Bombeo Mecánico
Carlos Reyes Hill ALS ALS – Wcp Poza Poza Rica Rica
Contenido Partes Ciclos Aplicación Unidad de Bombeo Motor Eléctrico Varillas Tubería de Producción Ancla Mecánica Separadores de Gas Bomba de Subsuelo Componentes de la bomba Ecómetro / Dinamómetro
Contenido Partes Ciclos Aplicación Unidad de Bombeo Motor Eléctrico Varillas Tubería de Producción Ancla Mecánica Separadores de Gas Bomba de Subsuelo Componentes de la bomba Ecómetro / Dinamómetro
El sistema de bombeo mecánico es el método mas utilizado como levantamiento artificial. Aproximadamente el 80% de los los pozos en los diferentes campos que usan sistemas artificiales, tienen instalado con bombeo mecánico. El bom bombe beoo mec mecáni ánico co es un pro proce cedi dimi mien ento to de su succi cción ón y tra transf nsfer erenc encia ia casi cont continu inuaa del del pet petról róleo eo hast hastaa la supe superfi rficie cie.. El balancín o bimba de producción, imparte el movimiento de sube y baja a la sarta sarta de varillas varillas de succión succión que a su vez mueve el pistón de la la bomba, colocada en la tubería de producción, a cierta profundidad del fondo del pozo, donde las válvulas de la bomba permiten que el petróleo entre al cilindro de la bomba y posteriormente pase a la tubería de producción. La repetición continua del movimiento ascendente y descendente (emboladas) mantiene el flujo hacia la
Sistema de Producción Almacenamiento Fiscalización
Gas Gas Procesos de Gas
Gas
Petróleo Estaciones de Proceso
Gas para Combustible Gas para Inyección
Petróleo y Gas
Fluidos Producidos Agua
Plantas de Inyección
Vapor Mercadeo Generación de Vapor
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES
PRINCIPIOS
Los fluidos fluyen de una región de alta presión a una de baja presión La cantidad de flujo en el fondo del hueco (wellbore) es determinada por la rata de flujo que fluye frente a la formación.
REVESTIDOR SUPERFICIAL
REVESTIDOR DE PRODUCCION
TUBERIA DE PRODUCCION
Py
PW
Py
Pw
Py
EMPAQUE CON GRAVA
Formas de las curvas IPR Pf
Pb
Pf ( PRESION DE FONDO) Pb ( PRESION DE BURBUJEO) IP ES CONSTANTE
Pf
Pb
Pf (PRESION DE FONDO) Pb (PRESION DE BURBUJEO) IP ES VARIABLE
COMPORTAMIENTO DE LA PRODUCCION DE LOS POZOS
Índice de Productividad
La producción de un pozo esta representada por su relaci ón de comportamiento del flujo, expresada por medio de graficas conocidas como curvas de afluencia (IPR). La curva IPR es una relación de las presiones de formación con el caudal de producción. Q IP = N O I C A M R O F A L E D N O I S E R P
PRESION ESTATICA
BOMBEO MECANICO
Pe - Pf IP= INDICE DE PRODUCTIVIDAD Pe = PRESION ESTATICA Pf = PRESION DE FONDO FLUYENTE
COMPORTAMIENTO DE LA PRODUCCION DE LOS POZOS
Ley de Darcy para determinar la IP.
Ko x h
IP= INDICE DE PRODUCTIVIDAD
IP =
Bo = FACTOR VOLUMETRICO - CRUDO
Bo x µo
Bw = FACTOR VOLUMETRICO - AGUA
Ko
+
h = ESPESOR DE ARENA NETA µo = VISCOSIDAD DEL PETROLEO
Kw
IP = h
µw = VISCOSIDAD DEL AGUA Bo x µo
Bw x µw
Ko = PERMEABILIDAD DEL PETROLEO Kw = PERMEABILIDAD DEL AGUA
7.08 x h IP =
Ko
+
Kw
re = RADIO DE DRENAJE DEL YACIMIENTO rw = RADIO DEL POZO
Sistema de levantamiento artificial Bombeo Reciprocante
Bombeo de Cavidades Progresivas
Bombeo Hidráulico
Gas Lift
Bombeo ElectroSumergible
Selección de un Sistema de Levantamiento Artificial Características de ProducciónPropiedades Otros de Fluidos Problemas Operacionales Facilidades de Superficie
Características del Yacimiento
¿SELECCIÓN DEL MÉTODO?
