Operación de Bombeo Mecánico II

ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE BOMBEO MECÁNICO II

PR


CONSEJO EDITORIAL Abelardo Córdova Hernández Manuel de Jesús Coronado Zárate Eligio Carreón Jiménez AUTOR Mario Arturo Hernández Cortés REVISIÓN TÉCNICA Ernel Lobato del Angel COLABORACIÓN Seguridad Industrial y Protección Ambiental PROCESAMIENTO DE TEXTO Instituto Mexicano del Petróleo REVISIÓN DE ESTILO Instituto Mexicano del Petróleo EDICIÓN Instituto Mexicano del Petróleo DISEÑO GRÁFICO Instituto Mexicano del Petróleo

Primera edición: 30 de Abril de 2000 D.R. Petróleos Mexicanos Administración del Activo de Producción Poza Rica Poza Rica, Ver. Hecho en México

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN





ÍNDICE PRÓLOGO...............................................................................

7

OBJETIVOS.............................................................................

9

1. INTRODUCCIÓN...................................................................

11

2. CONOCIMIENTOS BÁSICOS DE BOMBEO MECÁNICO 2.1 Equipo Superficial....................................................... 2.2 Equipo subsuperficial.................................................... 2.3 Principios de funcionamiento de una bomba subsuperficial y el ciclo de bombeo........................... 2.4 Tipos de unidades de bombeo mecánico.................... Evaluación........................................................................

17 17 19 21 33

3. MANTENIMIENTO PREDICTIVO A POZOS CON BOMBEO MECÁNICO.......................................................................... Evaluación........................................................................

35 39

4. CAUSAS POSIBLES POR LAS QUE DEJA DE FLUIR UN POZO........ Evaluación........................................................................

41 47

5. OPERACIÓN PARA RECUPERAR LA PRODUCCIÓN DE POZOS QUE DEJARON DE FLUIR 5.1 Prueba de reanclaje....................................................... 5.2 Modificación al ajuste de varillas...................................... 5.3 Cambio de varilla pulida................................................. 5.4 Circulación inversa........................................................ Evaluación.........................................................................

51 67 72 73 77

6.

CÁLCULO DE PRODUCCIÓN DEL POZO ACUERDO A LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN Y DIÁMETRO DE LA BOMBA SUBSUPERFICIAL................................................................ Evaluación.........................................................................

79 83

7. PARÁMETROS QUE PERMITEN DIAGNOSTICAR ANOMALÍAS EN EL EQUIPO SUBSUPERFICIAL DEL POZO 7.1 Ecómetro.................................................................... 7.2 Dinamómetro............................................................... Evaluación.........................................................................

87 93 141

5 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


8. SISTEMA SUPERVISORIO EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO Evaluación.........................................................................

143

9.- EXPERIENCIAS DE CAMPO...................................................

153

ANEXOS

155

a) Tablas y Conversiones....................................................... b) Disposiciones Relevantes del Reglamento de Seguridad e Higiene de Petróleos Mexicanos........................................ c) Propiedades y Riesgos de los Productos Químicos de Limpieza.... d) Disposiciones Relevantes de la Ley General del Equilibro Ecológico y Protección al Ambiente..................................

161 171 189 193

GLOSARIO..............................................................................

201

BIBLIOGRAFÍA.........................................................................

217


PRÓLOGO

PRÓLOGO Este manual fue elaborado con el propósito de preparar un nuevo tipo de trabajador petrolero; más apto, versátil y con una mentalidad positiva que, independientemente de los riesgos que la globalización presenta, logre que la industria pueda enfrentar al futuro con éxito. En nuestra organización, se necesita un cambio cultural que involucre a trabajadores, mandos medios y administradores; para ello, se requiere del desarrollo de un programa de capacitación que considere los diferentes procesos en los que están involucrados los trabajadores. Sólo así, se garantizará el mínimo necesario de conocimientos, para realizar la función que les fue encomendada, sin descuidar los aspectos de seguridad industrial, dado que la vida humana es insustituible y nada es tan importante que justifique la ejecución de alguna actividad en condiciones inseguras. La búsqueda de nuevas opciones para realizar el trabajo diario debe hacerse a través del conocimiento, la experiencia y los recursos que cada actividad requiera. Nadie que no pertenezca al Activo de Producción Poza Rica, puede saber más de las actividades que ahí se desarrollan, que los propios trabajadores de esa área; por tal razón, fue seleccionado un grupo de personas cuya trayectoria laboral se distinguió por su profesionalismo, amor a la empresa y deseo de superación personal. Este grupo fue asignado a tiempo completo para aportar su conocimiento y experiencia a las generaciones futuras, a través de manuales operativos. Estos manuales, producto de las vivencias desarrolladas durante muchos años de servicio, les permitirán desarrollar su labor con eficiencia, seguridad y respeto al medio ambiente.

ABELARDO CÓRDOVA HERNÁNDEZ ADMINISTRADOR DEL ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA


OBJETIVOS

OBJETIVOS 1. Proporcionar al trabajador los conocimientos básicos del sistema artificial de Bombeo Mecánico. 2. El trabajador conocerá las causas por las que deja de fluir un pozo, las podrá describir y así podrá efectuar una definición correcta de la anomalía. 3. El trabajador sabrá efectuar correctamente las operaciones para recuperar la producción de los pozos que dejaron de fluir, basándose en su experiencia y en un manual de consulta. 4. El trabajador sabrá si la bomba subsuperficial está operando en porcentajes aceptables, mediante el cálculo de producción de acuerdo a las condiciones de operación y diámetro de la bomba. 5. El trabajador reforzará sus conocimientos en el uso de los sistemas analizadores de los pozos y aprenderá la interpretación de los registros obtenidos. 6. Conocerá el trabajador un sistema supervisorio en pozos con unidades de Bombeo Mecánico, que permite detectar a tiempo las anomalías en la bomba subsuperficial y en la U.B.M, dando así una seguridad en zona urbana y al entorno ecológico.


