Sistemas artificiales de producción
Bombeo Neumático por flujo continuo
empieza a levantar y desplazar el aceite, reduce la densidad del fluido fluyente y se reduce mas el peso de la columna de fluido sobre el int int provoca el flujo del pozo hacia la superficie. Los 3 objetivos fundamentales de bombeo neumático son: 1. Aligerar la columna de fluido lo cual permite reducir la presión ejercida sobre la formación. 2. Disminuir la densidad de fluido. 3. Expansión del gas (por lo tanto el desplazamiento del fluido). EQUIPO DE BOMBEO NEUMATICO Superficial Compresoras Medidores de gas Tuberías de inyección Válvulas y conexiones
Subsuperficial Válvula de inyección Mandriles Empacadores Camisa de circulación
Bombeo neumático con flujo continuo pozo. Este método se usa en pozos con alto índice de productividad (IP>0.5 bl/dia/lb/pg2) y presión de fondo fluyendo relativamente alta, (columna hidrostática del orden del 50% o más en relación con la profundidad del pozo). En pozos de este tipo la producción de fluidos puede estar dentro de un rango de200 a 20000 bl/día a
través de tuberías de producción comunes. Si se explota por el espacio anular, es posible obtener aún más de 80000 bl/día. El diámetro interior de la TP (tubería de producción) rige la cantidad de flujo, siempre y cuando el índice de productividad del pozo, la presión de fondo fluyendo, el volumen y la presión del gas de inyección y las condiciones mecánicas sean ideales. BN Intermitente En este método se introduce un volumen intermitente de gas a alta presión sobre el espacio anular a la TP. Es el mismo procedimiento que el de bombeo continuo solo que la producción de aceite es intermitente. Cuando la válvula abre, el fluido proveniente de la formación que se ha estado acumulando dentro de la TP, es expulsado al exterior en forma de un tapón o bache de aceite a causa de la energía del S ó “” del líquido, que ocurre dentro de la tubería de producción, solo una parte del volumen de aceite inicial se recupera en superficie, mientras que el resto cae al fondo del pozo integrándose al bache de aceite en formación. Después de que la válvula cierra, transcurre un periodo de inactividad aparente, en el cual la formación productora continua aportando fluido al pozo, hasta formar un determinado volumen de aceite con el que se inicia otro ciclo. En el bombeo neumático intermitente el gas es inyectado a intervalos regulares, de tal manera que el ciclo es regulado para que coincida con la relación de fluidos que esta produciendo la formación hacia el pozo. El bombeo neumático intermitente es usado en pozos las siguientes características: Bajo índice de productividad, baja RGL de yacimiento, baja presión de yacimiento, bajas tasas de producción, pozos sin producción de arena, en pozos con baja presión de fondo, columna hidrostática del orden del 30% o menor en relación a la profundidad. Tamaño de tubo y tasa producción en BN continuo.
Esta tabla sirve como una guía para determinar la tasa máxima posible bajo buenas condiciones de flujo continuo y la tasa mínima a la cual la operación debe ser se r atendida. Tasa de Producción Máxima (bls) 350 600 1800 3000 4000 6000 8000 10000
Tasa de Producción Mínima (bls) 25 a 50 50 a 75 75 a 125 200 250 300 400 600
Diámetro nominal del tubo (pulgadas) 1.050 1.315 1.900 2 3/8 2 7/8 3 1/2 4 4 1/2
Sistemas artificiales de producción Principio de Funcionamiento de las válvulas de bn y la mecánica de las válvulas bn CARACTERISTICAS DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO Al establecer el método de bombeo neumático (BN) se debe seleccionar el tipo de válvula subsuperficial, de acuerdo a las características propias del diseño de la instalación, ya que estas pueden operar en forma continua o intermitente. MECANISMO DE LAS VALVULAS SUBSUPERFICIALES DE BN. Los diversos fabricantes han categorizado a las válvulas de BN dependiendo de que tan sensible es una válvula a una determinada presión actuando en la TP o en la TR. Generalmente son clasificadas por el efecto que la presión tiene sobre la apertura de la válvula, esta sensibilidad esta determinada por la construcción del mecanismo que cierra o abre la entrada del gas. Normalmente la presión a la que se expone una válvula la determina el área del asiento de dicha válvula. Los principales mecanismos de las válvulas para ambos casos, es decir, en la tubería de revestimiento y en la TP, son los mismos, y solo la nomenclatura cambia. Las válvulas de BN operan de acuerdo a ciertos principios básicos, que son similares a los reguladores de presión. Las partes que componen una válvula de BN son: 1.Cuerpo de la válvula (fuelle). 