EMBOLO VIAJERO ÉMBOLO VIAJERO Definición Mecanismo metálico de forma cilíndrica alargada, también de forma anillada, que viaja a través de o dentro de las tuberías.
Objetivos del Pistón o Émbolo Viajero o
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Remover y/o desplazar los fluidos hacia la superficie, minimizando el retroceso de los mismos. Actuar como una interface entre la columna líquida elevando el gas. Conservar el tubo libre de sales, carbonatos, cascajos o partículas de corrosión y parafinas acumuladas. Incrementar la producción de gas por la continua remoción de todos los líquidos.
CLASES DE PISTONES Pistón sólido Pistón de barra sólida con orificios Pistón de cepillo Pistón de carcaza ajustable Pistón de anillos Pistón serpentino
Tipos de Pistones o Émbolos Viajeros Hay cinco tipos principales de pistones o o o o o
Pistón sólido De raspado De metal acojinado De lavado Flexible
Pistón sólido El pistón sólido es un cilindro de acero sólido con un liso o rayado en la superficie pasando gas alrededor del pistón, durante este trayecto ascendente debería tener una gran velocidad que el pistón y líquido resistente. El gas pasando el pistón lava la tubería limpiando líquidos y evitando al máximo que el líquido regrese.
Pistón raspado (cepillado) Un pistón de raspado consta de un mandril y un segmento de raspado (cepillo) que puede o no ser sustituible, el segmento raspado es sobremedido con respecto al diámetro interno de la tubería, que se usan particularmente en esta característica crea el mecanismo sellador. Los pistones de raspado son artículos particulares para pozos que sufren el retroceso del fluido por arena o imperfecciones de la tubería.
Metal acojinado El pistón de metal acojinado tiene varias actividades sueltas, este pistón puede tener uno o varios trenes de empaques concéntricos de acojinado, pero este bastidor es arreglado en varios patrones.
De lavado y flexible Alcances al Utilizar el Pistón o Émbolo Viajero Se incrementa la producción de líquidos Se incrementa la producción de gas Reduce la inyección de gas en pozos de bombeo neumático intermitente Elimina la acumulación de parafinas y otras incrustaciones Reduce las intervenciones con unidad de aceite caliente y tubería flexible. Reduce la producción diferida Permite mantener la sarta de tubería limpia (libre)
Componentes Superficiales Lubricador Sensor magnético Válvula motora de producción Válvula motora de inyección Controlador Drip Pot de 2”
Lubricador Receptor y sujetador del émbolo viajero, contiene un resorte que absorbe la llegada del émbolo a la superficie. o o
Usado para inspeccionar el pistón, para alojar el receptor y el sensor Acondicionado con un resorte, con tapa removible que absorbe el impacto del pistón a su llegada a la superficie
Sensor magnético Detecta la llegada del émbolo viajero al lubricador y manda la señal al controlador. La señal de llegada es esencial para que el controlador proceda a continuar con las instrucciones programadas.
Válvula motora de producción (válvula de vacío) Controla el paso de líquidos y gases provenientes de la formación. Permite o interrumpe el flujo de los mismos cuando el tiempo preprogramado ha transcurrido, lo anterior permite el descenso del émbolo viajero manteniendo ciclos uniformes.
Válvula motora de inyección Ésta se instala en el caso de que el pozo tenga inyección de gas (B.N.I.), controla la inyección de gas.
Controlador Coordina la apertura y cierre de las válvulas motoras, detecta la llegada del émbolo viajero, es un dispositivo de almacenamiento continuo de datos sobre: o o o
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Presiones Ciclos de operación Tiempos de apertura y cierre de las válvulas de producción e inyección y viajes completos del émbolo Diseñado para proporcionar un mejor registro del pozo para ayudar al personal de campo a incrementar la producción minimizando los costos por el tiempo requerido para acudir a las localizaciones Fácilmente programado: diseñado con simplicidad y fiabilidad en memoria Despliegue en pantalla del estado actual del sistema
Programable de acuerdo a las necesidades de operación, comunicación y recolección en el lugar de instalación o de manera remota. Es autosuficiente, tiene baterías de 6 ½ volts alimentadas continuamente por un panel solar, diseñado para operar a la intemperie.