INTRODUCCIÓN

1 INTRODUCCIÓN


INTRODUCCIÓN

El sistema de Bombeo Mecánico tiene como objetivo extraer la producción de los pozos petroleros, está formado por hidrocarburos líquidos (aceite), hidrocarburos gaseosos (gas natural) y agua salada en proporciones variables. Los hidrocarburos gaseosos (Gas Natural) hacen que la bomba subsuperficial no trabaje con buena eficiencia, como lo efectuaría si trabajase con puro líquido. Debido a la presencia de gas subsuperficial, se contempla dentro del diseño accesorios adicionales tales como: Válvula Eliminadora de Candados de Gas.- Su función es eliminar el candado del gas en el interior de la bomba y así aumentar la eficiencia de la misma. Separador de Gas.- Este es colocado en la parte inferior de la bomba, para tratar de que la misma succione el aceite con menos porcentaje de gas. El manejo de gas en el interior de la bomba ha sido hasta la fecha el principal problema del sistema de bombeo mecánico. Las diversas anomalías y comportamientos en cada pozo, hacen que cada día se logre analizar un problema distinto. Los problemas o fallas en el equipo subsuperficial suelen ser los más costosos, ya que un 80% de ellos requiere de una intervención con equipo de reparación y terminación de pozos y esto hace que el pozo deje de producir el tiempo que dure la reparación, ya que se trata de varios días y aunado al costo del mecanismo que se tenga que cambiar hace que se eleve económicamente su reparación. A diferencia de los problemas superficiales, la reparación tarda máximo un día y por supuesto esto hace el costo económicamente bajo. Es por eso que este manual se enfoca más a los problemas subsuperficiales y a los parámetros que se usan para la detección de fallas, mismos que sirven para dar un seguimiento al comportamiento de la bomba subsuperficial e ir programando un mantenimiento predictivo a los pozos. Previamente se describen los conocimientos básicos de Bombeo Mecánico, las causas posibles por las que deja de fluir un pozo, las operaciones para recuperar la producción de los pozos que dejaron de fluir, el cálculo de la producción de un pozo de acuerdo a las condiciones de operación de la unidad de Bombeo Mecánico y diámetro de la bomba, la descripción de un sistema supervisorio de Bombeo Mecánico y algunas experiencias de campo del personal que durante años ha trabajado el sistema artificial de Bombeo Mecánico.

13 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

CONOCIMIENTOS BÁSICOS DE BOMBEO MECÁNICO

2 CONOCIMIENTOS BÁSICOS DE BOMBEO MECÁNICO

PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


2.1 EQUIPO SUPERFICIAL Su función es transferir energía del motor principal a la sarta de varillas de succión, para hacer esto, el equipo debe cambiar el movimiento rotatorio del motor principal a un movimiento reciprocante en las varillas de succión y debe reducir la velocidad del motor principal a una velocidad adecuada de bombeo. La reducción de velocidad se logra en el reductor de engranes y al resto del equipo le concierne el cambio del movimiento rotatorio en reciprocante. La unión directa entre la sarta de varillas de succión y el equipo superficial, es la varilla pulida. El diámetro de la varilla pulida depende del diámetro de la tubería de producción y del diámetro de las varillas de succión en la parte superior de la sarta. La varilla pulida pasa a través de un estopero y el fluido que ha sido elevado pasa a la línea de flujo (descarga) a través de una conexión tipo “T”. Cerca del extremo superior de la varilla pulida hay una mordaza (grampa) que está soportada por un elevador. Éste a su vez, está soportado por el cable colgador que pasa sobre la cabeza de caballo colocada en el extremo del balancín. El diseño apropiado de estos componentes asegura el viaje vertical de la varilla pulida a través del estopero, reduciendo el desgaste de éste. Además, se mantiene un buen sello para evitar fugas de fluidos en la superficie. El balancín está soportado cerca de un centro de gravedad por el poste Sampson (poste maestro). El movimiento se transmite al balancín por medio de la biela, la cual, a su vez, recibe el movimiento de la manivela, la distancia de la flecha de la manivela al cojinete del muñón define la longitud de la carrera de la varilla pulida. La mayoría de las unidades tienen de 3 a 4 orificios para el cojinete del muñón a lo largo de la manivela y por lo tanto, un número correspondiente de posibles longitudes de carrera de la varilla pulida.

2.2 EQUIPO SUBSUPERFICIAL Es el equipo con sus accesorios adicionales que van alojados en el interior del pozo y son los siguientes 1. Varilla Pulida Es la unión directa entre las varillas de succión y el equipo superficial (U.B.M.) la medida más utilizada en el Activo es de 1 ½” x 22 pies.



2. Sarta de Varillas La función de la sarta de varillas de succión es transmitir el movimiento de bombeo superficial y potencia, a la bomba subsuperficial. Su diseño consiste esencialmente en determinar la sarta más ligera y por lo tanto, la más económica que pueda utilizarse sin exceder el esfuerzo de trabajo de las propias varillas. En el Activo se utilizan 3 medidas, dependiendo la profundidad del pozo y son las siguientes: •

¾” ∅ su peso es de 1.63 Lbs por pie.