Características del Hoyo
Localización Energía
Nivel de Fluido La profundidad donde se encuentra el contacto gas líquido de un pozo a una presión determinada en la superficie. El nivel es medida desde el cabezal del pozo
NIVEL DE FLUIDO
REVESTIDOR SUPERFICIAL
REVESTIDOR DE PRODUCCION
BOMBA
-NIVEL DE FLUIDO ESTATICO (POZO CERRADO) -NIVEL DE FLUIDO DINAMICO
EMPAQUE CON GRAVA
SISTEMA DE BOMBEO MECANICO
Es uno de los métodos mas utilizados, el cual utiliza una unidad de bombeo para transmitir movimiento a la bomba subsuperficial a través de una serie de varillas mediante la energía suministrada por un motor. Dicha bomba generalmente ubicada en el hoyo frente a la cara de la formación donde se genera el diferencial entre la presión de fondo y la presión del yacimiento en dirección a favor de la
SISTEMA DE BOMBEO Componentes de unMECANICO sistema de bombeo mecánico
UNIDAD
COMPONENTES BASICOS TUBERIA PRODUCCION VARILLAS VABILLAS BOMBAS DE SUBSUELO
MOTOR ELECTRICO
CABEZAL POZO
ANCLAS DE TUBERIA
COMPONENTES SEGUNDARIOS CABEZAL DEL POZO
TUBERIA DE PRODUCCION VARILLAS
UNIDAD DE BOMBEO MOTOR ELECTRICO DE LA UNIDAD
BOMBA ANCLA DE
Funcionamiento del BM tradicional: unidad reductor
provee movimiento rotatorio a altas RPM (bajo torque) LíneadeFlujo
motor
transforma movimiento rotatorio en movimiento reciprocante
Nodob
varillas
transforma movimiento del motor a rotatorio de alto torque (baja RPM)
Pozo
Nodod
transfiere movimiento reciprocante de la unidad a la bomba de subsuelo energiza (presuriza) fluidos en el fondo del pozo
bomba
Nodoc Yacimient
Principios de Funcionamiento de la Bomba a Pd
b
c
d
Pd
Pd
Pd
vva=válvula viajera abierta vvc=válvula viajera cerrada vfa=válvula fija abierta vfc=válvula fija cerrada
vva
vfc c
i
P
d
< P >
Pp ~ Pi
p
P < d
P
bx
x a
p
i
x
Pp ~ Pd
P >
x
vvc
Pd
d
P
Pi
Pi
Pi
Pi
fondo del descenso
ascenso
tope del ascenso
descenso
a r e r r a c
vfa
Pi
Presión en la bomba, Pp
SISTEMAAplicar DE BOMBEO MECANICO Cuando Bombeo Mecánico
Las siguientes condiciones deben presentarse para aplicar un sistema de bombeo mecánico :
Unidad de bombeo : Equipo cuya función principal es la de convertir el movimiento angular del motor eléctrico en reciproco vertical, es el transmisor del movimiento hacia la bomba. EL SISTEMA TRABAJA MÁS Y LAS CARGAS SON MÁS ALTAS CUANDO EL NIVEL FLUIDO ESTA MÁS CERCA A LA SUCCIÓN DE LA BOMBA
-BALANCINES API: (CONVECIONAL, UNITORQUE, UNIDAD BALANCEADA). -HIIDRAULICOS. -ROTATIVOS.
DE BOMBEO MECANICO LASISTEMA API A DESARROLLADO UN METODO PARA DESCRIBIR EL TIPO DE UNIDAD A UTILIZAR. DESCRIPCION DE CAJA DE ENGRANAJE
DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA
C - 320 - 256 - 100
TIPO DE UNIDAD
MAXIMO LONGITUD STROKE
DONDE LA LETRA “A” REFIERE A LAS UNIDADES BALANCEADAS DE AIRE. LA LETRA “B” REFIERE A LAS UNIDADES BALNACEADAS EN LA VIGA VIAJERA. LA LETRA “C” REFIERE A UNIDADES CONVENCIONALES. LA LETRA “M” REFIERE A LAS UNIDADES TIPO “MARK” UNITORQUE. EL PRIMER NUMERO ( 320 ) REFIERE AL MAXIMO TORQUE DE LA CAJA DE ENGRANAJE EN MILES DE LBS –PLGS. PARA ESTE EJEMPLO SERIA 320.OOO LBS–Pie. EL SEGUNDO NUMERO REFIERE AL PESO MAXIMA DE UNIDAD, ES DECIR QUE PARA ESTE EJEMPLO LA CARGA MAXIMA SOBRE EL TREN DE VARILLAS SOPORTADA POR LA UNIDAD ES DE 25.600 LBS. EL ULTIMO NUMERO REFIERE MAXIMO LONGITUD VERTICAL QUE PUEDE SUMINISTRAR LA UNIDAD, PARA ESTE CASO ES 100 PLGS.
