APLICACIÓN DE DINAMOMETROS EN EL BOMBEO MECANICO INTRODUCCION El bombe ombeo o mecá mecán nico ico es el método método de de producción primar primaria ia median mediante te eleva elevació ción n artificial del fluido que se encuentra en el pozo y que por falta de energía no puede surgir a superficie. Es uno de los métodos métodos más más utilizados a nivel mundial (80!0"#. $onsiste en una bomba de subsuelo de acción acción reciprocante reciprocante que es abastecida con energía transmitida a través de una sarta de varillas (cabillas#. %a energía proviene de un motor eléctrico eléctrico o de combustión combustión interna& interna& la cual moviliza a una unidad de superficie mediante un sistema sistema de de engrana'e y correas& el mismo requiere de un inamómetro para poder medir las fuerzas que se aplican.
OBJETIVO )btener información relevante acerca de los dinamómetros y su aplicación en el bombeo mecánico.
DESARROLLO *+,-)-E/) e deno denomi mina na dina dinamó móme metr tro o a un inst instru rume ment nto o util utiliz izad ado o para para medi medirr fuer fuerza zas. s. El dinamómetro tradicional& inventado por *saac +e1ton& basa su funcionamiento en la elongación de un resorte que sigue la ley de 2oo3e en el rango de medición. ,l igual que una báscula con muelle elástico& es una balanza de resorte& pero no debe confundirse con una balanza de platillos (instrumento utilizado para comparar masas#. En el caso del bombeo mecánico& un dinamómetro es un indicador de peso que registra la carga sobre la varilla pulida y la respectiva posición de la misma4 ambos registros se toman con respecto al tiempo. $on este tipo de graficas se toman los dato datoss corre corresp spon ondi dien ente tess a una una carg carga a dina dinamo momé métri trica ca supe superf rfic icia ial&l& la cual cual debe debe inte interp rpre reta tars rse e para para obte obtene nerr una una cart carta a dina dinamo momé métr tric ica a de la bomb bomba a que que permi permita ta diagnosticar el comportamiento del apare'o mecánico.
5ara una prueba dinamométrica en campo& es necesario conocer información relevante como6
*nstalación del equipo.
2istoria operativa del pozo.
$ondiciones del yacimiento.
5ruebas de fluidos de producción.
7elocidad de bombeo.
*+,-)-E/) E%E$/)+*$) e a desarrollado después de un estudio cuidadoso de los requisitos de un campo petrolífero. /egistra la carga de la barra lisa carga instantánea a través del ciclo de funcionamiento de una unidad de bombeo. Este es el dinamómetro que se aplica en el bombeo mecánica debido al soporte de cargas que tiene. *+,9/,-, Es un instrumento indispensable cuando se utiliza bombeo mecánico como levantamiento artificial. :ste registra y mide en forma continua las cargas y
las
deformaciones que soporta el vástago pulido y como resultado muestra las cartas dinamométricas correspondientes que deben ser interpretadas para determinar los problemas que e;isten en el fondo del pozo y dar las soluciones pertinentes. El gráfico final representa la $arga vs. $arrera y se obtiene conociendo la carrera correspondiente del vástago del balancín.
$,/, *+,-)-E/*$, i consideramos la sarta rígida& esto es& si al aplicarle una carga no se estira& como si estuviera el vástago directamente conectado con el pistón de la bomba& se obtendría un gráfico como el de la figura <.
2
3
W1
W2
4
1
PM1
PM2
Figura 1. Carta dinamm!tri"a id#a$ uponiendo que la columna de la tubería de producción está llena y la bomba de subsuelo posee está sumergida se analiza lo siguiente6
Punt 1% =na vez que se inicia el movimiento ascendente del vástago pulido& se cierra la válvula via'era y toda la carga del fluido que estaba sobre la válvula fi'a& está aora soportada por las varillas y el vástago. ,ntes de iniciar el movimiento& la carga sobre el vástago era ><& es decir& el peso de las varillas sumergidas en líquido. =n instante después& cerrada la válvula via'era (7#& la carga en el vástago será el peso de las varillas más el peso del líquido& es decir >?.
Punt &% $ompleta su carrera transportando el fluido de una longitud de carrera a un valor constante de carga.
Punt'% $ompleta el aparato su carrera de ascenso& llegando al punto muerto superior y teniendo todavía la carga de varillas más la carga de líquido. =n instante después& cuando el vástago apenas inicia su descenso& se cierra la válvula fi'a (7#.
En este momento se transfiere la carga del
líquido al tubing& quedando sobre el
vástago solamente la carga de varillas (><#.