2.Elemento de carga (resorte, gas o una combinación de ambos) 3.Elemento de respuesta a una presión (fuelle de metal, pistón o diafragma de hule) 4.Elemento de transmisión (diafragma de hule o vástago de metal) 5.Elemento medidor (orificio o asiento) CLASIFICACION DE LAS VALVULAS DE BOMBEO NEUMATICO Las válvulas de bombeo neumático se clasifican en: a) Válvulas balanceadas Es la que no esta influenciada por la presión en la tubería de producción cuando está en la posición cerrada o en la posición abierta (fig.1.3). Se observa que la presión de la tubería de revestimiento actúa en el área del fuelle durante todo el tiempo. Esto significa que la válvula abre y cierra a la misma presión ( presión del domo). De acuerdo a esto la diferencia de presión entre la de cierre y la de apertura es cero. b)Válvulas desbalanceadas Son aquellas que tienen un rango de presión limitado por una presión superior de apertura y por una presión inferior de cierre, determinada por las condiciones de trabajo del pozo; es decir, las válvulas desbalanceadas se abren a una presión determinada y luego se cierran con una presión más baja. Dentro de este grupo de válvulas tenemos las siguientes: Válvula operada por presión del gas de inyección.-
Generalmente se conoce como válvula de presión, esta válvula es del 50 al 100% sensible a la presión en la tubería de revestimiento en la posición cerrada y el 100% sensible en la posición de apertura. Se requiere un aumento en presión en el espacio anular para abrir y una reducción de presión en la tubería de revestimiento para cerrar la válvula. Válvula reguladora de presión.Es también llamada como válvula proporcional o válvula de flujo continuo. Las condiciones que imperan en esta son las mismas alas de la válvula de presión en la posición cerrada. Es decir, una vez que la válvula está en la posición abierta es sensible a la presión en la TP, es lo que se requiere que se aumente la presión en el espacio anular para abrirla y una reducción de presión en la TP o en la TR para cerrar la válvula. Válvula operada por fluidos de formación.La válvula operada por fluidos de la formación es 50 a 100% sensible a la presión en la TP en la posición cerrada y 100% sensible a la presión en la TP en la posición abierta. Esta válvula requiere un incremento en la presión de la TP para abrir y una reducción en la presión de la TP para lograr el cierre de la válvula. Válvula combinada.También es llamada válvula de presión operada por fluidos y por presión del gas de inyección; en ésta se requiere un incremento en la presión del fluido para su apertura y una reducción de presión en el espacio anular para cerrarla. Válvulas para bombeo neumático continuo.Una válvula usada para flujo continuo debe ser sensible a la presión en la TP cuando esta en la posición de apertura, es decir, responderá proporcionalmente al incremento y decremento dela presión en la TP. Cuando la presión decrezca la válvula deberá empezar a regular el cierre, para disminuir el paso de gas. Cuando la presión en la tubería de producción se incrementa, la válvula debe regular la apertura en la cual se incrementa, el flujo de gas a través de la misma. Estas respuesta de la válvula mantienen estabilizada la presión en la TP o tienden a mantener una presión constante. Estas mismas características pueden ser determinadas en el caso de que se tuviera un regulador de presión o una válvula operada por fluidos. Válvula para bombeo neumático intermitente.Una instalación de BN intermitente puede llevarse a cabo con cualquier tipo de válvula de BN, solo que debe ser diseñada propiamente, de acuerdo a las características o condiciones de trabajo del pozo. Básicamente se tienen dos tipos de BN intermitente: Uno es el de punto único de inyección, en este caso todo el gas necesario para subir el bache de petróleo a la superficie se inyecta a través de la válvula operante. Punto múltiple de inyección.La operación de la válvula enseña encada esquema la expansión del gas elevando consigo el bache de aceite a una válvula posterior localizada inmediatamente arriba.
Sistemas artificiales de producción En este tipo se abre la válvula que se encuentra debajo del bache de petróleo y que se comporta como una válvula de operación. Todas las válvulas que se tienen en la sarta de producción no necesitan estar abiertas en el tiempo que se aplica este tipo de bombeo. El numero de válvulas abiertas va ha depender del tipo de válvula usada, del diseño de BN, y en si de toda la configuración del bombeo neumático. Cualquiera de las válvulas vistas pueden ser usadas en este tipo de bombeo, pero diseñadas correctamente. Existen otros tipos de válvulas de BN, tales como: Válvula piloto, válvula de nitrógeno, válvula sensitiva a la presión de liquido. CLASIFICACION DE LAS INSTALACIONES DE BOMBEO NEUMATICO Las caracte Existen los siguientes tipos de instalaciones para BN: No es muy recomendada para pozos de BN intermitente. – cerrada establecer un sello entre el tubing y el casing. Ofrece varias ventajas: Una vez que el pozo se ha descargado, n “ ” y pasar al espacio anular de la TR. El obturador aisla a la TR de cualquier fluido proveniente del fondo de la TP.