Drip Pot de 2” (tanque de goteo) Dispositivo en el cual se atrapan los condensados que genera el suministro de gas evitando que éstos lleguen al controlador, un plato deflector provoca que la condensación se licúe y se escurra al fondo del recipiente. Los líquidos son drenados por medio de una válvula de mariposa que se monta sobre la válvula motora. Regula el suministro a 35 lbs/plg2 para el controlador
Panel solar Accesorio opcional que conserva las baterías en la actuación de las crestas para un funcionamiento confiable.
Componentes Subsuperficiales Ancla Resorte Émbolo (raspador, de almohadillas expandibles o centroidas)
Ancla El ancla es el asiento de soporte del resorte amortiguador de fondo, determina la profundidad máxima que podrá alcanzar el émbolo viajero. Una vez colocado el ancla se deja caer el resorte desde la superficie, el resorte de fondo amortigua la llegada del émbolo viajero evitando con esto el desgaste a corto plazo del ancla y del émbolo, el resorte desciende y se detiene en el ancla quedando sujetado por medio de una camisa de agarre colocada en su extremo inferior, la cual se asegura a la cabeza del ancla.
Después de haber colocado el ancla y el resorte, se deja caer desde la superficie el émbolo viajero. El sistema empieza a operar con los parámetros preestablecidos y después se procede a optimizar.
Émbolo o Pistón Viajero Este sistema consiste en incorporar un émbolo que se desplaza por toda la sarta de tubería en forma cíclica, se utiliza en los siguientes casos: o
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Pozos donde se tiene una alta relación gas-aceite (R.G.A.) y la descarga no es uniforme. En pozos productores de gas, para desalojar líquidos acumulados en el fondo del pozo. En pozos de bombeo neumático, para reducir el escurrimiento (resbalamiento) de los líquidos. En pozos fluyentes de aceite o gas, para mantener la tubería de producción libre de parafinas e incrustaciones.
Al utilizarlo con bombeo neumático el émbolo funciona como interfase entre el gas de inyección y el líquido que se produce.
Con el émbolo viajero, el flujo de gas es posible solamente entre las paredes del tubo y el diámetro exterior del émbolo, la presión abajo del émbolo viajero debe ser mayor que la presión creada por la columna de líquidos. La pequeña cantidad de gas que sobrepasa el émbolo viajero fluye por el espacio anular y actúa como bloqueador que minimiza la tendencia del líquido a escurrirse (resbalarse). La eliminación de la penetración del gas en el centro de la columna de líquidos y la minimización del escurrimiento de los mismos, hace que el émbolo viajero sea el sistema de producción intermitente más eficiente. Es importante hacer notar las condiciones que deben tenerse antes de instalar un émbolo viajero, tales como: o o o o o o
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Uniformidad en la sarta de tubería Sarta sin fisuras Sarta libre de restricciones Válvulas de fondo calibradas (V. de B.N.) Contrapresión baja en la línea de escurrimiento (L.D.) La velocidad del émbolo debe ser mayor de 500 pie/min pero menor de 1,000 pies/min La relación gas líquido mayor a 1,600 a 400 pie3/bl
Beneficios que se Obtienen al Instalar el Pistón o Émbolo Viajero o o o o o o o o
Maximiza la producción Minimiza pozos y cierre de pozos Baja el costo de operación Da mayor vida al pozo Optimiza la producción Tiempos de bombeo utilizado en problemas de pozos Los pozos incrementan su eficiencia de limpieza Los pozos producen más que disminuir
En las fases tempranas de la vida del pozo, la carga líquida no es usualmente un problema. Cuando las proporciones son altas, los líquidos simplemente son arrastrados a través de la tubería con la gran velocidad del gas, más adelante, cuando la presión baja, la proporción diaria disminuye gradualmente, hasta que alcanza una velocidad crítica, provocando que los líquidos más pesados no salgan a la superficie y empiezan a regresar al fondo, ejerciendo presión atrás en la formación cargando el fondo del pozo.