•

7

•

1” ∅ su peso es de 2.85 Lbs por pie.

/ 8 ” ∅ su peso es de 2.16 Lbs Por pie.

Todas las varillas miden 25 pies de longitud. 3. Bomba Subsuperficial Sus funciones son admitir fluido de la formación al interior de ésta y elevar el fluido admitido hasta la superficie y la bomba subsuperficial más usual en el Activo es la de inserción.- Se le denomina bomba de inserción, porque el conjunto en total de la bomba (barril, émbolo con válvula viajera, válvula de pie y nariz de anclaje) que va conectado en el extremo inferior de la sarta de varillas, se inserta en un niple asiento (zapata candado), instalado en la tubería de producción, esto es una ventaja sobre las bombas de tubería de producción, ya que para cualquier reparación de la bomba, no es necesario extraer la tubería de producción, la bomba de inserción se desancla y se extrae con la sarta de varillas. 4. Accesorios Adicionales Son utilizados para auxiliar al sistema de bombeo mecánico en el desarrollo normal de su funcionamiento para que éste opere a su capacidad total, y son los siguientes: A) Válvula Eliminadora de Candados de Gas Esta es un accesorio que va instalado en el extremo superior de la bomba subsuperficial y cuya finalidad principal es la de eliminar los candados de gas y tratar de prevenir que el fluido golpee en la parte superior e inferior de la cámara. 18 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


B) Tubo Barril Es un accesorio para las bombas de inserción cuya finalidad principal debido a las partes de las que consta, es de mantener a una profundidad específica la bomba de inserción por medio de la zapata candado, así como impedir el paso de sólidos mediante el niple sello al área en donde está alojada la bomba de inserción y que pudiera modificar el buen funcionamiento del mecanismo. C) Separador de Gas Su función básicamente es reducir a un mínimo la entrada de gas a la bomba. D) Filtros Para Arena y Sedimento Son accesorios diseñados para tratar de evitar la entrada de sólidos (sulfuros, sedimentos, arenas, material vegetal, etc.), al área de la bomba subsuperficial, ya que la presencia de los mismos en su interior, ocasionaría el probable calzamiento de las válvulas tanto de pie como viajera.

2.3

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO SUBSUPERFICIAL Y EL CICLO DE BOMBEO

DE

UNA

BOMBA

En términos generales es como sigue: Cuando el émbolo inicia su carrera ascendente, se cierra la válvula viajera por el peso del aceite sobre ésta; la válvula de pie se abre y da paso al aceite del pozo, llenando la camisa de la bomba. Al descender el émbolo, se abre la válvula viajera y da paso al aceite de la camisa de la bomba hacia arriba, llenando el interior del embolo, y cerrando la válvula de pie que impide que se regrese el aceite al pozo. El émbolo es accionado desde la superficie por una Unidad de Bombeo Mecánico (U.B.M.), por medio de la varilla pulida y las varillas de succión, de manera que al levantar el émbolo, desaloja hacia la superficie un volumen de aceite igual al contenido en la camisa de la bomba, cuyo volumen va a ser igual, al producto del área de la sección transversal interior de la camisa, por la carrera del pistón, aproximadamente, ya que siempre se tiene alguna presencia de volumen de gas en el fluido procedente del yacimiento.



El número de emboladas por minuto, dependerá de los cálculos que se hagan de las condiciones del pozo, tanto en capacidad de producción como profundidad del mismo, ya que unas veces estará limitada esa velocidad por la recuperación del yacimiento, falta de aceite y otras por la profundidad del pozo. Ciclo del Comportamiento Ideal de Bombeo (ver fig. 1) 1. En el Punto A la válvula viajera cierra y se inicia la carrera ascendente del pistón. 2. Del punto A al punto B la carga de fluido es transferida de la tubería de T.P., a la sarta de varillas de succión. 3. En el punto B la válvula estacionaria abre y permite la entrada de fluidos del pozo, a la cámara de compresión de la bomba. 4. De B a C la carga de fluido es elevada por el émbolo, al mismo tiempo que se está llenando la cámara de compresión. 5. En el punto D se inicia la carrera descendente y cierra la válvula estacionaria, la válvula viajera permanece cerrada. 6. En el punto E, abre la válvula viajera y la carga es transferida de la sarta de varillas a la tubería de producción. 7. Del punto E al F, se desplaza el fluido de la cámara de compresión a la T.P. 8. Se repite el ciclo.

Fig.1 Ciclo Ideal de Bombeo



2.4 TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO Unidad de Bombeo Mecánico Convencional En la U.B.M. convencional (ver fig. 2) su balanceo es a través de contrapesos y su rotación (vista del lado izquierdo de la unidad) es en contra de las manecillas del reloj, puede operar en sentido contrario pero no es recomendable, ya que la rotación de los dos lados da lubricación a los engranes del reductor. Unidad de Bombeo Mecánico Mark II En la U.B.M. Mark II (ver fig. 3) su balanceo es a través de contrapesos y su rotación (vista del lado izquierdo de la unidad) es conforme a las manecillas del reloj, ya que su sistema de lubricación en el reductor es exclusivamente para ésta rotación, NO PUEDE OPERAR EN ROTACIÓN CONTRARIA PORQUE DAÑARÍA EL REDUCTOR CONSIDERABLEMENTE.


