BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTON GRUPO K1
BENJAMÍN ANDRÉS BARCELO MUZZA JOSE ALFONSO FLOREZ FLOREZ MERCADO RICHARD OMAR RUIZ VELASQUEZ ALBERTO ALBERTO MARIO PÉREZ VENERA
Universidad Industrial de Santander Escuela de Ingeniería de Petróleos
AGENDA INTRODUCCIÓN GENERALIDADES DEFINICIÓN PRINCIPIO FÍSICO MODELO MA MATEMÁTICO TEMÁTICO ESPECIFICACIONES Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS PRACTICAS OPERACIONALES DISEÑO – PRODUCTIVIDAD (COL 30) EVALUACIÓN FINANCIERA PROBLEMAS Y SOLUCIONES CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA
INTRODUCCIÓN PARÁMETROS •
DISPONIBILIDAD DE FUENTES DE ENERGÍA
•
CARACTERÍSTICAS DEL PETRÓLEO
•
PROFUNDIDAD
•
ÍNDICE DE PRODUCCIÓN
•
TASA MÁXIMA MÁX IMA PERMITIDA
GENERALIDADES ¿ QUE NECESITA? BASADO La ejecución de este sistema requiere de un equipo tanto en superficie como en subsuelo.
¿ PARA QUE ? En la inyección desde cabeza de pozo un fluido a alta Proporciona solución presión que en fondo a la caída de presión de un pozo. ocasiona un efecto de bombeo sobre el crudo.
PRINCIPIO FÍSICO Fluido Motriz
P1=P2
Zona descarga
=
Petróleo
La presión ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio LEY DE PASCAL
dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.
Fuente:
www.youtube.com/bombapiston
PRINCIPIO FÍSICO CARRERA DESCENDENTE
INICIO
CARRERA ASCENDENTE
FIN
INICIO
FIN
MODELAMIENTO MATEMÁTICO P1 = presión total disponible para el motor.
P2 = la presión total que debe descargar el motor.
P3 = presión que debe descargar la bomba.
P4 = presión de llenado de la bomba. (AP-AR)/(AE-AR) = proporción entre el área neta de la bomba y el área neta del motor.
ESPECIFICACIONES Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS TANQUE SEPARADOR: Contiene mezcla de los fluidos extraídos del pozo.
EQUIPOS DE SUPERFICIE
UNIDAD DE POTENCIA Motor Eléctrico. Bombas Triplex o Multiplex de alta presión. SISTEMAS DE CONTROL Regulan los fluidos. TANQUE DE FLUIDO Motriz
Fuente: Editado de Weatherford
ESPECIFICACIONES Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS FLUIDO MATRIZ ABIERTO
Aceite
SISTEMA DE FLUIDO MOTRIZ FLUIDO MATRIZ CERRADO EQUIPOS DE FONDO
TIPOS BASICOS DE COMPLETAMIENTO PARA LAS INSTALACIONES DE FONDO
BOMBAS FIJAS
BOMBAS LIBRES
Vapor
l n e d E n . ó i A c D a t T L n e . m A e Í l C p m t I e a p l a u a r c a E p . a 0 o í i 1 d ñ 0 u a 2 t p s e E m d “ o o . C l i o u d r a J a l t o c i i R e u , d Q s l . e t a c e n e J r o i c a o c l a l i p i V T N a . c i n a o c n c u i J l e t , u l i e á r o s d u i P o H l a H e e o u d e c s o b E . d m a o ” n c B ó i f i i d e c o d c u M d : o o r e i p t c o n i v r t e r
INSTALACIONES DE SUPERFICIE DEL BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTON Tanque de almacenamiento del fluido motriz o de potencia: Sistema de tanque al cual retorna el fluido motriz mezclado con el de producción. Máquina Motriz Fuente potencia del sistema.
de Fuente: Weatherford
Bomba de Superficie Puede ser una bomba triplex o multiplex de alta presión, diseñada para manejar altos caballos de fuerza. Fuente:http://www.jerehe.com/spain/products/100 72210183365.shtm
INSTALACIONES DE SUPERFICIE DEL BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTÓN Líneas de Conducción: Diseñadas para soportar altas presiones y temperaturas de operación. Estación de control de inyección: Reguladores para control individual de presión y caudal.
Fuente: Editado de Weatherford
ESPECIFICACIONES l n e d E n . ó i A c D a t T n L e . m A e Í l C p m I t e a p l a u a r c a E p . o a 0 i í 1 d ñ 0 u a 2 t p s e E m d “ o o . C l i o u d a J r l a o t c i i R e u d , Q s l . e a c t e n e r J o i c a o c l a l i p i V T N a . c i n a o c n u i J l c e t , u l i á e r o s d u i P o H l a H e e o u d e c s o b E . d m a o ” n c i B ó f i i d e c o d c u d M o : o r e i p t i c n v o r e r t u e e
••TIPO TIPO
E:D:LaExtensión bomba TipodeE es la una "bomba libre" de doble bomba tipoTiene B porlosla pasajes adición •TIPO A: efecto, de alto volumen. El TIPO Está diseñada •de un B: segundo pistón de de fluido motriz internos a la diseño dey “bomba la cilindro bomba Tipo E como una para libre” motor para bomba, esto hace que sean permite larga y utilizar eluna conjunto delcualquier agujero aumentar el carrera desplazamiento aplicables a lenta, que del aumenta así la fondo pozo para el del motor. instalación pero tienen válvula del motor y la vida de pasaje de en los fluidos que son Extiende la profundidad dey •la limitación su capacidad válvula de producción, externos a la bomba. la desplazamiento. unacapacidad relación de de extracción compresióno permite una presión de alta que elimina virtualmente operación reducida. el atasco de gas.