Operación del plunger lift (pistón de levante) Un sistema plunger lift (pistón de levante) es un método eficaz de bajo costo para la descarga de gas y la producción de aceite en pozos en gran proporción sin interrumpir la producción. En funcionamiento, el pistón viaja al fondo del pozo donde el fluido es recogido por el mismo, actúa como un cepillo que trae a la superficie todo lo que quita, removiendo todos los líquidos que se encuentran en la tubería, también conserva la tubería libre de parafina, sal o aumenta el balance. El levantamiento del fluido previene alguna carga e impide que el pozo muera. Con la contínua remoción de todos los líquidos que se produjeron, hay menos peso de fluidos en la formación y causa una productividad mayor del pozo, este sistema usa la propia energía del pozo y no se requiere hacer un gasto adicional, el pistón de levante opera con costos, en promedio, no muy gravosos y hace producir los pozos que se podrían considerar agotados.
Aplicación Pozos que muestran cualquiera o todas las características productoras siguientes, deben ser considerados como para a utilizar émbolo viajero o pistón de levante. Pozos donde la presión es baja hacia la atmósfera y se requiere restaurar la producción. La formación de gas y líquido es en proporción por lo menos de 400 pies cúbicos de gas por barril por 1000 pies a levantar. Cabezal de pozo cerrado con una presión por lo menos de 1.5 multiplicado por la línea de producción. Pozos en ciclos de producción con proporciones de decrecientes. Pozos con problemas de parafina, sal, carbonato de calcio y partículas corrosivas. Pozos fuertemente desviados. • Pozos remotos. Pozos marginales que usan una unidad de bombeo.
Ventajas en su Aplicación Bajo costo de mantenimiento Aumento de la eficiencia de producción del pozo Fácil instalación cuando existe un niple de asiento o tubo niple en el fondo Reduce parafinas y el gasto de aceite caliente No requiere energía externa (gasto) Más producción (aumenta) de los pozos agotados Reemplaza unidades de bombeo en la mayoría de los pozos de gas Retarda los pozos en decadencia Extiende la vida del pozo.
Pistón de barra sólida (sólido) El pistón sólido y el pistón de barra sólido con orificios, son pistones económicos, de bajo mantenimiento y resistentes, ellos están disponibles en acero templado, acero con tratamientos térmicos y acero inoxidable, cualquiera de estos pistones pueden ser ahuecados para hacerlos más ligeros, también se fabrican pistones sólidos con polímeros reemplazables o mangos de teflón. El pistón de barra es económico pero tiene disminuido su rango de eficiencia por lo que se recomienda su uso cuando se tienen pozos con rangos más altos de gas en proporción al aceite, es una buena opción para pozos que producen residuos de óxido, sal o parafinas. El pistón de barra cuenta con una válvula de paso asimismo está disponible, la cual permite el paso del fluido a través de ésta durante el viaje de regreso al resorte amortiguador de choque. El paso se cierra, cuando el pistón alcanza el fondo, esta característica optimiza. El tiempo de viaje del pistón en pozos de líquidos altos. Características de diseño: o o o o
Económico Bajo mantenimiento Cuello de pesca de acuerdo a la norma API Disponible en acero inoxidable
Pistón de cepillo El pistón de cepillo tiene una espiral incrustada, una sección de cepillo de nylon flexible la cual es sobremedida, así al impregnarse produce un excelente sello con el tubo. La flexibilidad del cepillo permite al pistón viajar, a pesar de la presencia de arena, carbón puro o irregularidades en la batería. El pistón de cepillo es totalmente práctico para el uso en campo, ya que la sección de cepillo puede ser reemplazado en minutos, minimizando tiempos muertos. Características de diseño: o o o o o o o o
Alta eficiencia Uso prolongado Utilizable en campo Cuello de pesca de acuerdo a la norma API Bloque de bola a anillo Disponible en acero inoxidable Disponible para levantar gas Disponible con cepillos de bronce o acero inoxidable
Pistón de carcazas ajustable El pistón de carcazas ajustables tiene tres resortes de carga insertados en cada sección de carcazas, el diseño de carcazas asegura que éstas se expandan y se contraigan para compensar cualquier irregularidad dentro de la tubería, de esta manera se produce un sello por una fricción ajustada. Este extraordinario diseño, prolonga la duración debido a la capacidad de la carcaza para extenderse por si misma; cuando está operando, se tiene la opción de elegir el pistón de una, dos o tres secciones dependiendo de la eficiencia necesitada en su aplicación, la mejor aplicación para un pistón de carcazas ajustable es en pozos marginales o pozos que producen agua condensada o aceites ligeros. Se cuenta también con una válvula de paso, la cual permite el flujo a través de ella durante el viaje de regreso al resorte amortiguador de choque, esta característica optimiza el tiempo de viaje del pistón. El diseño de bloqueo de bola y anillos asegura que el pistón no pueda desprenderse aun cuando se coloquen sueltos. Características de diseño: o o o o o o
Alta eficiencia Uso prolongado Utilizable en campo Cuello de pesca de acuerdo a la norma API Bloque de bola y anillo Disponible en acero inoxidable
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Disponible para levante de gas
Pistón de Anillos También conocido como Pistón lavable de anillos móviles, tiene 21 anillos intercambiables, el contacto continuo de los anillos intercambiables con la pared de la tubería produce un sellado muy efectivo, esta acción de limpieza asegura que todo se elimine (sal, parafina) de la pared de la tubería antes de que se endurezca. El método de tratamiento térmico, asegura su uso por largo tiempo y garantiza su resistencia contra rotura y aplastamiento.
