CAMISA PARA GAS DE PRESIÓN POSITIVA PARA UNA TUBERÍA DE GAS NATURAL CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a métodos y aparatos para protección contra el influjo de aire hacia una tubería que transporta un gas combustible bajo presión negativa, y particularmente a tales métodos y aparatos para utilizarse en asociación con una tubería que transporta gas natural bajo presión negativa desde un pozo de gas natural hasta un compresor de gas. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El gas natural se encuentra comúnmente en formaciones geológicas subterráneas tales como depósitos de material granular (e.g., arena o grava) o roca porosa. La producción de gas natural a partir de este tipo de formaciones implica típicamente la perforación de un pozo a una profundidad deseada en la formación, la instalación de una tubería de revestimiento en la perforación del pozo (para proteger la perforación del pozo de la formación de costras y hundimientos) , la perforación de la tubería de revestimiento en la zona de producción (i.e., la porción del pozo que penetra la formación que contiene el gas) , de manera que el gas pueda fluir hacia la tubería de revestimiento, y la instalación de una serie de tuberías de extracción dentro de la tubería de revestimiento hacia la zona de producción. Entonces, puede hacerse fluir el gas hacia la superficie a través de una cámara de producción, que puede ser ya sea la tubería de extracción o el espacio anular entre la tubería de producción y la tubería de revestimiento. El gas que fluye hacia la cámara de producción se transporta a través de una tubería de admisión que corre desde el cabezal de pozo hasta la entrada de succión de un compresor del cabezal de pozo. El gas comprimido descargado del compresor se transporta entonces a través de otra tubería hasta una instalación de procesamiento de gas y a la instalación de venta según sea apropiado. Cuando el gas natural flute hacia un pozo, tienden a introducirse líquidos de formación en la corriente del gas, en forma de gotas pequeñas . Mientras que el gas fluye ascende temente a o por encima de una velocidad crítica (cuyo valor depende de diversos factores muy específicos) , las gotas se elevarán junto con el gas hasta el cabezal de pozo. En esta situación, la velocidad del gas proporciona el medio para la elevación de los líquidos, y se dice que el pozo produce por "flujo inducido por la velocidad". Debido a que los líquidos en la corriente de gas pueden ocasionar un daño interno en la mayoría de los compresores de gas, se provee un separador de gas-líquido en la tubería de admisión para retirar los líquidos de la corriente de gas antes de entrar al compresor. Los líquidos pueden bombearse del separador y reintroducirse en el flujo de gas en un punto corriente abajo del compresor, para la eventual separación en la instalación de procesamiento de gas. Sin embargo, más comúnmente, los líquidos se recolectan en un tanque en el sitio del pozo. A fin de optimizar los volúmenes y proporciones totales de recuperación de gas del depósito de gas, la presión en el fondo del pozo debe mantenerse tan baja como sea posible. El caso teórico ideal sería tener una presión negativa en el fondo del pozo a fin de facilitar el 100% de recuperación de gas del depósito, dando como resultado una presión final del depósito de cero. A fin de reducir la presión en el fondo del pozo hasta un valor negativo, o a un muy bajo valor positivo, sería necesario tener una presión de flujo negativa (i.e., menor que la presión atmosférica) en la tubería de admisión. Esto puede lograrse fácilmente utilizando tecnología muy conocida; i.e., proporcionando un compresor de cabezal de pozo de una energía suficiente. Sin embargo, la presión negativa en una tubería de gas natural presentaría un problema inherente, debido a que cualquier fuga en la línea (e.g., en uniones de tubería) permitiría la entrada de aire a la tubería, dado que el aire fluye naturalmente al área de menor presión. Esto crearía un riesgo de explosión si la mezcla de aire/gas se expone a una fuente de ignición. Adicionalmente al riesgo de explosión, la entrada de aire en la tubería crea o aumenta también el riesgo de corrosión dentro de la tubería. Por estas razones, la presión en la tubería de admisión se mantiene típicamente a un nivel positivo (i.e., mayor que la atmosférica). En consecuencia, en el caso de una fuga en la tubería de admisión, el gas en la tubería escaparía a la atmósfera, en lugar de entrar a la tubería. Por tanto los riesgos de explosión y corrosión se minimizan o se eliminan, pero de una manera que limita efectivamente la recuperación de las reservas de gas del pozo. Una manera de minimizar o eliminar los