– cerrada excepto que en el tubing se coloca una S
DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES Unidad de Bombeo.- Es una unidad integrada cuyo objetivo es cambiar el movimiento angular del eje del motor a reciproco vertical, a la velocidad apropiada con el propósito de accionar la sarta de cabillas y bomba de subsuelo. Motor.- Equipo que suministra el movimiento y potencia a la unidad de bombeo para levantar los fluidos del pozos. Este puede ser un equipo de combustión interna o eléctrico siendo este ultimo el de mayor utilización en la industria. Cabillas.- Elemento de conexión entre la unidad de bombeo, instalada en la superficie y la bomba de sub-suelo. Mediante de esta se transmite el movimiento reciproco vertical a la bomba para el desplazamiento del fluido generalmente son productos de acero y por lo tanto poseen propiedades de masa y elasticidad. Bomba de Sub-suelo.- Es una bomba de pistón de desplazamiento positivo, desde su profundidad de instalación hasta la superficie, que funciona por diferenciales de presión mediante bolas y asientos, para permitir la entrada y sello de fluido en ciclos periódicos sincronizados. Bombeo Cavidades Progresivas
- . Ambos sistemas poseen una bomba de subsuelo, una unidad de potencia en superficie y una sarta de varillas de bombeo como nexo conector entre ambas partes antes mencionadas. escuchar ¿Que hay de nuevo es este sistema? Y no hay una sola respuesta para esto. impulsado el desarro - distintos aspectos para poder seleccionar la
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Es el método preferido en el caso de no tener grandes presiones o en caso de tener intrusiones de arena ya que las bombas pueden operar sin destruirse en sus partes mecánicas ni tener un desgaste excesivo. Bombeo Electrocentrífugo
or importancia debido a la variedad de casos industriales en los que es ampliamente aceptado. siem su funcionamiento como las altas relaciones gas- aceite, las altas temperaturas, la pres que son factores con influencias indeseables sobre la eficiencia del aparejo. consid S -aceite. El sistema opera sin empacador. Sumergi aquellos con altas relaciones agua-aceite y volumenes despreciables de gas. menores, respecto a las obtenidas con las suposiciones mencionadas anteriormente.
interior de la bomba; necesaria en la cabeza del pozo. Bombeo Hidráulico
El Bombeo Hidráulico El bombeo hidráulico es tal vez uno de los sistemas de levantamiento artificial menos aplicados en la industria petrolera. Aunque fue ampliamente implementado y difundido en los años 60 y 70s, las compañías fabricantes de estos sistemas fueron absorbidas por otras compañías o desaparecieron del mercado. El bombeo hidráulico comparado con el mecánico y el neumático es relativamente nuevo, pues su etapa de desarrollo se remonta a 1932 y hasta nuestros días ha alcanzado un grado de perfeccionamiento y una eficiencia tal, que en muchos casos puede competir ventajosamente con cualquier otro método conocido. Bomba hidráulica Una bomba es una máquina hidráulica generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o una mezcla de líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta de papel. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta su presión, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según el principio de Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud. Existe una ambigüedad en la utilización del término bomba, ya que generalmente es utilizado para referirse a las máquinas de fluido que transfieren energía, o bombean fluidos incompresibles, y por lo tanto no alteran la densidad de su fluido de trabajo, a diferencia de otras máquinas como lo son los compresores, cuyo campo de aplicación es la neumática y no la hidráulica. Pero también es común encontrar el término bomba para referirse a máquinas que bombean otro tipo de fluidos, así como lo son las bombas de vacío o las bombas de aire. El bombeo hidráulico se basa en un “ ó con igual intensi ” Embolo Viajero