Pistón Serpentino A esta clase de pistón también se le conoce como Pistón para uso con rollo de tubería flexible.
El nuevo pistón serpentino trabaja en aplicaciones donde otros no, este mandril flexible está diseñado para superar los problemas relacionados con el uso de pistones rígidos con la tubería de rollo y pozo direccionales, el diseño con un mandril de acero inoxidable le permite al pistón doblar como un dispositivo para acomodarse a cualquier curvatura del tubo, además, los pistones flexibles no han mostrado ninguna tendencia a romperse dentro de altas velocidades de gas relacionados con los diámetros pequeños de la tubería del rollo (flexible). Sorprendentemente los pistones serpentinos también han mostrado excelentes resultados en tubería convencional. Los pistones de carcazas ajustables de anillos y cepillos los podemos encontrar en las siguientes medidas 1”, 1 ¼”, 1 ½”, 2 1/16”, 2 3/8” y 2 7/8”
Características de diseño: Mandril flexible o o o o o o o
Alta eficiencia Disponible en cualquier longitud Mandril cargado con resorte Bajo mantenimiento Material con tratamiento térmico Disponible en acero inoxidable Económico
Equipamento en la Cabeza del Pozo, Instalación, Lubricador y Sensor de llegada El lubricador es montado en la cabeza del pozo (árbol de válvulas), la función del lubricador es ayudar en la introducción del pistón, para la inspección o revisión y para alojar el sensor y el receptor del pistón (catcher). La tapa móvil contiene un resorte de trabajo mecánico extra pesado y un plato de golpe para absorber el impacto del pistón; puede haber lubricadores en medidas de 1”, 1 1/8”, 1 ½”, 2 1/16”, 2 3/8”, 2 7/8”, y 3 ½” con diversas medidas de rosca estándar o métricas. Los lubricadores están disponibles con ambos, salida doble o sencilla de flujo, uno de doble flujo es recomendado para aplicaciones en donde se producen altos volúmenes de gas y aceite. Esto ayuda a eliminar congelaciones y parafinas formadas alrededor del pistón. Características de diseño: o o o o o o o o
2 piezas superiores con resortes reemplazables Apretado manual con sello de O’ring Fácil remoción del pistón Rosca estándar 8 RD API Salida de flujo amplio diseñado para paso de diversas partículas 3,500 lbs/plg2 de trabajo Auto receptor disponible Disponible para H2S Suministra el más alto nivel de sellado mecánico cuando es apropiado al tamaño (medida)
Fluctuación de lavado El pistón de fluctuación de lavado es designado para mantener la tubería libre de parafina, sal y óxidos. Construido de anillos metálicos movedizos o lavado montado a lo largo de un mandril sólido. El lavado limpia la tubería removiendo el producto no deseado antes de que éste se cristalice.
Flexible Nuevo en el campo, fabricado para pozos desviados y aplicaciones con tuberías flexibles, son pistones construidos con un mandril flexible, copa articulada metálica, acojinada y raspada, son confiables debido a sus características de diseño, se le encuentra en medidas de ¾” a 2 7/8”. Varias veces un pistón flexible correría en una tubería estándar atada que tiene curvas o estrecheces, evitando jaloneos en la tubería. En adición todos los pistones rígidos pueden ser adquiridos con mecanismos desviados, aumentando caídas rápidas de pistones. Esta característica puede ser beneficiada en pozos que requieren varios ciclos diariamente.