Motor Principal Palanca del Freno

Cable del Freno

Guarda Bandas (Tolva)

Freno Manivela

Cojinete Central

Fig..2 Fig.2 Unidad Unidad de de Bombeo Bombeo Convencional Convencional

Reductor de Engranes

Brazo Pitman (Bielas)

Compensador

Cojinete del compensador Balancín

22


Patín

Contra Peso

Muñón

Varilla Pulida

Poste Sampson

Barra Portadora o elevador

Cable Colgador

Escalera

Cabeza de Caballo


23


Patín

Escalera

Poste Sampson Guarda Bandas (Tolva)

Freno


Soporte Angular

Balancín

Fig.3 Unidad de Bombeo Mecánico Mark II

Palanca del Freno

Motor Principal

Cable del Freno

Cojinete del Compensador

Muñón

Cojinete

Protección Metálica

Contra Peso

Manivela

Reductor de Engranes

Elevador

Grampa

Cable Colgador

Compensador

Cabeza de Caballo



Unidad de Bombeo Mecánico Aerobalanceada En la U.B.M. aerobalanceada (ver fig. 4) su balanceo es a través de aire suministrado por un motocompresor hacia un cilindro amortiguador. El motocompresor se calibra a un paro y a un arranque automático dependiendo del peso de la sarta de varillas para que el motor principal opere sin esfuerzos. Su rotación y el sistema de lubricación del reductor es igual al de la unidad convencional. Partes Exclusivas de las Unidades de Bombeo Mecánico Aerobalanceadas Estas unidades cuentan con las partes mencionadas para las unidades convencionales y Mark II, además cuentan con: 1. Un motocompresor eléctrico El motocompresor consta de un motor eléctrico de 5 H.P., 440 volts, trifásico, el cual está acoplado por medio de poleas y bandas a un compresor alternativo de dos pasos, enfriado por aire. Las bandas y poleas van cubiertas por un guardabanda de lámina, el conjunto va montado sobre un patín que a su vez queda atornillado al patín de la unidad en forma transversal, a un lado del poste maestro y del lado del tambor del freno. En la parte inferior del patín del compresor se tiene un cilindro acumulador de aire, al cual descarga el compresor, y a éste va acoplado en su parte inferior una válvula de compuerta de 3 / 8 ”∅, 300 Lbs/pg 2 de bronce, la cual sirve de purga de condensados del aire comprimido. En condiciones normales el personal operativo o el de mantenimiento debe purgar condensados diariamente. En la descarga del compresor, se tiene una válvula de seguridad calibrada a 300 Lbs/pg 2 . Del cilindro acumulador parte una manguera aeroquip de alta presión de 3 / 8 ”∅, la cual descarga a una línea de 2” ∅ que conduce el aire a la parte delantera de la unidad, en donde está el cilindro de contra balanceo o amortiguador; al cual se conecta con una manguera aeroquip de alta presión de 3 / 8 ”∅, un check del mismo diámetro 300 Lbs/pg 2 y una válvula de compuerta del mismo diámetro y libraje. El control de paro y arranque del motocompresor, se logra con un interruptor de presión de fuelles, que toma la señal del cilindro acumulador. Este interruptor puede calibrarse a fin de que el motor pare y arranque; para lo cual se cuenta con dos tornillos, uno para dar la presión de paro de motor, cuando la presión va subiendo; el otro para ajustar la presión de paro cuando la presión va disminuyendo. A la diferencia entre la presión de paro y la de arranque que se le llama “amplitud”, o sea, que el segundo tornillo es el de amplitud. 24 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

25


Motocompresor

Palanca del Freno

Motor Principal

Patín de la Unidad

Freno

Reductor

Manivela

Asiento del Pistón

Muñón

Vástago del Cilindro

Elevador

Cable Colgador

Cilindro de Aire

Cojinete Tanque Aire

Compensador

Balancín

Cabeza de Caballo

Fig.4 Unidad Unidad de de Bombeo Bombeo Mecánico Aerobalanceada Fig.4 Aerobalanceada

Cable del Freno

Guarda Bandas (Tolva)

Poste Maestro

Refuerzo del Poste Maestro

Escalera


Cojinete del Poste Maestro

Cojinete del compensador

Grampa



Nomenclatura y Clasificación de las Unidades Convencional, Mark II y Aerobalanceadas

de

Bombeo

Mecánico

Nomenclatura de las U.B.M.

Ejemplo.-

TIPO DE UNIDAD DE BOMBEO MECÁNICO

C -228D - 246 - 86

A

- Balanceada por aire.

B

- Balanceada en la vigueta.

B-P

- Balanceada en la vigueta usando pernos.

C

- Unidad convencional.

C-T

- Unidad convencional.

C-P

- Unidad convencional (montada en pernos).

C-M

- Unidad convencional móvil (portátil).

M

- Unidad Mark II.

L-P

- Unidad de pequeño perfil.

R-M

- Unidad Mark II reversible.

228

- Par máximo en miles de libras-pie.

D

- Reductor de doble tren de engranes.

246

- Carga máxima en la varilla pulida en miles de libras.