riesgos de explosión y corrosión, mientras se facilita el uso de presiones negativas en la tubería de admisión, sería proporcionar un detector de oxígeno en asociación con la tubería. El detector de oxígeno se adaptaría para detectar la presencia de oxígeno dentro de la tubería, y para desactivar el compresor inmediatamente al detectar oxígeno. Este sistema facilitaría por tanto de manera segura el uso de la succión del compresor para inducir presiones negativas en la tubería de admisión, y, en consecuencia, para inducir presiones negativas o positivas bajas en el fondo del pozo. Sin embargo, este sistema tiene una desventaja inherente en que su efectividad se basaría en el funcionamiento apropiado del detector de oxígeno. Si el detector no funciona, y si la disfunción no se detecta y se remedia a tiempo, el riesgo de explosión y/o corrosión se manifestará de nuevo. Este hecho resalta una desventaja aún más significativa en que este sistema no evitaría en principio el influjo de aire en la tubería, sino que se dirigiría solamente a mitigar en el caso de un evento indeseable. Por las razones anteriores, existe la necesidad de un método y aparato mejorados para minimizar y proteger contra el riesgo de explosión que surge del influjo de aire dentro de una tubería que transporta un gas combustible tal como gas natural bajo presión negativa. Existe una necesidad particular de métodos y aparatos tales que no requieran o que se basen en el uso de detectores de oxígeno u otros instrumentos o dispositivos propensos a disfunción. Incluso más particularmente, existe una necesidad de métodos y aparatos tales que en principio eviten el influjo de aire en la tubería. La presente invención se dirige a estas necesidades . BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En términos generales, la presente invención proporciona un método y aparato mediante los cuales la tubería de admisión que corre entre la cámara de producción de un pozo de gas natural y la entrada de succión de un compresor de cabezal de pozo asociado, se encuentra completamente encerrada, de manera hermética al vapor, dentro de una camisa de gas natural bajo presión positiva (i.e., mayor que la atmosférica). Encontrándose encerrada dentro de esta "camisa de presión positiva" , la tubería de admisión no se expone a la atmósfera en ningún punto. Esto permite que el gas se extraiga en el compresor a través de la tubería de admisión bajo una presión negativa, sin el riesgo de que el aire entre a la tubería de admisión si ocurriera una fuga en la tubería. Si tal fuga se presenta, existiría solo una transferencia inocua de gas desde la camisa de presión positiva en la tubería de admisión. Si se presenta una fuga en la camisa de presión positiva, el gas de - -
la misma escaparía a la atmósfera, y sería imposible la entrada del aire en la camisa de presión positiva. En consecuencia, en un aspecto la presente invención es un aparato de camisa de gas de presión positiva para su uso en asociación con una instalación de pozo de gas natural, comprendiendo dicha instalación de pozo: (a) una perforación de pozo que se extiende desde una superficie en tierra hacia una zona subterránea de producción de gas; (b) un aparato de cabezal de pozo en la parte superior de la perforación de pozo; (c) una serie de tuberías de producción que se extiende desde el cabezal de pozo hacia la perforación de pozo para transportar gas desde la zona de producción, definiendo dicha serie de tuberías de producción y perforación de pozo un espacio anular; (d) una tubería corriente arriba en comunicación fluida con una cámara de producción seleccionada desde la tubería de producción y el espacio anular, y que se conecta al distribuidor de succión de un compresor de gas; y (e) una tubería corriente abajo que se extiende desde el distribuidor de descarga del compresor: comprendiendo dicho aparato: (f) un recinto hermético al vapor que define una cámara interna que rodea la tubería corriente arriba; y (g) una tubería de recirculación de gas que se - extiende entre un punto seleccionado en la tubería corriente abajo y un punto seleccionado en el recinto hermético al vapor, de manera que la tubería de recirculación de gas se encuentra en comunicación fluida tanto con la tubería corriente abajo como con la cámara interna del recinto hermético al vapor; caracterizado en gue la tubería corriente arriba se encontrará completamente envuelta por gas natural presurizado introducido en la cámara interna desde la tubería corriente abajo a través de la tubería de recirculación. En un segundo aspecto, la invención es un método para evitar fugas de aire en la tubería corriente arriba de una instalación de pozo de gas natural como se describió