DIMENSIONES ESPECIFICACIONES DE BOMBAS
TIPO PISTON
Fuente: Watherford
KOBE
DIMENSIONES ESPECIFICACIONES DE BOMBAS
TIPO PISTON
Fuente: Watherford
NATIONAL OIL MASTER
DIMENSIONES ESPECIFICACIONES DE BOMBAS
TIPO PISTON
GUIBERSON
PRÁCTICAS OPERACIONALES
DISEÑO
CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN
= + 1
+ 2
IPR COL 30 1400
Pwf (psi) 0,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00 650,00 700,00 800,00 830,00 850,00 900,00 1000,00 1100,00 1150,00
Qo (Stb/day) 52,50 53,87 54,19 53,47 51,70 48,89 42,72 40,14 34,20 32,22 30,84 27,22 19,19 10,12 5,19
1200
1000
) i s 800 P ( f w600 P
Inflow
400
200
0 0
10
20
30
40
50
60
Q (BPD) Fuente:
Autores
ANÁLISIS NODAL EN FONDO DE POZO 2000
2000
1800
1800
1600
1600
1400
1400
) i 1200 s P ( 1000 f w P 800
) i 1200 s P ( 1000 f w P 800
600
600
400
400
200
200
0 0
10
20
30
40
Q (BPD)
Sin SLA
50
60
70
0 0
10
20
30
40
Q (BPD)
Con SLA
50
60
70
ANÁLISIS NODAL EN CABEZA DE POZO 120
120
100
100
80
80
) i s P ( 60 h w P
) i s P ( 60 h w P
40
40
20
20
0
0
5
10
15
Q (BPD)
Sin SLA
20
25
30
0 0
5
10
15
Q (BPD)
Con SLA
20
25
30
ANÁLISIS NODAL EN EL SEPARADOR 30
30
25
25
20
20
) i s P ( 15 h w P
) i s P ( 15 h w P
10
10
5
5
0 0
2
4
6
Q (BPD)
Sin SLA
8
10
12
0 0
2
4
6
Q (BPD)
Con SLA
8
10
12
ANÁLISIS NODAL Psep: 20 psi Q: 5,6 BPD
Ø lf: 2 in
Pwh:56 Psi Q: 16,2 BPD
L lf: 6500 ft
ØTbg: 2- 7/8 in LTbg: 2712 ft
Pwf
Pwf: 960 Psi Q: 24 BPD
PR
CURVAS DE DECLINACIÓN Curva de Declinacion 6
5
4 ) D P3 B ( Q
Np Incremental
Con SLA Sin SLA
Np Total
2
1
0
0
= −
1
2
3
4
5
6
7
8
Tiempo (meses)
9 10 11 12 13
EVALUACIÓN FINANCIERA Relación Costo beneficio: 0,208943816 ROI: -0,77904566 TIR: -0,919334
t (meses)
q (Con SLA)
1
5,35681348
2
5,12418761
3
4,9016638
4
4,68880334
5
4,48518659
6
4,29041214
7
4,10409599
8
3,92587084
9
3,75538533
10
3,59230335
11
3,43630339
12
3,28707791
Qw
Qg
Producción mensual de Produccion Mensual Lifting Aceite Lifting Agua aceite de Agua
Produccion Mensual de Gas
Lifting Gas
0,04617943
3241,9703
160,7044043
4017,61011
1,385382851
0,83122971
97,25910901
19,4518218
0,04417403
3101,18396
153,7256284
3843,14071
1,325220987
0,79513259
93,03551891
18,6071038
0,04225572
2966,51144
147,0499139
3676,24785
1,267671722
0,76060303
88,99534313
17,7990686
0,04042072
2837,68722
140,6641001
3516,6025
1,212621601
0,72757296
85,1306167
17,0261233
0,0386654
2714,45735
134,5555977
3363,88994
1,159962096
0,69597726
81,4337205
16,2867441
0,03698631
2596,57888
128,7123641
3217,8091
1,10958939
0,66575363
77,89736634
15,5794733
0,03538014
2483,81942
123,1228798
3078,07199
1,061404179
0,63684251
74,51458247
14,9029165
0,03384372
2375,95666
117,7761253
2944,40313
1,015311466
0,60918688
71,27869993
14,25574
0,03237401
2272,77798
112,6615599
2816,539
0,971220383
0,58273223
68,18333936
13,6366679
0,03096813
2174,07995
107,7691004
2694,22751
0,929044006
0,5574264
65,22239842
13,0444797
0,02962331
2079,66799
103,0891017
2577,22754
0,888699188
0,53321951
62,3900398
12,478008
0,02833688
1989,35599
98,61233739
2465,30843
0,850106391
0,51006383
59,68067965
11,9361359
Total Anual:
38211,0778
7,90574056
185,004283
EVALUACIÓN FINANCIERA Pay Back 400000 350000
Ingresos Mensuales Ingresos - Regalias Lifting Cost Total
Flujo de Caja
VPN
Pay back
300000 250000
12052,8303
9642,26426
4037,89316
8014,93716
7939,59994
337060,4
150000
11529,4221
9223,5377
3862,54295
7666,87918
7523,42534
329536,975
100000
11028,7435
8822,99483
3694,80752
7333,93602
7129,06561
322407,909
10549,8075
8439,84601
3534,3562
7015,45131
6755,37725
315652,532
10091,6698