86

- Longitud de la carrera



Clasificación API de Unidades de Bombeo Mecánico, Sector Poza Rica

MARCA

MODELO

CARRERA

TIPO

LUFKIN LUFKIN LUFKIN LUFKIN LUFKIN LUFKIN LUFKIN LUFKIN LUFKIN LUFKIN LUFKIN LUFKIN LUFKIN AMERICAN AMERICAN AMERICAN NATIONAL NATIONAL CONVENCIONAL CONVENCIONAL

A-456D-305-144 A-640D-305-144 A-456D-120-36 A A-456D-144-342 P A-456D-365-120 A-640D-427-144 C-640D-305-144 C-912D-365-168 M-114D-143-86 M-160D-173-86 M-456D-305-144 M-640D-305-144 M-640D-305-168 D-456F-342-144 D-456G-305-144 D-640G-305-144 80D 144D C-912D-305-168 C-912D-427-144

144, 120, 100 144, 120, 100 120, 100, 86 144, 120, 100 120, 100 1/2, 86 144, 120, 100 144, 124, 106, 88 168, 145, 124 86, 74, 62 86, 72.4, 58.6 144, 128, 112 144, 128, 112 168, 149, 130

Aerobalanceada Aerobalanceada Aerobalanceada Aerobalanceada Aerobalanceada Aerobalanceada Convencional Convencional Mark II Mark II Mark II Mark II Mark II Convencional Convencional Convencional Convencional Convencional Convencional Convencional

144, 123, 103 1/4 144, 123, 103 1/4 54, 48, 42 64, 54, 48 168, 145, 124 144, 124, 106

Unidad de Bombeo Mecánico Hidroneumática (Tieben) La Unidad Tieben (ver figs. 5, 6, 7) se compone de dos sistemas Básicos: Sistema Hidráulico.- Que consta de un Cilindro Hidráulico de efecto doble 1, una válvula de control direccional, de cuatro vías (2), y una Bomba maestra de engranes (3). Este sistema proporciona el movimiento necesario, ascendente y descendente, para el funcionamiento de la Bomba subsuperficial. El otro Sistema es el Balanceo Hidroneumático.- Que consta de un cilindro hidráulico de efecto simple (4), un paquete de tanques de nitrógeno (6), un cilindro hidroneumático de efecto doble (5) (acumulador), y una bomba auxiliar de engranajes (7), este balanceo funciona en base a dos magnitudes; una constante y otra variable: 27 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


La Constante.- Es la cantidad de fluido hidráulico necesario para ocupar la mitad de los dos cilindros por debajo de cada émbolo y el tubo que los comunica: (5) galones en unidades de 60” de Carrera, 10 galones en unidades de 120” y 15 galones en las de 180”. La variable.- Es la cantidad de nitrógeno que se aplica a los tanques y a la parte superior del acumulador, el cual será proporcional al peso de la sarta de varillas de succión junto con la columna de crudo, este sistema equivale a los contrapesos de las unidades convencionales y Mark II, y al cilindro neumático de las unidades aerobalanceadas. Una vez que la presión del nitrógeno sobre la parte superior del émbolo del acumulador equivale al peso de la sarta, el sistema hidráulico descrito al principio, se encarga de romper este equilibrio en uno y otro sentido alternativamente. Partes Principales de la Unidad de Bombeo Mecánico Hidroneumático Tieben 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

Cilindro Hidráulico de efecto doble. Válvula de Control Direccional de cuatro vías. Bomba Maestra de Engranajes. Cilindro Hidráulico de efecto simple. Cilindro Hidroneumático de efecto doble (Acumulador). Tanques de Nitrógeno. Bomba Auxiliar de Engranajes. Tanque de Fluido Hidráulico. Manifold Acumulador Chico (Contiene el volumen y presión de fluido hidráulico necesarios para el funcionamiento de la válvula de control direccional). Switchs Magnéticos de proximidad (sensores para el control de la válvula piloto). Imán (Hace funcionar a los sensores) Tarjeta Electrónica (controla los impulsos eléctricos que hacen funcionar los sensores y la válvula piloto). Válvula Piloto (controla el flujo Hidráulico que se encuentra en el acumulador chico, el cual permite que la válvula de control direccional haga su función. Presostato mantiene la presión del sistema de balanceo con ayuda de la bomba auxiliar.

NOTA: Este tipo de unidad está bajo un contrato de arrendamiento por la compañía OIL PATCH.



Fig.5 Unidad de Bombeo Mecánico Hidroneumática (Tienen)



Fig.6 Unidad de Bombeo Mecánico Hidroneumática (Tieben)


31


Del puerto “A”

Válvula de disparo de retorno

Filtro

Bomba de la presión de ascenso

Entrada de la valvula de disparo

la temperatura

Termometro la temperatura Termómetropara para

Medidor del nivel de aceite

Tanque de aceite

Tanques de nitrógeno

Bomba hidráulica Tablero eléctrico Válvula de control Del puerto “B”

Acumulador pequeño

Motor eléctrico

Manguera de venteo

Del acumulador

Para arriba

Fig.7 Unidad de Bombeo Mecánico Hidroneumática (Tieben)

Del puerto “B”

Para abajo

Del puerto “A”


EVALUACIONES

EVALUACIÓN INSTRUCCIONES: Marque con una b la respuesta correcta . 1. El a) b) c)

equipo superficial esta compuesto de: Conexiones superficiales y empacador. De la U.B.M. y sarta de varillas. Conexiones superficiales y U.B.M.