Unidades de Bombeo
Balanceada por aire
Convencional
Balanceo más preciso
Mas utilizada
Mark sentido inverso
Mark II
Menor torque y carga (HP)
Unidades de Bombeo
Portátil
Balance en viga viajera
Pozos someros
Instalaciones temporales Unidad de Carrera Larga (Rotaflextm):
SISTEMA DE BOMBEO MECANICO
TIPOS DE UNIDADES : 1-
: MAS CONOCIDO Y POPULAR EN TODOS LOS CAMPOS, FACIL OPERACIÓN E
INPULSADO POR CORREAS . SISTEMA DE PALANCA CON EL CONTRAPESO DEL CIGÜEÑAL. ES DE BAJO MANTENIMIENTO, MENOS COSTOSOS QUE OTRAS UNIDADES, GIRA EN DOS DIRECCIONES. (REQUIERE MENOS CONTRAPESO QUE EL MARKII ). EN MUCHAS APLICACIONES NO ES TAN EFICIENTE COMO EL MARK II . REQUIERE DE CAJAS DE ENGRANAJE DE MAYOR DIMENSIONES EN COMPARACION A OTROS.
EL MOVIMIENTO ROTATIVO DEL MOTOR ES TRANSMITIDO POR MEDIO DE CORREAS A LA CAJA DE TRANSMISION, EL CUAL REDUCE LA VELOCIDAD A TRAVES DE UN SISTEMA DE ENGRANAJE, ESTE ES TRANSMITIDO A LA BARRA PULIDA.
TIPOS DE UNIDADES : : ( SISTEMA DE LA PALANCA CON EL CONTRAPESO DEL CIGÜEÑAL).
TIENE UN BAJO TORQUE COMPARADO CON EL CONVENCIONAL. ES MAS EFICIENTE QUE EL CONVENCIONAL. SOLO TIENE UN SENTIDO DE GIRO, EN MUCHAS APLICACIONES NO ES DE ACCION RAPIDA COMO EL CONVENCIONAL, EN CASO DE FLUID PUMP PUEDE CAUSAR DAÑO A LA BOMBA Y A LAS CABILLAS.
EL MOVIMIENTO ROTATIVO EL CUAL CAMBIA LA POSICION DE LOS BRAZOS Y EL POSTE MAESTRO PARA OBTENER UN MOVIMIENTO UNITORSIONAL CON LA FINALIDAD DE REDUCIR EL TORQUE EN LA CAJA DE ENGRANAJES.
TIPOS DE UNIDADES : SISTEMA DE LA PALANCA CON EL CONTRAPESO DEL CIGÜEÑAL , CON CILINDRO DE AIRE COMPRIMIDO EN LUGAR DE PESAS DE HIERRO. ES MAS COMPACTO Y DE FACIL BALANCEO. PUEDE GIRAR EN DOS DIRECCIONES, UTILES CUANDO SE NECESITA MOVILIZAR CON FRECUENCIA LA UNIDAD REQUIERE MAYOR MANTENIMIENTO, CONDENSACION DEL CILINDRO DE AIRE PUEDE CAUSAR PROBLEMA, SON MENOS EFICIENTES QUE EL RESTO DE LAS UNIDADES
EL MOVIMIENTO ROTATIVO DEL MOTOR ES TRANSMITIDO POR MEDIO DE CORREAS A LA CAJA DE TRANSMISION, EL CUAL REDUCE LA VELOCIDAD A TRAVES DE UN SISTEMA DE ENGRANAJE, ESTE ES TRANSMITIDO A LA BARRA. ES MAS RESISTENTE A LAS GARGAS.
TIPOS DE UNIDADES : UTILIZA LA FUERZA HIDRAULICA PARA TRANSMITIR ENERGIA A LA BOMBA DE SUBSUELO A TRAVES DE LA VARILLAS. EN SUSTITUCION DE LA CAJA DE ENGRANAJE SE UTILIZA BOMBA HIDRAULICA. LA MAYORIA DE ESTAS UNIDADES SE HACE EL CONTRABALANCE MEDIANTE TORQUE PRESURIZADO CON EL FLUIDO . SU APLICACIÓN ES EN CRUDOS PESADOS, DONDE ES NECESARIO CARRERAS DESCENDENTES BAJAS. Y CARRERAS ASCENDENTES RAPIDAS.
EL DISEÑO OFRECE FACILIDAD PARA REALIZAR CUALQUIER TIPO DE COMBINACION DE LONGITUD DE CARRERA Y VELOCIDAD DE BOMBEO MEDIANTE UN SISTEMA DE PANEL DE CONTROL. ( ROTAFLEX ).
La función de la caja de engranaje es de convertir el bajo torque producido por el peso en valores altas rpm. Una conversión de 30:1 significa que la caja de engranajes reduce las rpm de la entrada 30 veces mientras intensificando la entrada torque en la misma cantidad.