Sistemas artificiales de producción Un embolo viajero de acero con un dispositivo de válvula simple que se localiza en la sarta de la utberia de producción, en el fondo de la cual hay un asiento que contiene una abertura por la cual puede pasar el gas y liquido a la TP, cuando cae el embolo viajer se detiene el asiento, la valvula localiada en el embolo viajero esta cerrada, por lo tanto la tubería de producción esta cerrada en su extremos inferior y cualquier producción de la formaciondebe pasar por el especio anular. Consecuentemente, la presión de fonde fluyendo (pwf) se eleva, tan pronto como alcanza un valor mayor que la suma de las presiones ejercidas por el mismo embolo viajero, el aceite y el gas en la TP arriba del embolo viajero, y la presión entrampada en la superficie, el embolo comienza a elevarse y el aceite arriba del mismo se eleva en la tubería de producción y asi sube a la superficie. En el extremos superior de la TP esta colocado un amortiguador, arriba de la salida a la línea de flujo. Cuando el embolo viajero choca el amortiguador, la válvula de embolo se abre, la presión abajo se libera a la línea de flujo, y el embolo queda libre para descender. Mientras el embolo cae, el pozo descarga en le TP contra la contrapresión creada por la trampa, la columna de gas en dicha tubería y la columna de aceite que se alarga constantemente (como resultado de la producción de la formación) en la TP. Tan pronto como el embolo alcanza el fondo, el ciclo se repite haciendo que el pozo produzca aceite por baches de liquido. MEDIDA DE RELACION GAS INYECTADO-PETROLEO PARA BOMBEO NEUMATICO INTERMITENTE el cual e gas lift intermitente esto es calculado como sigue: IGOR= /(BPD de fluido)( 
donde: S s el tiempo en segundos o minutos mientras el gas fluye al pozo durante cada ciclo. BPD de fluido. E producido bajo las mismas condiciones en que la prueba de IGOR fue realizada. s tomada usualmente como la profundid retenedora (standing valve).
PROCEDIMIENTO PARA OBTENER EL IGOR EN EL CAMPO 1. Para medir el Medir el flujo de gas hacia el pozo flujo de gas es necesario usar el siguiente equipo: 1 cronómetro.
Conecte un medidor de presión antes del choke (orificio) para medir la presión del gas en flujo a “ ” una posición recomendable ese n el aparato intermitente de gas). Conecte el segundo medidor de presión en la cabeza del pozo después del ó “ w ” Antes de la inyección de gas ambas presiones deben ser iguales. Lea la presión antes de que comience la inyección y luego cada 20 segundos en el medidor de presión de flujo descendente.
El IGOR puede ser calculado usando los siguientes factores: Gas inyectado (Gi), MSCF Periodo de inyección de gas (ti), segundos Ciclos. Minutos, Ciclos por día Producción de fluidos por día (BFD), bls Profundidad de la válvula retenedora (standing valve) (Prof.st), pies (ft) MEDIDAS BASICAS DE FLUJO manera de saber cual es el caudal de flujo que circula por una determinada flujo. vapor. Unidades de medida. je por encima y por debajo del valor real. La mejor exactitud obtenible con un medidor de orificio oscila entre 0.5 % y  exactitudes solo pueden obtenerse observando rigurosamente las recom
Sistemas artificiales de producción todo el personal involucrado en esta actividad este consciente de utili S S primaria de la materia. Las com formula: C n H(2n+2) facilidades de superficie de gas lift, en nuestro caso. TIPOS DE MEDIDORES DE FLUJO DE GAS Para medir gas existen varios tipos de medidores de caudal. Los manera: 1. Orificio 2. Venturi 3. Tobera 4. Tubo pitot y Annubar 5. Codo B. Medidores de desplazamiento positivo 1. Diafragma 2. Rotativos C. Medidores de turbina D. Otro tipo de medidores 1. Vortex
Medidor de orificio (DANIEL) una restri S permanente d s del medidor mediante el uso de una formula relativamente determinar el cauda gas. a) coeficiente de orificio El coeficiente de orificio esta compuesto de varios factores u que otros son variables que requieren el uso de valores promedios. Factores constantes siguientes: Factores variables Los factores variables se consideran constantes durante cualquier periodo dado pero puede variar con cambios en las condiciones de flujo, por lo que se debe utilizar un valor promedio durante el periodo. Los factores variables son: a. Factor de gravedad especifica (Fg) b. Factor de temperatura fluyente (Ftf) c. Factor de supercompresibilidad (Fpv) d. Factor del numero de Reynolds (Fr)
Sistemas artificiales de producción Las d integradores. C pueden ser considerados iguales a uno. Estos factores son Fr, Y, Fl, Fm, y . Fa. PROPIEDADES FISICAS DE LOS FLUIDOS. Gravedad especifica y densidad.  Viscosidad. 
cuando el fluido esta en movimiento. Viscosidad  S w cuadrado ( N s / m2 ), o sea kilogramo por metro segundo ( Kg / ms ). ( Centistokes) = ( centipoise) / ( gramos / cm3). incremento de la temperatura. La viscosidad del gas inicialmente decrece con un incremento de temperatura, para luego crecer con el incremento de temperatura. S S S Existen los - se determina que hay flujo laminar cuando el numero de Re ( Reynolds ) es menor de 2000.