anteriormente, comprendiendo el método las etapas de: (f) proporcionar un recinto hermético al vapor gue define una cámara interna gue rodea la tubería corriente arriba ; y (g) proporcionar una tubería de recirculación de gas gue se extiende entre un punto seleccionado en la tubería corriente abajo y un punto seleccionado en el recinto hermético al vapor, de manera gue la tubería de recirculación de gas se encuentra en comunicación fluida tanto con la tubería corriente abajo como con la cámara interna del recinto hermético al vapor; caracterizado dicho método en gue la tubería corriente arriba se encontrará completamente envuelta por gas natural presurizado introducido en la cámara interna desde la tubería corriente abajo a través de la tubería de recirculación. En modalidades preferidas del aparato y el método, se proporciona una válvula reguladora en la tubería de recirculación para regular el flujo de gas desde la tubería corriente abajo en la tubería de recirculación. También, en modalidades preferidas, se dispone una válvula reguladora de presión (PRV) entre la cámara interna del recinto hermético al vapor y una cámara de inyección de pozo seleccionada desde la tubería de producción y el espacio anular, no siendo dicha cámara de inyección la cámara de producción. La PRV se adapta para evitar gue la presión del gas en la cámara interna exceda un valor preestablecido seleccionado, permitiendo gue el gas de la cámara interna entre en la cámara de inyección de pozo cuando la presión en la cámara interna excede el valor preestablecido. El recinto hermético al vapor es preferentemente de una construcción soldada de acero. Sin embargo, pueden utilizarse otros materiales y métodos de fabricación conocidos sin apartarse del alcance de la invención. En la modalidad preferida, el aparato de camisa de gas de presión positiva también comprende un aparato separador de gas-líguido conectado en la tubería corriente arriba para separar los líguidos del gas crudo del pozo, con una tubería de descarga de líguidos para retirar los líguidos separados, y rodeando la cámara interna del recinto hermético al vapor, el aparato separador así como la tubería corriente arriba. De -
acuerdo con esta modalidad, el gas presurizado introducido en la cámara interna desde la tubería corriente abajo a través de la tubería de recirculación, envolverá completamente tanto el aparato separador como la tubería de descarga. En una modalidad particularmente preferida, el aparato separador comprende un recipiente separador, un tangue inyector y una línea de transferencia de líguido para contener los líguidos separados" desde el recipiente separador hasta el tangue inyector. El tangue inyector es de un tipo muy conocido en la técnica, siendo un recipiente de presión para retener los líguidos separados bajo presión positiva. La tubería de descarga de líquido se conecta al tanque inyector y se extiende desde el mismo a través del recinto hermético al vapor para transportar los líquidos desde el tanque inyector bajo presión positiva hasta un punto de desecho de líquido (que puede ser un tanque de almacenamiento, o alternativamente puede ser una conexión a la tubería corriente abajo) . Debido a que los líquidos abandonan el tangue inyector bajo presión positiva, no es necesario gue el recinto hermético al vapor encierre ninguna porción de la tubería de descarga de líguidos. En una modalidad alternativa gue no tiene el tangue inyector, los líguidos retirados por el aparato separador se descargan en la tubería de descarga de líguido bajo presión negativa, y la tubería de descarga de líguido se conecta a una bomba de vacío, gue a su vez, descarga los líquidos bajo presión positiva en una línea de retorno de líquido. La cámara interna del recinto hermético al vapor rodea la tubería de descarga de líguido así como el aparato separador y la tubería corriente arriba, de manera gue el gas presurizado introducido en la cámara interna desde la tubería corriente abajo a través de la tubería de recirculación envolverá completamente la tubería corriente arriba, el aparato separador y la tubería de descarga. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Ahora se describirán las modalidades de la invención con referencia a las figuras gue la acompañan, en las cuales las referencias numéricas denotan partes similares, y en las cuales : La Figura 1 es un diagrama esguemático de un pozo gue produce gas natural de acuerdo con los métodos y aparatos de la técnica anterior. La Figura 2 es un diagrama esguemático de un pozo gue produce gas natural de acuerdo con una modalidad preferida del método y aparato de la presente invención. La Figura 3 es un diagrama esguemático de un pozo gue produce gas natural de acuerdo con una modalidad alternativa del método y aparato de la invención. La Figura 4 es un diagrama esguemático en corte parcial de un separador gue tiene una camisa de gas de presión positiva de acuerdo con una modalidad preferida de la invención. La Figura 5 es un diagrama esguemático de un pozo de gas gue produce gas natural utilizando un sistema de inyección de gas de la técnica anterior. La Figura 6 es un diagrama esguemático del pozo de gas mostrado en la Figura 5, gue produce gas natural, utilizando un sistema de inyección de gas de la técnica anterior, modificado para incorporar la camisa de presión positiva de la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA La presente invención se entenderá después de revisar primeramente el método y aparato convencional para transportar gas natural desde un pozo hasta un compresor. La Figura 1 ilustra esguemáticamente un típico pozo de gas natural de acuerdo con los métodos y aparatos de la técnica anterior. El pozo penetra una formación F subterránea gue contiene gas natural (típicamente junto con agua y petróleo crudo en alguna proporción) . El pozo se encuentra alineado con una tubería de revestimiento 20 gue tiene un número de perforaciones conceptualmente ilustradas por líneas cortas 22 dentro de una zona de producción (correspondiendo generalmente a la porción del pozo gue penetra la formación F) . Como se indica conceptualmente por las flechas 24, los fluidos de formación incluyendo gas, petróleo y agua, pueden fluir dentro del pozo a través de las perforaciones 22. Una serie de tuberías de producción 30 se extiende dentro de la tubería de revestimiento 20, terminando en un punto dentro de la zona de producción. El extremo inferior de la tubería de producción 30 se encuentra abierto de manera gue los fluidos en la perforación del pozo pueden entrar libremente a la tubería de producción 30. Un espacio anular 32 se encuentra formado entre la tubería de producción 30 y la tubería de revestimiento 20. El extremo superior de la tubería de producción 30 corre dentro de un aparato de terminación de superficie o "cabezal de pozo" (no ilustrado) , del cual se conocen diversos tipos en el campo de los pozos de gas . Debe notarse gue, para facilitar la ilustración y comprensión de la invención, las Figuras no se ilustran a escala. El diámetro de la tubería de revestimiento 20 se encuentra comúnmente en el rango de 4.5 a 7 pulgadas (114 a 178 mm) , y el diámetro de la tubería de producción 30 se encuentra comúnmente en el rango de 2.375 a 3.5 pulgadas (60 a 89 mm) , mientras gue el pozo típicamente penetra vientos o miles de pies dentro de la tierra. También debe notarse gue, excepto cuando se indigue de otra manera, las flechas en las Figuras denotan la dirección de flujo dentro de los diversos componentes del aparato. En la configuración de pozo mostrada en la Figura 1, la tubería de producción 30 sirve como cámara de producción para transportar el gas desde el pozo bajo presión positiva, a través del cabezal de pozo (no mostrado) hasta una tubería de producción 40 gue tiene una sección corriente arriba 40U gue transporta el gas a través de un separador de gas-líguido 70 hasta un distribuidor de succión 42S de un compresor de gas 42.
El separador 70 divide la tubería corriente arriba en la sección 40U' en el lado del cabezal de pozo del separador, y la sección 0U' ' en el lado del compresor del separador 70. La tubería de producción 40 tiene también una sección corriente abajo 40D gue se conecta en un extremo al distribuidor de descarga 42D del compresor 42 y continúa desde el mismo hacia una instalación de procesamiento de gas (no mostrada) . Como se indica esguemáticamente, los líguidos 72 separados del gas gue fluye en la tubería de admisión 40U' se acumularán en una sección inferior del separador 70. En el caso común, los líguidos 72 fluyen desde el separador 70 hacia un tangue de almacenamiento 80 en el sitio del pozo. La presente invención puede entenderse mejor con referencia a la Figura 2. La invención proporciona la producción de gas bajo presión negativa, en un caso en el cual los líguidos 72 retirados de la corriente de gas por el separador 70 también se encontrarán bajo presión negativa, y por esta razón se proporciona una bomba de vacío 74 como se muestra. Los líguidos 72 fluyen bajo presión negativa a través de una línea de entrada de bomba 78 hacia la bomba 74, que bombea los líquidos 72, ahora bajo presión positiva, a través de una línea de retorno de líquido 76 dentro de la sección corriente abajo 40D de la tubería de producción 40 en un punto Z corriente abajo del compresor 42. Alternativamente, los líquidos 72 pueden bombearse a un tanque de almacenamiento 80 en el sitio.