Si la caja de engranajes tuviera que proporcionar todo el torque que la unidad de bombeo, necesitaría ser muy grande, usando los contrapesos, el tamaño de la caja de engranajes puede minimizarse. El apoyo de la contrapesas reduce el torque que debe generar en la caja de engranaje y ayudan a estas durante el recorrido cuando la barra tiene la carga más alta.
Los motores eléctricos son de bajos torques, pero de altas velocidades. En el arranque siempre se ve afectado tanto la caja de engranaje por las carga en las varillas. Por lo que la velocidad de arranque es baja para minimizar las tensiones sobre el tren de varilla
´
Elemento de conexión entre la unidad de bombeo, instalada en la superficie y la bomba subsuperficial. Transmiten el movimiento reciproco vertical a la bomba para el desplazamiento de fluido. Generalmente, son de acero con buenas propiedades de elasticidad SE CLASIFICAN EN DOS TIPOS : API Y NO API Las API son de acero aisi 1036 y acero al carbón aisi 46xx y se clasifican a su vez en tres tipos y son las mas usadas en la industria petrolera : GRADO DE VARILLAS
C
D
K
Modulo de Elasticidad = 30.5 MMLbs/ Pgls.
RESISTENCIA Mlpc
90
115
85
Las varillas API son de 25 pies de Long.
DUREZA
185-235 235-285 175-235
Brinell
En la Costa Oeste de los Estados Unidos Son de 30 pies. (también usadas en crudo Pesado de Boscan venezuela).
CARACTERISTICAS DE LAS VARILLAS Diametro Peso Area (plgs) (Lbs/pie) (plgs)
Normal Plgs
Especial Plgs
Normal Plgs
Especial Plgs
½
0.726
0.1964
-
1.000
-
1.66
5/8
1.135
0.3068
1.500
1.250
2 1/6
1.99
¾
1.634
0.4418
1.625
1.500
2 3/8
2 1/16
7/8
2.224
0.6013
1.813
1.625
2 7/8
2 3/8
1
2.904
0.7854
2.188
2.000
3½
2 7/8
1 1/8
3.676
0.9940
2.375
-
4½
-
Son fabricados con acero de gran resistencia. Se usan en pozos con alta frecuencia de falla. La alta resistencia se debe a un tratamiento de endurecimiento por inducción. Esta es un sarta continua desde la bombas hasta la superficie , no tiene cuellos ni pasadores y los diámetros varían desde 1/16 A 1/8 plgs. Estas son almacenadas y transportada en grandes carretos. Son para pozos direccionales u horizontales.
Estas presentan bajo peso, con reducción en el consumo de energía, reducción de fallas por corrosión. No son recomendadas en pozos con temperaturas mayores de 200 of, el ajuste de la bomba difícil de hacer.
EXISTEN DOS TIPOS DE TUBERIA DE PRODUCCION EUE Y LA HYDRIL
CUYA DIFERENCIA LO CONSTITUYE
LOS EXTREMO O LAS CONEXIONES ENTRE TUBOS.
EUE
HYDRIL
DIAMETRO (PLGS)
PESO (LBS/PIE)
DIAMETRO INTERNO
2 3/8
4.70
1.995
AREA TRANSVERSAL
DIAMETRO DRIFT (PLGS)
1.304
1.900
(PLGS)
ANCLAS MECANICAS DE TUBERIA ESTE EQUIPO O TIPO DE ANCLAJE SIRVE PARA CONTROLAR LOS MOVIMIENTOS DE LA TUBERIA DE PRODUCCION, REDUCE LA FRICCION ENTRE LAS VARILLAS Y LA TUBERIA DE PRODUCCION, PERMITE UN MAYOR RECORRIDO DEL PISTON DENTRO DEL BARRIL
.
.
ANCLA MECANICA DE TUBERIA
ANCLA O SEPARADORES DE GAS :
INTERFERENCIA DE GAS
DESCRIPCION DEL EQUIPO : SEPARADORES O ANCLA DE GAS En la mayoría de los casos consiste en un tubo ranurado colocado en la zona inferior de la zapata de anclaje de la bomba. Lleva internamente un niple extensión, el cual busca minimizar la entrada de gas a la bomba y mejorar la eficiencia volumétrica. Orificios del Niple Perforado
Bomba
Gas
AL ENTRAR EL FLUIDO POR LAS RANURAS DEL ANCLA DE GAS, SE CREA UNA TURBULENCIA Y CAIDA DE PRESION, LO CUAL HACE QUE EL GAS, POR SER DE MENOR DENSIDAD, SE SEPARE DEL LIQUIDO Y SIGA POR EL ESPACIO ANULAR DE LA TR (REVESTIDOR), EL LIQUIDO POR SER MENOS DENSO, CAE Y SE ACUMULA EN EL TUBO LLAMADO DE BARRO/TP (COLOCADO DEBAJO DEL NIPLE PERFORADO) DONDE ES SUCCIONADO POR LA BOMBA A TRAVES DEL NIPLE EXTENSION.