2. El equipo subsuperficial esta compuesto por: a) Varilla pulida, sarta de varillas y bomba subsuperficial. b) Sarta de varillas, U.B.M. y empacador. c) Varilla pulida, ancla mecánica y conexiones superficiales. 3. Los mecanismos de seguridad y control son: a) Estopero-preventor, bomba subsuperficial y ancla mecánica. b) Estoperos-preventores, preventores y válvulas. c) Válvulas, sarta de varillas y varilla pulida. 4. Los accesorios adicionales del equipo subsuperficial son: a) Bomba eliminadora de candados de gas, tubo barril, separador de gas y filtros para arena y sedimento. b) Empacador y sarta de varillas, U.B.M. y tubo barril. c) Ancla mecánica, filtros para arena, separador y varilla pulida.

INSTRUCCIONES: Escriba brevemente la respuesta a los cuestionamientos siguientes: 1. Describa el comportamiento ideal de bombeo. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 2. Enumere los tipos de unidades que existen en el Activo Poza Rica y describa el balanceo de cada una de ellas. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 33 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

MANTENTENIMIENTO PREDICTIVO A POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

3 MANTENIMIENTO PREDICTIVO A POZOS CON BOMBEO MECÁNICO


MANTENTENIMIENTO PREDICTIVO A POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Este mantenimiento predictivo consiste en monitorear la eficiencia de la bomba y una serie de registros programados, los cuales son los siguientes: 1.- Ecómetro. Con éste se obtiene un registro que señala aproximadamente a qué profundidad está el nivel dinámico del pozo. Dicho registro debe tomarse cada semana por lo siguiente: 1.1 Con el resultado obtenido del nivel T.R. se determina la sumergencia de la bomba, la sumergencia mínima requerida es de 400 mts. y la sumergencia óptima es de 800 mts. 1.2 Si el nivel dinámico se mantiene y el pozo tiene su aportación normal, no existe ningún problema. Esto indica que la bomba está operando normalmente. 1.3 Si el nivel dinámico disminuye la consecuencia podría ser la poca aportación del yacimiento. Esto se puede corregir disminuyendo las emboladas de la U.B.M. y en determinado momento cambiar de una carrera mayor a una menor, esto es como acción preventiva e inmediata para adaptarse a las condiciones actuales del yacimiento. La jefatura inmediata tendrá que profundizarse en el historial del pozo para dar la solución a una posible obstrucción de la formación y zona de los disparos por asfaltenos, arenas, sedimentos y partículas metálicas. 1.4 Si el nivel dinámico aumenta y la aportación del pozo es deficiente, esto nos está indicando que tenemos un problema en la bomba, el cual lo vamos a corroborar con una carta dinamométrica (registro dinamómetro). 2.- Dinamómetro. Con éste se obtienen dos cartas dinamométricas (dependiendo el aparato), también debe tomarse uno cada semana y las cartas son las siguientes: 2.1 De superficie. Ésta nos permite ver lo siguiente: a) Carga máxima y mínima de la sarta de varillas. Estas cargas permiten saber el peso de la sarta de varillas y por ende, detectar algún problema de desprendimiento en las mismas o bomba desanclada. b) Operación de válvulas de la bomba, si tienen pase las válvulas viajera y de pie o retienen la carga. 2.2 De fondo. Ésta nos permite ver lo siguiente: a) Llenado de la bomba (porcentajes). b) Golpes ocasionados por candados de gas en la bomba. c) Golpes por fluido Observación: Para saber como se sacan los registros mencionados, el tema de registros ecómetros y dinamómetros. En caso de encontrarse un problema de calzamiento de válvulas viajera y de pie se tendrá que programar una circulación inversa. En caso de bomba desanclada se tendrá que efectuar una prueba de reanclaje (ver capítulo 5 tema: Prueba de reanclaje). 37 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EVALUACIONES

EVALUACIÓN INSTRUCCIONES: Confirme su aprendizaje, leyendo atentamente los siguientes cuestionamientos y marcando con b la respuesta correcta . 1. El mantenimiento predictivo en pozos con bombeo mecánico consiste en: _____ Una serie de mantenimiento a las unidades de bombeo mecánico. _____ Una serie de mantenimiento a las conexiones superficiales. _____ Una serie de registros programados para monitorear la eficiencia de la bomba. 2. Los registros que se efectúan a los pozos con bombeo mecánico son: _____ De presión de fondo y ecómetro. _____ Dinamómetro y de presión de fondo. _____ Ecómetro y dinamómetro.

INSTRUCCIONES: Escriba la respuesta a los problemas siguientes. 1. Describa que se logra con el mantenimiento predictivo a los pozos con bombeo mecánico. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________


CAUSAS POSIBLES POR LAS QUE DEJA DE FLUIR UN POZO

4 CAUSAS POSIBLES POR LAS QUE DEJA DE FLUIR UN POZO



Instalación Subsuperficial 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Bomba engasada. Calzamiento de válvulas viajera, de pie y azolvamiento de la bomba. Falta de nivel dinámico. Bomba desanclada. Sarta de varillas rotas. T.P. rota o fisurada. Flotamiento de sarta de varillas.