-
Como se ilustra en la Figura 2, las secciones de tubería corriente arriba 40U' y 40U' ' , el separador 70 y la línea de entrada de bomba 78 se encuentran totalmente encerradas por una camisa de presión positiva hermética al vapor 50 que define una cámara interna continua 52. La camisa de presión positiva 50 se construirá típicamente de acero soldado. Sin embargo, pueden utilizarse materiales adecuados muy conocidos sin apartarse del concepto y alcance fundamentales de la presente invención. Una tubería de recirculación de gas 60 se extiende entre, y se encuentra en comunicación fluida con, la sección corriente abajo 40D de la tubería de producción 40 (en el punto X localizado entre el compresor 42 y el punto Z) , y un punto Y de conexión de presión seleccionado en la camisa de presión positiva 50. Como se muestra en la Figura 2, el punto Y- de conexión de presión puede ubicarse en la sección de tubería corriente arriba 0U'' entre el compresor 42 y el separador 70. Sin embargo, esto no es esencial; el punto Y de conexión de presión puede encontrarse en cualguier ubicación conveniente en la camisa de presión positiva 50 - tal como, por ejemplo, en la porción de la camisa de presión positiva 50 gue rodea al separador 70, como se indica esguemáticamente por las líneas interrumpidas (marcadas 61) , gue ilustran una ruta opcional alternativa de la tubería de recirculación 60. Por medio de la tubería de recirculación 60, una porción del gas descargado desde el distribuidor de descarga 42D del compresor 42 puede desviarse en la camisa de presión positiva 50, de manera que las secciones de tubería corriente arriba 40U' y 40U' ' , el separador 70, y la línea de entrada de bomba 78, se encuentran completamente encerrados por un "manto" de gas bajo presión positiva. La camisa de presión positiva 50 envuelve así todos los componentes del aparato gue contienen fluidos combustibles bajo presión negativa entre el cabezal de pozo y el distribuidor de succión 42S del compresor 42 con un manto de gas bajo presión positiva, previniendo así la entrada de aire en los fluidos combustibles presentes en cualguiera de estos componentes . En la modalidad preferida, la camisa de presión positiva 50 encierra también cualguiera de las porciones del cabezal de pozo gue contienen gas bajo presión negativa. La modalidad mostrada en la Figura 2 proporciona lo gue puede llamarse un manto de presión positiva "estático", dado gue el gas dentro de la camisa de presión positiva 50 se encontrará esencialmente estacionario. En una modalidad alternativa de la invención, ilustrada en la Figura 3, la cámara interna 52 de la camisa de presión positiva 50 se encuentra en comunicación fluida con el espacio anular 32 del pozo , de manera gue el gas de la cámara interna 52 de la camisa de presión positiva 50, puede inyectarse en el espacio anular 32. Como se muestra esguemáticamente en la Figura 3, se proporciona una válvula reguladora de presión 54 para regular la presión del gas dentro de la camisa de presión positiva 50.
La válvula reguladora de presión 54 puede colocarse de modo tal gue se abrirá, permitiendo gue el gas entre al espacio anular 32, solo cuando la presión del gas en la cámara interna 52 de la camisa de presión positiva 50 se encuentre por arriba de un valor seleccionado. Ya sea bajo condiciones estáticas (como en la Figura 2) o condiciones de inyección de gas (como en la Figura 3) , se consideran deseables las presiones de la cámara interna gue se encuentran en el rango aproximado de 40 a 50 libras por pulgada cuadrada (275 a 345 kPa) . Sin embargo, pueden utilizarse presiones más altas o más bajas sin apartarse del concepto y principios de la presente invención. Como se ilustra esguemáticamen e en la Figura 3, puede proporcionarse opcionalmente una válvula reguladora (o
"regulador") 62 en asociación con la tubería de recirculación 60, para regular el flujo de gas desde la sección corriente abajo 40D de la tubería de producción 40 en la tubería de recirculación 60 y por tanto dentro de la cámara interna 52 de la camisa de presión positiva 50 y finalmente dentro del pozo . La Figura 4 ilustra esguemáticamente una construcción preferida del separador 70 y la sección correspondiente de la camisa de presión positiva 50, de acuerdo con la presente invención. En esta modalidad, el separador 70 comprende dos componentes principales, un separador 90 y un tanque inyector 100, cuya construcción y operación se encuentran de acuerdo con tecnología muy conocida. La sección de tubería corriente arriba 40U' suministra gas de pozo en bruto bajo presión negativa al separador. La sección de tubería corriente arriba 40U' ' suministra gas seco desde el separador 70 al distribuidor de succión 42S del compresor 40. El separador 90 vertical y el tangue inyector 100 se encuentran encerrados dentro de una camisa de separación 55 gue forma parte de toda la camisa de presión positiva 50. La tubería de inyección 60, gue transporta el gas bajo presión desde la tubería corriente abajo 40D, se encuentra conectada a la camisa de presión positiva 50, en un punto Y de conexión de presión (gue en la modalidad mostrada en la Figura 4 se ubica en la camisa separadora 55, pero gue puede ubicarse en cualguier otro lugar en la camisa de presión positiva 50 como se mencionó previamente) . Sin