Aceite
Revestidor
NOMENCLATURA Y TIPOS DE ANCLAS :
X
XX
X
X
TIPO DE ANCLA:
DIMENSIONES:
LONGITUD:
C= DE COPAS P= NIPLE PERFORADO R= MULTICOPAS
5 o 51 = 5 “ 4=4½“ 3 o 31 = 3 ½ “ 2 o 27 = 2 7/8”
3 PIES = 1 NIPLE 6 PIES = 2 NIPLES 9 PIES = 3 NIPLES
DIAMETRO DEL TUBO DE SUCCION HAY DOS TIPOS: 2” x 10 Y 20 1 ½ x 10
TIPO “MULTICOPAS”
TIPO “EMPACADURA”
Bomba
Gas
Copas
Revestidor
Bomba
Revestidor Tubo de Succión
Tubo de Succión Orificios del Ancla de Gas
Empacadura
TIPO “NATURAL”
TIPO “COPAS” Bomba
Bomba
Perforaciones del Revestidor
Revestidor
Ancla
Tubo de Succión
Revestidor Orificios del Ancla de Gas
Tubo de Barro
SEPARADOR CONECTADO POR ARRIBA DEL EMPACADOR
SEPARADOR (POORMAN) COLGADO DE LA TUBERIA TP
BOMBA DE SUBSUELO
GAS
NIPLE PERFORADO NIPLE EXTENSION LIQUIDO
MEZCLA GAS / LIQUIDO
EXTENSION TP ‘O TUBO DE BARRO
Varilla de Succión
Tubería de Producción
Pistón
PARTES DE UNA BOMBA
Barril ó Camisa
Válvula Viajera
Válvula Fija ó de Pie Anclaje mecanico o Zapata de anclaje
COMPONENTES BOMBA DE :SUBSUELO : CICLINDRO DE SUPERFICIE INTERNA PULIDO, DONDE SE DESLIZA EL PISTON. CORTE DE UNA CAMISA
SUPERFICIE PULIDA CON TRATAMIENTO TERMICO DONDE SE DESLIZA EL PISTON
MATERIAL DE LOS BARRILES O CAMISAS PULIDAS : LOS MATERIALES PUEDEN VARIAR DESDE MUY BLANDOS HASTA CON DUREZA EXTREMA.
- ACEROS 1020 Y 1040 CON TRATAMIENTOS TERMICOS EN EL INTERIOR CON DUREZAS QUE VARIAN DEPRNDIENDO DEL LAS CONDICIONES DEL CRUDO QUE SE ESTA MANEJANDO.
ES EL EMBOLO DE LA BOMBA , ESTA SE DESLIZA DENTRO DE LA CAMISA. EL DIAMETRO DE LA MISMA DETERMINA LA CAPACIDAD DE DESPLAZAMIENTO. MATERIAL Y TIPOS DE PISTONES : VASTAGO
PISTON
LA MAYORIA DE LOS PISTONES SON DE ACERO 1020 RECUBIERTO CON METALIZADO (SPRAYMETAL) .
BOMBA DE SUBSUELO
VALVULA VIAJERA : ES LA QUE ESTA UBICADA EN EL PISTON Y SE LE DEBE SU NOMBRE A QUE SE MUEVE JUNTO AL PISTON.
MATERIAL DE LAS VALVULAS : FLUIDO EL MATERIAL MAS COMUNMENTE USADO ES DE ACERO 440C EL CUAL ES UNA CERRADA
ABIERTA
ALEACION CON GRADO DE RESISTENCIA AL OXIDO.
VALVULA FIJA ó DE PIE : CON UN MAYOR DIAMETRO
SIN
EMBARGO
AXISTEN
DISTINTAS
YA QUE ES LA QUE PERMITE LA ENTRADA DEL FLUIDO.
ALEACIONES QUE SON UTILIZADOS PARA CONDICIONES EXTREMAS ESTAS SON :
BOLA DE ACERO
ASIENTO DE ACERO
TUNGSTENO, COBALTO, CERAMICO, ETC.
TITANIO,
BOMBA DE SUBSUELO : DISPOSITIVO DONDE ASIENTA LA BOMBA, EFECTUANDO UN SELLO METAL – METAL ENTRE ESTA Y LA TUBERIA DE PRODUCCION. TIPOS ANCLAJES :
TIPOS DE ASIENTOS :
- ASIENTOS METALMETAL-METAL - MECANICO
- ASIENTOS DE AROS DE MONEL
- ASIENTOS DE AROS DE GOMAS.
- ASIENTOS CON SELLOS A GOMA.