1. Bomba engasada (Candado de gas). Esta falla se logra observar con más claridad en una carta dinamométrica de fondo y a veces se logra eliminar de la siguiente manera: 1.1 Desfogando el espacio anular (T.R.) a 0 Kg/cm2 de presión. 1.2 Represionando la T.P. a 30 Kg/cm 2 en varias ocasiones hasta lograr que se escuche puro líquido y no pase cabeza de gas. 2. Calzamiento en válvula viajera, de pie y azolvamiento de la bomba. En estos dos puntos también se logra observar la falla a través de una carta dinamométrica y a veces se logra solucionar con una circulación inversa con Diesel. 3. Falta de nivel dinámico: Esta anomalía se detecta claramente con un registro de nivel (ecómetro) en T.R. al momento de la falla de la bomba (que deje de fluir el pozo). El agotamiento del nivel dinámico puede ser consecuencia de lo siguiente: 3.1 Demasiadas emboladas en la Unidad de Bombeo Mecánico. Esto se corrige superficialmente cambiando a menor diámetro la polea del motor de la U.B.M. a modo que se ajuste a las emboladas necesarias y si cuenta con motor de velocidad variable se efectuará moviendo las perillas en el tablero. En determinado momento se tendrá que cambiar de una carrera mayor a una menor. 3.2 Una bomba de inserción de mayor diámetro. Ésta solamente puede ser cambiada a menor diámetro entrando equipo de T.R.P. ya que es equipo subsuperficial. 3.3 Una contrapresión alta en línea de descarga. Por consecuencia de esta anomalía, el gas en la T.R. ejerce una fuerza que una formación depresionada (débil) se dificulta vencer y la aportación del yacimiento a la zona de los disparos es poca. En ocasiones esto se remedia purgando el espacio anular, si en la batería de separación donde llega este pozo se cuenta con un separador alfa, se hará el trabajo a dicho separador bajando la presión de separación a lo mínimo, si da 43 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


resultado positivo esta operación tendrá que efectuarse en forma diaria (rutinaria). 3.4 Si este problema se presenta en un pozo que ha estado trabajando normalmente, es posible que tengamos una deficiencia del yacimiento a la zona de los disparos (obstruida por asfaltenos). Tendrá que programarse una estimulación orgánica con aromina. 3.5 Y si la obstrucción es por arena y sedimentos, tendrá que entrar equipo de TRP y lavar el fondo del pozo. 4. Bomba desanclada. Esta anomalía puede ser detectada claramente a través de una carta dinamométrica superficial y de fondo (ver Capítulo 5 tema: Prueba de Reanclaje). 5. Sarta de varillas rotas. Esta anomalía se puede detectar superficialmente, Cuando la rotura de las varillas está somera se logran observar los siguientes puntos: 5.1 Se alcanza a dar vueltas la sarta de varillas con mucha facilidad (manualmente) y el motor tiene un forzamiento cuando los contrapesos van hacia arriba. 5.2 También se logra observar que al parar el motor de la U.B.M. ésta da varias emboladas y al final presenta mucha oscilación que tarda en parar totalmente quedando la U.B.M. en su punto muerto superior (esto suele suceder en unidades de bombeo mecánico balanceada por contrapesos). 5.3 En unidades aerobalanceadas, al parar dicha unidad se va hasta su punto muerto superior ya que el balanceo que tiene es para la totalidad del peso de la sarta y al haber una diferencia de peso ésta se va al punto antes mencionado (ver fig. 8).

Fig.8 Posición de U.B.M. Aerobalanceada con una Sarta de Varillas Rota 44 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


Observación: La anomalía también es detectada con una carta dinamométrica. 6. T.P. rota: Esta anomalía se logra detectar en la superficie por el forzamiento del motor en su carrera ascendente y el pozo sin fluir, en ocasiones se encuentran las bandas quemadas y la U.B.M. en su punto muerto inferior. Cuando se tiene la sospecha de esta falla lo mejor es efectuar una prueba de T.P., esto es, una prueba de hermeticidad con equipo de alta y diesel (con el procedimiento mencionado en el punto de circulación inversa). 6.1 Cuando la rotura de la T.P. está arriba del nivel dinámico, puede comprobarse depresionando totalmente el espacio anular (T.R.) a cero, posteriormente abrir válvula de flujo de ½”∅ y no debe de tener presión la T.P. ya que ésta suele depresionarse al igual que la T.R. al existir dicha anomalía. 7. Flotamiento de sarta de varillas: (ver fig. 9), Esta anomalía se logra observar superficialmente porque la varilla pulida se queda suspendida en determinado punto y su origen puede ser por lo siguiente: 7.1 Atrapamiento del émbolo de la bomba en el interior de la camisa por carbonato de calcio y sedimentos. 7.2 Atrapamiento del pistón de la válvula eliminadora de candados de gas por carbonato de calcio y sedimentos. 7.3 Pozos con aceite viscoso. 7.4 Azolvamiento de la bomba por sólidos Los puntos 7.1, 7.2 y 7.4 son corregidos únicamente con la intervención del equipo T.R.P., el punto 7.3 se corrige con una circulación inversa (ver Capítulo 5 Tema: Circulación Inversa).

Fig .9 Flotamiento de la Sarta de Varillas 45 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


OBSERVACIONES: Si se va a dejar la U.B.M. inoperante por varias horas o días en espera de alguna circulación inversa u otro motivo y que tendrá que operarse posteriormente, debe dejarse frenada en su punto muerto superior, por el asentamiento de los sólidos en T.P., ya que suele suceder que en un pozo que ha estado operando normalmente, la bomba tenga las copas que van alojadas en el niple sello, rotas o deterioradas y esto hace que todos los sólidos se asienten sobre el émbolo viajero en caso de estar en su punto muerto inferior y quede éste atorado.



EVALUACIÓN INSTRUCCIONES:

A continuación hay una serie de operaciones, en el paréntesis de la izquierda escriba (v) si es verdadero o (f) si es falso.

(

) La geometría de las unidades de bombeo mecánico se divide en 4 clases.

(

) La clase I de la geometría de las unidades está representada por la unidad convencional.

