elevación de petróleo accionado por turbina de gas de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la válvula de revisión 16, la cual evita el regreso de petróleo a través de la turbina 9 al área 12, se instala en la tubería sobre la turbina 9 y debajo de la válvula 8.

6. Un proceso para ajustar el dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la diferencia entre las presiones de abertura del sistema de válvulas 3, 4, 6, 8 en la tubería 17 se debe ajustar como sigue: la presión en la válvula 8 de abertura, junto a la turbina 9 debe ser la más baja, la presión de abertura de la válvula 6 debe ser más alta que la presión de abertura de la válvula 8, la presión de abertura de la válvula 4 debe ser más alta que la presión de abertura de la válvula 6, la presión de abertura de la válvula 3 debe ser más alta que la presión de abertura de la válvula 4.

7. El proceso para ajustar el dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el ajuste de la presión de la válvula 8 junto a la turbina 9 bajo presión constante de gas desde la superficie ajusta la diferencia entre la entrada de la turbina y las presiones de salida y el ajuste del flujo a través de la válvula 8 ajusta el flujo de gas a través de la turbina 9 en la unidad de tiempo.

8. La aplicación del dispositivo de conformidad con las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque aparte de la operación continua, la operación periódica del dispositivo de elevación de petróleo accionado por turbina de gas se puede aplicar, lo que permite la operación de la turbina 9 a gran velocidad de rotación 25, lo que da como resultado una gran cantidad de petróleo elevado en un corto período de tiempo, y la generación de un área de presión negativa 12 después de completar la operación de la turbina y cerrar la válvula de revisión 16, que separa el área 12 que se extiende hacia las partes de la capa cerca de la perforación desde la tubería 1.

9. El proceso de instalación del dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el gusano 25 de rotación está fijo dentro del rotor 32 de la turbina 9 por un método de frío-caliente.

10. El dispositivo de elevación de por lo tanto accionado por turbina de gas de conformidad con las reivindicaciones 1 a la 8, caracterizado porque se aplica para la recuperación de líquidos de los depósitos geológicos de líquidos que tiene presiones de despliegue insuficientes para el flujo natural.