SELLO Ó ANCLAJE
ENTRADA DE FLUJO
Anillo de Fricción de Bronce (Sello)
Dispositivo de Bronce o “Brocha” (Sello) Mecánico
Fricción
BOMBA DE SUBSUELO NOMENCLATURAS DE LAS BOMBAS RECIPROCANTES DE SUBSUELO
25-150-R H T M-30-5- 4
DIAMETRO EXT. DE LA CAMISÄ:
1.9 plgs 2 3/8 plgs 2 7/8 plgs 3 ½ plgs
LONGITUD NOMINAL DEL PISTON EN PIES
DIAMETRO EXT. DEL PISTON:
125 = 1 ¼¨ 150 = 1 ½¨ 175 = 1 ¾¨ 200 = 2¨ 250 = 2 ½¨ 275 = 2 ¾¨
LONGITUD DE LA EXTENSION DE LA BOMBA EN PIES
LONGITUD DEL BARRIL EN PIES
TIPO DE BOMBA :
TIPO DE CAMISA :
R =CABILLA T=TUBERIA
H =PARED GRUESA W=PARED FINA
LOCALIZACION DEL ANCLAJE : A: SUPERIOR B: INFERIOR T: INFERIOR VIAJANDO EL BARRIL
TIPO DE ANCLAJE : C: DE COPAS A PRESION M: MECANICA
BOMBAMAS DE SUBSUELO LOS TIPOS COMUNES DE BOMBAS RHA : BOMBA DE CABILLAS DE PARED GRUESA Y ANCLAJE SUPERIOR. RWA : BOMBA DE CABILLAS DE PARED FINA Y ANCLAJE SUPERIOR. RWB : BOMBA DE CABILLAS DE PARED FINA Y ANCLAJE INFERIOR. RHT: BOMBA DE CABILLAS DE PARED GRUESA, ANCLAJE INFERIOR Y DE TUBERIA VIEJERA. RWT: BOMBA DE CABILLAS DE PARED FINA, ANCLAJE INFERIOR Y TUBERIA VIAJERA. THA : BOMBAS DE TUBERIA DE PARED GRUESA Y ANCLAJE INFERIOR. CONSIDERACIONES : LAS BOMBAS DE PARED FINA SE UTILIZAN EN POZOS POCOS PROFUNDOS LAS BOMBAS DE ANCLAJE SUPERIOR SE UTILIZAN EN POZOS PRODUSTORES DE ARENA LAS BOMBAS DE PARED GRUESA SE UTILIZAN EN POZOS PROFUNDOS.
Registro Integral Cartas Dinagráficas
Propósito Estado general de la Bomba
Lineas de Carga
Condición de las Válvulas de la Bomba
Registro Sónico
Nivel Dinámico/ Estático en el Anular
Pruebas de Producción Prueba
Producción de Fluidos Hermeticidad de Tubería y Conexiones
ES UN EQUIPO EL CUAL REGISTRA EL NIVEL DEL FLUIDO QUE EXISTE ENTRE LA TUBERIA DE PRODUCCION TP Y EL REVESTIMIENTO O TR. EL OBJETIVO PRINCIPAL DEL REGISTRO SONICO, ES DETERMINAR CON LA MAYOR EXACTITUD POSIBLE EL NIVEL DE FLUIDO DINAMICO O ESTATICO DE LOS POZOS PETROLEROS.
: SE CONECTA UN DISPOSITIVO ( PISTOLA ) EN LA TR ( REVESTIDOR ) CON UNOS SENSORES EL CUAL ESTAN CONECTADOS A UN AMPLIFICADOR O REGISTRADOR . AL PRESURIZAR LA PISTOLA SE EJECUTA EL DISPARO EL CUAL GENERA UNA ONDA SONORA QUE SE PROPAGA POR EL ESPACIO ANULAR ENTRE LA TUBERIA DE PRODUCCION Y EL REVESTIDOR. LA ONDA DETECTA LOS ACOPLES DE LA TUBERIA DE PRODUCCION (T.P), ESTOS EFECTOS SON DETECTADOS ENVIADOS AL REGISTRADOR A TRAVES DE UNA SEÑAL ELECTRICA Y TRADUCIDA AL REGISTRO FISICO. Registro de Baja Frecuencia
Disparo
Registro Sónico
Botella
Registro Sónico
Deflexiones Cuellos de Tuberías
Nivel de Fluido
Registro de Alta Frecuencia
TOMA DE ECOMETRO (S)
Nivel de fluido
NIVEL DE FLUIDO
Presión En la entrada De la Bomba
Presión Estática
EFICIENCIA DE LLENADO DE LA BOMBA CARTA DINAGRAFICA ES EL REGISTRO QUE REPRESENTA LAS CARGAS INSTANTANEAS EN LA BARRA PULIDA A DIFERENTES POSICIONES DURANTE EL CICLO DE FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA. ´
A : EL PUNTO MUERTO INFERIOR Ó PUNTO DE PARTIDA. AB: REPRESENTA EL ESTIRAMIENTO DE LAS VARILLAS. BC : LLENADO DEL BARRIL. C : EL PUNTO MUERTO SUPERIOR DE LA VARILLA. CD: ESTADO ORIGINAL DE LAS VARILLAS. DA: DESPLAZAMIENTO DEL FLUIDO EN EL INTERIOR DEL BARRIL. DD: REPRESENTA EL GOLPE EN EL ENCUENTRO DE FLUIDO POR EL DESPRENDIMIENTO DE GAS.