Punt (% $ompleta su carrera descendente del vástago& impulsando el pistón de la bomba acia aba'o y completando el ciclo en el punto <. El peso de las varillas es >< y el peso del líquido es >?><@>f. El traba'o que realiza el aparato es ,?AB y el que realiza la bomba es6 <?AC. %a diferencia entre la primera y segunda carrera se debe al traba'o necesario para mover las varilla ado que las varillas no son rígidas& como son elásticas se estiran& parte de la carrera ascendente se ocupará en estirar las varillas& sin elevar el pistón
de la
bomba. uperada la deformación elástica& comenzará a moverse el pistón (punto ?D figura ?#. ,lgo similar ocurrirá con el punto C. $errada la válvula fi'a el pistón no comenzará a moverse inmediatamente& sino que parte de la carrera se ocupará en acortar las varillas y el punto C& pasará a ocupar el lugar CD y el pistón recién empezará a moverse. Es decir& que del ciclo original <?AC& se pasa al <?DACD donde se puede observar que el traba'o de la bomba es menor& no obstante el del aparato es casi el mismo que antes. Esto no indica que la eficiencia mecánica del sistema a disminuido.
2
2’
3
W2
4 1
4’
W1 PM
PM
1
2
Figura &. Carta dinamm!tri"a "n)id#rand #*#"t) d# a"#$#rad ,demás tendremos que las válvulas nunca accionan instantáneamente& demandando un cierto tiempo para cerrarse. 5or lo que el gráfico de la figura <0 se transforma en el gráfico de la figura A.
Figura '. Carta dinamm!tri"a "n)id#rand a""i+n d# $a) ,-$,u$a) , esto ay que agregarle que siempre dentro de la bomba abrá una cierta cantidad de gas libre que impedirá que la válvula via'era se abra instantáneamente& siendo necesario llegar a la presión de disolución del gas del petróleo& dentro de la bomba& para que aquella se abra y la .7. se cierre& en la carrera descendente& obteniéndose aora un gráfico como el de la figura C.
3
2 W2
W1
1
4
Figura (. Carta dinamm!tri"a "n)id#rand #*#"t) d# r#)i+n d# ga) +otemos que el má;imo impulso que se imprime a la sarta de varillas es cuando el vástago inicia su carrera ascendente. Esto aumentará la carga en el punto ? (figura A# por efecto de la inercia producida por la aceleración del aparato de bombeo que actFa de acuerdo a la siguiente relación6
a max
r = W ∗ r ∗ 1+ 2
1
,lgo similar ocurre cuando el vástago está en su punto muerto superior e inicia su carrera descendente. En este momento& la aceleración es acia aba'o& por lo que ará disminuir la carga en el punto C. e este modo& obtendremos un gráfico como el de la figura G que representa más o menos un diagrama real.
2
Wmax W2
3
1
W1
4 Wmin
PM
PM
Figura /. R#r#)#nta"i+n d# diagrama r#a$
,ora los valores topes de las cargas graficadas& esto es& lo que antes era >< y >? no son más las cargas de las varillas y el fluido respectivamente& sino que estas cargas topes se ven afectadas por el efecto de impulsos y pasan a serán >mín. y >má;. segFn corresponde.
=) H 5/)B%E-, E $,/, *+,-)-:/*$,. e a determinado que la toma de cartas dinamométricas es Ftil para detectar los problemas que e;isten en el campo cuando el sistema de bombeo mecánico no produce y también para encontrar las posibles soluciones. e tiene como problemas más frecuentes6 5érdida de fluido por las válvulas. 5érdida por tubería de producción o tubing roto. 7arillas rotas. Bomba embastonada por presencia de escala
9olpe de fluido. 9olpe de 9as. Bloqueo de la bomba por gas o candado de gas.
CONCLUSIONES =n dinamómetro es un indicador de peso que registra la carga sobre la varilla pulida y la respectiva posición de la misma4 ambos registros se toman con respecto al tiempo. En base a estos registros se obtienen las cartas dinamométricas. 5ara una prueba con dinamómetro es importante conocer las cualidades del pozo& y características del equipo de bombeo& así también de la producción. El dinamómetro que se aplica es de tipo eléctrico debido a que se a confirmado su confiabilidad en base a pruebas e;austivas.
%os problemas que se pueden identificar en base a cartas dinamometricas son6 5érdida de fluido por las válvulas. 5érdida por tubería de producción o tubing roto. 7arillas rotas. Bomba embastonada por presencia de escala 9olpe de fluido. 9olpe de 9as. Bloqueo de la bomba por gas o candado de gas.
BIBLIO0RAFIA ttps6IIes.scribd.comIdocI
ttp6IIrepositorio.uis.edu.coI'spuiIbitstreamI