importar la ubicación del punto Y de conexión de presión, el ' gas bajo presión se introduce en la cámara interna 52 de la camisa de presión positiva 50, de manera gue todos los componentes del sistema gue transportan gas crudo del pozo bajo presión negativa se encontrarán rodeados por gas bajo presión positiva. Los líguidos 72 retirados del gas se descargan del separador vertical 90 en la salida de líquido 96 a través de la línea de transferencia de líguido 98, gue a su vez transporta los líguidos 72 al tangue inyector 100 a través de la puerta de entrada 102 del tangue inyector. El tangue inyector 100 acumula los líguidos separados bajo presión positiva. La línea de regreso de líguido 76 conecta el tanque inyector 100 en la puerta de descarga 104 del tangue inyector. Una válvula de revisión 106 evita gue los líguidos se descarguen del tangue inyector 100, a menos que la presión en el tangue inyector exceda un valor preestablecido. En esta modalidad, no existe la necesidad de una bomba 74 (como en las modalidades mostradas en la Figura 2 y en la Figura 3) y en consecuencia de ninguna línea de entrada de bomba 78. El flujo en la línea de regreso de líguido 76 siempre se encontrará bajo presión positiva mientras sale de la camisa de separación 55. Métodos alternativos para construir la camisa de presión positiva 50 alrededor del separador 70 utilizando métodos y materiales de fabricación conocidos, serán fácilmente aparentes para las personas expertas en la técnica, sin apartarse de los principios de la invención. El método y aparato de la presente invención pueden ser particularmente ventajosos al utilizarse en conjunción con pozos de gas en los cuales se utiliza inyección para mejorar la recuperación de gas de la formación F. La inyección de gas proporciona este beneficio reduciendo además las presiones en el fondo del pozo en el pozo . Las presiones de la formación en depósitos de gas vírgenes tienden a ser relativamente altas. En consecuencia, al completar inicialmente un pozo, comúnmente el gas se eleva naturalmente a la superficie a condición de gue las características del depósito y de la perforación de pozo sean adecuadas para producir un flujo estable (es decir gue la velocidad del gas en cualguier ubicación en la cámara de producción permanece igual o mayor gue la velocidad crítica, en otras palabras, el flujo inducido por velocidad) . Sin embargo, dado gue los pozos penetran el depósito y se agotan las reservas de gas, la presión de la formación cae continuamente, inevitablemente hasta un nivel demasiado bajo para inducir gue las velocidades de gas sean suficientemente altas para sostener un flujo estable. En consecuencia, todos los pozos de gas fluido gue se producen a partir de depósitos con una presión de formación agotable se vuelven inestables . Una vez gue la velocidad del gas se ha vuelto demasiado baja para elevar los líguidos, se dice gue los líguidos acumulados en la perforación de pozo, y el pozo se encuentran "cargados de líguido" . Esta acumulación de líguidos da como resultado presiones de flujo de fondo de pozo aumentadas y reducida recuperación de gas. La inyección del gas recirculación puede evitar o aliviar efectivamente la carga de líguido, incrementando la velocidad ascendente de la corriente de gas en la cámara de producción a fin de mantener una velocidad del gas a o por encima de la velocidad crítica para el pozo en cuestión, manteniendo así un flujo inducido por velocidad. Los métodos y aparatos para inyección de gas para este propósito se describen en la Solicitud de Patente Canadiense del solicitante de la presente No. 2,242,745, presentada en Abril 9 de 2003, y en la Solicitud Internacional correspondiente No. PCT/CA2004/000478, presentada en Marzo 30 de 2004. La Figura 5 ilustra un pozo de gas gue produce gas natural utilizando una modalidad del sistema de inyección de gas descrito en la PCT/CA2004/000478. En la configuración de pozo mostrada en la Figura 5, la tubería de producción 30 sirve como la cámara de producción para transportar el gas del pozo W hasta una tubería de producción 40 sobre la tierra, gue tiene una sección corriente arriba 40U y una sección corriente abajo 40D. La tubería de producción 30 se conecta en comunicación fluida con un extremo de la sección corriente arriba 40U (a través del aparato de cabezal de pozo, no mostrado) , y en el otro extremo de la sección corriente arriba 40U se conecta al distribuidor de succión 42S de un compresor de gas 42. La sección corriente abajo 40D de la tubería de producción 40 se conecta en un extremo al distribuidor de descarga 42D del compresor 42 y continúa desde ahí hacia una instalación de procesamiento de gas (no mostrada) . Una tubería de inyección de gas 16, para desviar el gas de producción desde la tubería de producción 40 para su inyección en la cámara de inyección (i.e., el espacio anular 32, en la Figura 5), se conecta en un extremo a la sección corriente abajo 40D de la tubería de producción 40 en un punto Q y en su otro extremo a la parte superior de la cámara de inyección. También se proporciona una válvula reguladora (o "regulador") 12 operable para regular el flujo de gas desde la tubería de producción 40 en la tubería de inyección 16 y la cámara de inyección. El regulador 12 puede ser de cualguier tipo adecuado.