DESCRIPCION VOLUMEN DE DE FLUIDO DESPLAZADO POR LA BOMBA Pd = 0.1166 x Dp^2 x Sp x SPM
Elongación de sarta de varillas
Fuerza o carga en barra pulida (libras) PPRL
DONDE:
WP MPRL 0
carrera 0
Pd : ES EL VOLUMEN DESPLAZADO EN BARRILES POR DIA. Dp : DIAMETRO DEL PISTON EN PLGS Sp : DESPLAZAMIENTO DE LA BOMBA EN PLGS EPM: EMBOLADA POR MINUTO.
Wrf Posición de la barra pulida (pulg.)
Fo=carga de fluido sobre el pistón Wrf=peso de la sarta en flotación
CARTA DINAGRAFICA De Superficie Efectos de Arena o solidos
Efectos de Gas Efectos de Roce Estiramiento de Varillas
CARTA DINAGRAFICA De fondo
REGISTROS DE MEDICION CARTA DINAGRAFICA De Superficie Efectos de Arena o solidos
Efectos de Gas Efectos de Roce Estiramiento de Varillas
CARTA DINAGRAFICA De fondo con Fluid Pump
REGISTROS DE MEDICION
FUNCIONAMIENTO DEL CICLO DE BOMBEO
B
Carta de fondo e ideal
A
A
B
C
C
D
D
TOMA DE CARTA DINAMOMETRICA
Cartas Dinamométrica De superficie
Cartas Dinamométrica De fondo.
TOMA DE CARTA DINAMOMETRICA
Ciclos de Bombeo
Porcentaje de max. Cargas de la varilla Pulida
PRUEBAS DE VALVULAS
PRUEBAS DE VALVULAS VIAJERA Y DE PIE DE LA BOMBA.
CONDICIONES DE BOMBEO Efecto en las Bombas
Golpe de Bomba
Interferencia de Gas
Controlador Remoto Para
Gas lock
Camisa de la Bomba Deformada Hacia fuera
Camisa de la Bomba Deformada Hacia adentro
Efecto en las Bombas
Golpe de Bomba Por Mal Espaciamiento ó Ajuste
Operación del Ancla de Gas
Mal funcionamiento del
Funcionamiento sin Ancla mecanica
CONDICIONES DE BOMBEO
Fuga Válvula viajera
Fuga Válvula de pie
CONDICIONES DE BOMBEO
Fuga Válvula viajera
Fuga Válvula de pie
CONDICIONES DE BOMBEO
Efecto de inercia
En 3D
Diagnóstico del Sistema de Bombeo Mecánico Pruebas de Producción Por Separador Descarga de Gas
A Carta o Registro
Entrada de Crudo
Nivel Alto
Nivel Bajo
Q = n * A * C * ( 24 / T ) *( 1 / G ) * ( Gamma / 100 ) Donde: Q = Tasa de Producción B / D n = No. De descargas en tiempo de prueba “T” A = Amplitud de la descarga pulg. H 2O C = Capacidad del separador = ( * d ² / 4 ) Bls / pulg. H 2O d = Diámetro interno del separador pulg. T = Tiempo de la prueba Hrs.
Descarga de Líquido
Registrador
Separador de prueba
Diagnóstico del Sistema de Bombeo Mecánico Pruebas de Producción Por Tanque Q = ( Nf – Ni ) * C * ( 24 / T ) Donde: Q = Tasa de Producción B / D Ni = Nivel inicial cms. Nf = Nivel final cms. C = Capacidad del Tanque Bls. / cms. T = Tiempo de la prueba Hrs.