8073,33586
3380,87266
6710,79716
6401,27674
309251,255
9653,42731
7722,74185
3234,05433
6419,37298
6065,73731
303185,518
9234,21598
7387,37279
3093,61175
6140,60423
5747,78605
297437,732
8833,2094
7066,56752
2959,26806
5873,94134
5446,50103
291991,231
8449,61699
6759,69359
2830,7584
5618,85859
5161,00863
286830,222
8082,68253
6466,14603
2707,82942
5374,85312
4890,48106
281939,741
7731,68263
6185,3461
2590,23877
5141,44386
4634,13389
277305,607
7395,9253
5916,74024
2477,75463
4918,17067
4391,22381
272914,383
76229,2456
72085,6167
200000
50000 0 0
2
4
6
8
10
Flujo de Caja 50000 0 -50000 -100000 -150000
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
12
-200000 -250000 -300000 -350000
PROBLEMAS Y SOLUCIONES INDICACIÓN
CAUSA
SOLUCIÓN
Incremento repentino en la Acumulación de parafina u Efectuar limpieza con presión de operación con obstrucción en la línea de solvente en línea inyección de fluido motriz fluido motriz Falla en la tubería de Chequear tubería Repentina disminución de producción producción presión de operación-fluido Recuperar bomba motriz Daños en sellos subsuelo y reparar
de de
Sin incremento de producción Cambio de condiciones Efectuar toma de presión cuando la presión de fondo y rediseñar bomba fluyentes en pozo operación aumenta Caída de condiciones normales
Cambio de condiciones Efectuar toma de presión producción – fluyentes en pozo. fondo y rediseñar bomba de superficie Recuperar bomba de Daño en garganta o difusor subsuelo y reparar
CARACTERÍSTICAS BHTP CARACTERÍSTICAS PARA BOMBEO HIDRÁULICO TIPO PISTÓN RANGOS No VARIABLES Bueno Optimo Aplicable N° de pozos >2 1 a 50 y Tasa de producción >15000 1501 a 101 a 600 (BPD) 3000 Profundidad del 1 a 2000 y 7501 a 12001 a pozo(ft) >20000 10000 15000 Tamaño de casing (in >9 5/8 5 1/2 2 3/8 ID) Grado de inclinación con respecto a la 0 a 10 vertical (°) Temperatura (°F) >600 71 a 150 Pwf (psi) 51 a 100 301 a 800
CARACTERÍSTICAS DE LAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS PARA BHTP RANGOS VARIABLES No Aplicable Bueno Optimo BSW 21 a 35 0.1 a 10 Contenido de arena >150 11 a 70 0a2 abrasiva (ppm) GOR (scf/stb) >500 121 a 220 0 a 30 Presencia de contaminantes
Leve
Nula
CONCLUSIONES El equipo se puede utilizar con ventajas en pozos profundos y aún en pozos superficiales con grandes ratas.
Se ha demostrado que la implementación de el sistema de levantamiento artificial de bombeo Hidráulico tipo pistón, incrementa la producción del pozo, sin embargo al observar los parámetros de evaluación financiera se determina que la producción incremental no es la suficiente para cubrir el dinero invertido en un año El sistema de bombeo hidráulico de tipo pistón es una opción eficiente para la producción en yacimientos bajo las condiciones especificadas anteriormente, con la posibilidad de mantenimientos reducidos, control de producción desde superficie, y producción de gas.
BIBLIOGRAFÍA
THE HYDRAULIC PUMP. DEAN E., Application Engineer. American Broke Shoe Company. Columbus 16, Ohio.
INTRODUCTION TO HYDRAULIC PUMPING. P.W. Wilsom. 1976 by Kobe, INC. California.
HYDRAULIC PUMPING SYSTEMS. Weatherford. Disponible en: http://www.weatherford.com/weatherford/groups/web/documents/weatherfordcorp/WFT 007483.pdf
EVALUACIÓN TÉCNICA DE LAS ESTRATEGIAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL IMPLEMENTADAS EN CAMPOS MADUROS. DISEÑO DE UNA HERRAMIENTA SOFTWARE DE SELECCIÓN. MUÑOZ Álvaro y TORRES Edgar. Universidad Industrial de Santander. Tesis 2007.
Datos Campo Escuela Colorado