En una modalidad bastante simple del aparato, el regulador 12 -
puede ser del tipo de activación manual, gue puede ajustarse manualmente para lograr las proporciones deseadas de inyección de gas, utilizando métodos de prueba y error según sea necesario o apropiado; con la práctica, el operador experto en pozos puede desarrollar una habilidad suficientemente práctica para determinar cómo debe ajustar el regulador 12 para lograr un flujo de gas estable en la cámara de producción, sin cuantificar realmente la proporción de inyección de gas mínima necesaria o la velocidad de flujo en la cámara de producción. Alternativamente, el regulador 12 puede ser un regulador automático; e.g., una válvula de control de flujo Kimray® Model 2200. Sin embargo, en la modalidad preferida, se proporciona un controlador de flujo 150 para operar el regulador 12. También se proporciona un flujómetro 14 adaptado para medir la proporción total de gas gue fluye a la cámara de producción, y para comunicar esa información al controlador de flujo 150. El controlador de flujo 150 puede ser un controlador neumático de cualguier tipo adecuado; e.g., un controlador dde presión diferencial Fisher™ Model 4194. Para implementar el sistema de inyección de gas ilustrado en la Figura 5, se determina una proporción crítica de flujo de gas. La proporción crítica de flujo, gue puede expresarse en términos ya sea de la velocidad del gas o del flujo volumétrico, es un parámetro correspondiente a la velocidad mínima Vcr gue debe mantenerse por una corriente de gas gue fluye a la cámara de producción (i.e., la tubería de producción 30, en la Figura 5) , a fin de transportar líguidos de formación de manera ascendente con la corriente de gas (i.e., mediante flujo inducido por velocidad). Este parámetro se determina de acuerdo con métodos y fórmulas muy establecidos teniendo en cuenta una diversidad de factores cuantificables relacionados con la construcción del pozo y las características de la formación a partir de las cuales produce el pozo. Se selecciona entonces una proporción total de flujo mínima (o "punto de referencia") en base a la velocidad de flujo crítica calculada, y el controlador de flujo 150, se adapta en consecuencia. El punto de referencia seleccionado será preferentemente algo más alto gue la proporción crítica calculada, a fin de proporcionar un margen de seguridad razonable, pero también preferentemente no significativamente más alto gue la proporción crítica, a fin de minimizar la carga de fricción en la cámara de producción. Si la proporción total de flujo medida por el flujómetro 14 es menor gue el punto de referencia, el controlador de flujo 150 ajustará el regulador 12 para incrementar la proporción de inyección de gas si es necesario incrementar la proporción total de flujo a un nivel en o por encima del punto de referencia. Si la proporción total de flujo se encuentra a o por encima del punto de referencia, puede no haber necesidad de ajustar el regulador 12. El controlador de flujo 150 puede adaptarse de manera gue si el flujo total de gas es considerablemente más alto gue el punto de referencia, el controlador 150 ajustará el regulador 12 para reducir la proporción de inyección de gas, minimizando así la cantidad de gas gue se recircula al pozo a través de la inyección, y maximizando la cantidad de gas disponible para procesamiento y venta. En una modalidad particular del sistema de inyección de gas, el controlador de flujo 150 tiene una computadora con un microprocesador (conceptualmente ilustrado por el número de referencia 160) y una memoria (conceptualmente ilustrada por el número de referencia 162) . El controlador de flujo 150 tiene también un enlace de medición de comunicación (conceptualmente ilustrado por el número de referencia 152) para recibir los datos de medición del flujo de gas del flujómetro 14. El enlace de comunicación de medición 152 puede comprender un enlace alámbrico o inalámbrico, y puede comprende un transductor. El controlador de flujo 150 tiene también un enlace de control de regulador (conceptualmente ilustrado por el número de referencia 154) , para comunicar una señal de control desde la computadora 160 hasta un medio de control de regulador (no mostrado) gue activa el regulador 12 de acuerdo con la señal de control día computadora. El enlace de control de regulador 154 puede comprender un enlace mecánico, y puede comprender un enlace electrónico alámbrico o inalámbrico. Utilizando esta modalidad del aparato, el punto de referencia se almacena en la memoria 162. La computadora 160 recibe una señal del flujómetro 14 (a través del enlace de comunicación de medición 152) correspondiente a la proporción total de flujo de gas medida en la cámara de producción, y, utilizando el software programado en la computadora 160, se compara este valor contra el punto de referencia. La computadora 