Nivel Final
Nivel Inicial
TANQUE PARA LA PRUEBA
Diagnóstico del Sistema de Bombeo Mecánico Prueba de Presión
Registrador
Disco Valv. de Retención
1era. Valv. de 4” Valv. 2”
Línea de Flujo
Valv. 2” Toma Muestra
2da. Valv. de 4”
COMPLETACIONES DE BOMBEO TIPICAS Estados Mecanicos Frecuentes
VARILLAS DE PRODUCCION
FREVESTIDOR PRIMARIO
FREVESTIDOR PRIMARIO
REVESTIDOR DE PRODUCCION
REVESTIDOR DE PRODUCCION VARILLAS DE PRODUCCION
ANCLA MECANICA
ANCLA MECANICA INTERVALOS
INTERVALOS
+ VENTAJAS
- DESVENTAJAS
•El método más conocido y utilizado
•Limitado en profundidad (10 mil pies)
•Es relativamente muy eficiente, robusto y de fácil operación
•Equipo de superficie voluminoso
•Permite producir económicamente a gastos muy bajos (10 bpd o menos)
•Relativo alto costo de inversión
•Puede utilizar gas o electricidad como fuente de energía •Relativo bajo costo de mantenimiento
•Sensible a alta producción de arena •Sensible a desviación de la trayectoria del Pozo
•Adaptable a muchos tipos de terminación •Pérdida de eficiencia volumétrica con altas RGA´s •Puede manejar crudo muy viscosos •Dependiendo del tipo de terminación, •Puede manejar altas temperaturas puede requerir extracción de TP para reparación •Puede manejar altos cortes de agua
Las acciones a explorar para mejorar el rendimiento de BM en los HOYOS DESVIADOS son : Selección de trayectoria :
(“j” corta)
(“j” larga)
(“s” corta)
(“s” larga)
Consecuencia : Cople
Desgaste severo en coples de varillas.
Desgaste severo pared interna de TP
Disminución de fricción y/o incremento de área de contacto: - guías poliméricas
TP
Área de desgaste localizado
Algunos modelos de guías instaladas en FABRICA :
Mort
Stealth
*Fabricadas por Robbins & Myers
+ + Mayor resistencia a carga
- Mayor costo
Double plus
Algunos modelos de guías instaladas en FABRICA :
NEPGtm
Lotus twist-on
*Fabricadas por Oil Dynamics Inc.
*Fabricadas por Robbins & Myers
+
+ Fácil instalación en campo + Utilizan varillas estandard API + Menor costo (10-15 US$/unidad)
Ultraflow
-
- Pueden desacoplarse durante operación - Pueden deslizarse durante operación Me i dad d t rial
Ejemplo de guía con ruedas reemplazables Puede utilizarse a cualquier ángulo de inclinación.
Varillas
A Ruedas de material suave (bronce) reemplazables
A
A
A
+ + Mínima fricción posible + Cuerpo re-utilizable + Ruedas reemplazables en campo
-
TP Varillas
- Alto costo inicial - Agrega peso muerto
Varillas contínuas
Varillas API Cople
TP
Esfuerzo localizado
Esfuerzo distribuido
Ventajas y desventajas de uso de cabillas contínuas vs varillas API + + Incremento sustancial de area de - Alto costo contacto (150 veces) y vida útil (200% a - Equipo especial para instalación 400% ) de TP y varillas
Evento en el Poza Rica 370
Condiciones antes de la falla
Carta donde especifíca la falla
Superposición de la carta antes y posterior a la falla
Gráfica del registro de presión donde se refleja el instante que ocurre la falla
Software de Bombeo Mecánico
Software de Bombeo Mecánico
Software de Bombeo Mecánico
Software de Bombeo Mecánico
RESULTADOS
MUCHAS GRACIAS
ANTECEDENTE : POZO INSTALADO CON SEPARADOR DE GAS DE 2 7/8” FUNCIONANDO DESDE 1990, CON REGISTRO DINAMOMETRICO MOSTRANDO LA FORMACIÓN DE CANDADO DE GAS Y UNA SUMERGENCIA DE 650 MTS DE LA BOMBA (DIAMETRO DE LA BOMBA 1 ¾¨ ) .
ENTRADA : EL 07 DE MAYO ENTRA EQUIPO POR FALLA SUBSUPERFICIAL Y SE INSTALA UN SEPARADOR DE GAS 3 ½¨, CON EL MISMO DIAMETRO DE BOMBA Y LAS MIMAS EMBOLADAS.
CONDICION ACTUAL : SE LE TOMO UN REGISTRO DINAMOMETRICO DESPUES DE HABER INSTALADO EL POZO PARA EVALUAR EL LLENADO DE LA CARTA MOSTRANDO 96% DE EFICIENCIA DE LLENADO, LUEGO A LOS TRES DIAS SE PARO EL POZO PORQUE LA BOMBA ACHICO EL NIVEL DEL POZO.
CASO POZA RICA 391 ANTES DE INSTALACION
CASO POZA RICA 391 CARTA DEL POZO MOSTRANDO UN LLENADO DE MAS DEL 96 %. DESPUES DE INSTALACION
CALCULO DE LA IP