- ondularse y romperse en forma brusca y difusa. Se determina cuando el numero de Re tiene valores entre 2000 y 4000. Flujo turbulento- tiene valores mayores a 4000. Numero de Reynolds. Relaciona la fuerza de inercia y fuerza de viscosidad. Para un fluido que circula por el interior de una tubería circular recta, el número de Reynolds viene dado por:
o equivalentemente por:
donde: : densidad del fluido : velocidad característica del fluido : diámetro de la tubería a través de la cual circula el fluido o longitud característica del sistema : viscosidad dinámica del fluido : viscosidad cinemática del fluido
ECUACION GENERAL PARA EL BALANCE DE ENERGIA MECANICA.
ECUACIONES DE FLUJO DE FLUIDOS
Sistemas artificiales de producción Flujo de fluidos incompresibles En un fluido incompresible, la densidad puede ser considerada constante. ( Z1 – Z2 = 0 Flujo de fluidos compresibles que se considera, ocurre muy a men utilizando las siguientes ecuaciones con la a En general se hace las siguientes suposiciones: por el sistema. 5. El factor de compresibilidad es considerado constante a una temperatura y promedia. RED DE TUBERIAS Red abierta. sin interceptarse luego, para formar circuitos. En la siguiente figura se muestra una red senc S 
continuidad suponiendo un fluido incompresible. el fluido entra o sale del punto de referencia. Convencionalmente se considera ( - ) cuando entra y ( + )cuando sale el flujo del nodo CAIDA
DE PRESION EN VALVULAS Y ACCESORIOS
como dirigir , servicio de muestreo, cerrar salidas de recipientes o tanques, Etc. V S Dentro de este g De compuerta. De macho. De bola. De tipo Y. del proceso. Las mas comunes son: De globo. De aguja. En Y. S cierran. que producen y la limpieza del fluido.
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onibles en los siguientes tipos: Bisagra. Disco inclinable 
S exceda la que se puede controlar. Dependiendo del servicio que realizan se les denomina: De desahogo. De seguridad. De seguridad convencional. De desahogo equilibrado. De purga. Accesorios. 
Dentro de los accesorios de Cruces Codos con salida lateral, Etc. paso de fluido. En esta clase SISTEMA DE COMPRESORES. Generalidades. mente para: hidrocarburos licuables presentes en urbano o industriales. volumen
sometido a un movimi otros sometidos a un movimiento rotativo. SS SS S SERVICIO DE COMPRESION DE GASES tres etapas: S Conducen estas etapas a escoger unidades que cumplan con las exigencias pautadas de operatividad, confiabilidad y costos involucrados. Los factores que tienen mayor influencia en los costos involucrados son: Tipo de compresor. Tasa de flujo. Potencia requerida. Equipos auxiliares. Tipos de control requerido. Tipo de motor a usar. S mezcla, los datos deben ser confiables para el c molecular y factor de compresibilidad a las condiciones de entrada y de descarga. 
Requeridos para el uso de correlaciones para el calculo de otras propiedades. Peso molecular. Factor de compresibilidad (Z). Se recomienda calcular un promedio entre las condiciones de entrada y de descarga. entrada de cada etapa del compresor.
Sistemas artificiales de producción menos que las cantidades sean excesivas. Componentes corrosivos del gas. Componentes peligrosos en el gas entrada. Es la requerida en la brida de descarga del compresor. Debe Temperatura de entrada. Temperatura de descarga. TIPOS DE COMPRESORES Existen dos grandes grupos de tipos de compresores, que son: os. Compresores reciprocantes
contratuerca. : a) Eje intermedio montado transversalmente sobre el cuerpo y en su extremo saliente tiene montada una polea. dentada. d) Bielas, colocadas una a cada lado de la rueda dentada. 
e los compresores reciprocantes El compresor reciprocante, también denominado recíproco, alternativo o de desplazamiento positivo, es un tipo de compresor de gas que logra comprimir un volumen de gas en un cilindro cerrado, volumen que posteriormente es reducido mediante una acción de desplazamiento mecánico del pistón dentro del cilindro. En estos compresores la capacidad se ve afectada por la presión de trabajo. Esto significa que una menor presión de succión implica un menor caudal; para una mayor presión de descarga, también se tiene un menor caudal.