160 calcula entonces una proporción mínima de inyección a la cual debe inyectarse el gas suplementario en la cámara de inyección, o a la cual debe aumentarse la proporción de inyección a fin de mantener la proporción total de flujo a o por encima del punto de referencia. Este cálculo tiene en cuenta la proporción actual de inyección de gas (gue sería de cero si no se inyecta ningún gas en ese momento) . Si el flujo total de gas medido se encuentra por debajo del punto de referencia, la computadora 160 transportará una señal de control, a través del enlace de control de regulador 154, al medio de control de regulador, gue a su vez ajustará el regulador 12 para suministrar el gas de inyección, a la proporción mínima de inyección calculada, en la tubería inyección 16, y así dentro de la cámara de inyección del pozo (i.e., el espacio anular 32 en la Figura 1) . Si el flujo total e gas medido iguala o excede el punto de referencia, no será necesario ningún ajuste al regulador 12, hablando estrictamente . Sin embargo, la computadora 160 también puede programarse para reducir la proporción de inyección si es sustancialmente más alta gue el punto de referencia, a fin de minimizar la cantidad de gas gue se recircula al pozo , maximizando así la cantidad de gas disponible para procesamiento y venta, así como para minimizar la carga de fricción. De hecho, pueden presentarse situaciones en las cuales existe efectivamente una proporción "negativa" de inyección de gas; i.e., cuando en lugar de gue el gas se inyecte corriente abajo en el pozo a través de una cámara de inyección seleccionada, el gas fluye realmente hacia la superficie a través tanto de la tubería de producción 30 como del espacio anular 32. Esta situación podría presentarse cuando las presiones de la formación son tan grandes gue la velocidad del gas ascendente en la cámara de producción seleccionada es solo lo suficientemente alta para mantener un régimen de flujo inducido por velocidad, pero también tan alta gue desarrolla una excesiva carga de fricción en la cámara de producción. En este escenario, la producción de gas se optimizaría produciendo el gas en ambas cámaras, reduciendo así las velocidades del gas y la carga de fricción resultante (a condición, por supuesto de gue la velocidad del gas, gue naturalmente será menor gue al producirse a través de una cámara, permanezca por encima de Vcr en todos los punto en al menos una de las cámaras; i.e., de manera que exista un flujo estable en al menos una cámara) . La Figura 6 ilustra el pozo y el sistema de inyección de gas en la Figura 5, pero modificados para incorporar la camisa de presión positiva de la presente invención, con los componentes de separador y camisa de presión positiva que corresponden a los descritos e ilustrados en relación con la Figura 2 y la Figura 5. En la modalidad mostrada en la Figura 6, la tubería de recirculación 60 se ajusta a la tubería de inyección 16, pero esta es solo una ilustración representativa de un medio para proporcionar gas bajo presión positiva a la cámara interna 52 de la camisa de presión positiva 50. Por ejemplo, la tubería de recirculación 60 podría ser una línea separada que se conecta a la tubería corriente abajo 40D, independiente de la tubería de inyección 16. Aunque no se ilustran, se apreciará gue las modalidades de inyección de gas mostradas en las Figuras 3, 4 y 6 pueden adaptarse fácilmente para su uso en asociación con un pozo de gas en el cual el espacio anular 32 sirve como la cámara de producción. En ese caso, la sección corriente arriba 40U de la tubería de admisión 40 se encontrará en comunicación fluida con el espacio anular 32, y la cámara interna 52 de la camisa de presión positiva 50 se encontrará en comunicación con la tubería de producción 30. En consecuencia, el gas presurizado desviado en la cámara interna 52 se inyectará en el pozo a través de la tubería de producción 30, con los mismos beneficios de producción-me oramiento descritos previamente en relación con las modalidades en donde la tubería de producción 30 sirve como cámara de producción. Se apreciará fácilmente por los expertos en la técnica gue pueden contemplarse diversas modificaciones de la - -
presente invención sin apartarse del concepto esencial de la invención, y gue todas tales modificaciones pretenden encontrarse incluidas en el alcance de las reivindicaciones anexas a la presente . En este documento de patente, la expresión "que comprende" se utiliza en su sentido no limitante para dar a entender gue los artículos gue siguen a esa expresión se incluyen, pero los artículos gue no se mencionan específicamente no se excluyen. Una referencia a un elemento por el artículo indefinido "un", no excluye la posibilidad de gue más de un elemento se encuentre presente, a menos gue el contexto reguiera claramente gue exista uno y solo un elemento tal.