(

) La clase III representa a las unidades Mark II y aerobalanceada.

(

) La unidad Mark II tiene su apoyo, esfuerzo y resistencia en los 2 extremos del balancín.

(

) El ciclo de bombeo se divide en productivo y no productivo.

INSTRUCCIONES: Complete los siguientes párrafos. 1. En el Activo de Producción Poza Rica existen _________ tipos de unidades de bombeo mecánico: _____________ y ____________ (Comb. Int.) (eléctrica) 2. La función del motor principal de la unidad de bombeo mecánico convencional y Mark II es ___________ a la instalación ____________ _________ que es transmitida a la ________ y usada para elevar el ___________. 3. El __________________reduce la velocidad del motor inicial 4. Las poleas del motor reciben la _________ al funcionar motor principal a través de _________________. 5. El motocompresor en una unidad aerobalanceada se _________ a un _____________ y a un __________ para que el motor principal pare sin _______________.



6. La diferencia entre una unidad convencional Marrk II aerobalanceada y unidad hidroneumática son las ________partes principales. 7. En las unidades de bombeo mecánico la rotación es esencial porque _____________________________________.


EVALUACIÓN

EVALUACIÓN

INSTRUCCIONES: Resuelva los siguientes problemas: 1.- Una bomba engasada es una anomalía subsuperficial ¿Cómo podrá solucionarse desde la superficie? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2.- Si existiera un calzamiento de válvulas de la bomba ¿Cómo lo resolvería? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3.- Enumere algunos puntos por el cual el nivel dinámico de pozo podría agotarse. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4.- ¿Qué es una bomba desanclada Explíquelo brevemente. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 5.- ¿Cómo podría usted detectar una rotura de la sarta de varillas? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 6.- Si hubiera una rotura en la tubería de producción ¿Cómo lo detectaría? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 7.- ¿Cuál es la causa o causas del flotamiento de la sarta de varillas? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 47 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN PARA RECUPERAR LA PRODUCCIÓN DE POZOS QUE DEJARON DE FLUIR

5 OPERACIÓN PARA RECUPERAR LA PRODUCCIÓN DE POZOS QUE DEJARON DE FLUIR



5.1 PRUEBA DE REANCLAJE Herramientas y Material que se Utilizan 1.

La UBM debe tener instalado un freno en óptimas condiciones.

2.

Una madrina de varilla pulida de 1 ½” ∅ de 2, 4, 6 pies de longitud.

3.

Una grampa o mordaza de 2 ó 3 tornillos.

4.

Una llave de 1 5 / 8 ” estriado de cola, española o de golpe para la grampa de 2 tornillos.

5.

Una llave de 1 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe para la grampa de 3 tornillos.

6.

Una marro de 10 a 12 Lbs.

7.

Una llave mixta de

8.

Una llave perica 12”.

9.

Una llave Stillson 18”.

10.


11.


12.


13.

Una palanca de tubo para la llave de cola (ayudante).

14.

Llave de fricción de 1 ½” ∅ = 1.500” ∅.

15.

Llave de fricción de 1 3 / 4 ” ∅ = 1.750” ∅.

16.

Los trabajadores deberán utilizar su equipo de protección personal, ropa de algodón, zapatos de seguridad, guantes, etc. (Cap. II Art.1).

15

/ 16 ”.



Procedimiento para Reanclar una Bomba Subsuperficial con la UBM. 1. Colocar U.B.M. 10” a 15” antes de llegar a su punto muerto inferior, asegurando con el freno. Verificar previamente que no haya personal trabajando cerca de los contrapesos (ver fig. 10).

Fig .10 U.B.M. a 15” antes de su Punto Muerto Inferior 2. En caso de que el pozo tenga instalado un estopero-preventor Hércules, ajustar los tornillos cargadores, mediante una llave mixta de 15/16” o una llave perica 12” (ver fig. 11).

Fig .11 Ajustando Tornillos Cargadores 52 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


3. Colocar grampa de trabajo, en la varilla pulida de 1 ½” ∅, a nivel del estoperopreventor, dándole el apriete adecuado, mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe dependiendo el tipo de grampa de 2 ó 3 tornillos, y un marro de 10 a 12 Lbs. Limpiar la varilla pulida de 1 ½ “∅ en donde se vaya a instalar la grampa, ya que esto hace que la grampa tenga un apriete más seguro (ver fig. 12).

Fig.12 Colocación de Grampa 4. Soltar el freno, colocar U.B.M. en punto muerto inferior, asegurando nuevamente con el freno (ver fig. 13).

Fig.13 . U.B.M. en Punto Muerto Inferior 53 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


5. Comprobando que el elevador está suelto y la sarta de varillas recargada en la grampa de trabajo (ver fig. 14), colocar madrina de varilla pulida de 1 ½” ∅, en el cople de la varilla pulida (ver fig. 15), darle el apriete adecuado, mediante una llave Stillson 24”. Nunca se deben colocar las manos o afianzarse con las misma entre el elevador y la grampa, ya que el freno y las grampas en ocasiones suelen deslizarse (chorrearse) y así evitar un posible accidente.

Fig.14 Elevador Suelto

Fig.15 Colocación de la Madrina

6. Aflojar y retirar grampa fija, mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe dependiendo el tipo de grampa, y un marro de 10 a 12 Lbs (ver fig. 16).

Fig.16 Aflojar y Retirar la 54 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


7. Quitar el seguro del elevador (ver fig. 17) y retirar el elevador de la varilla pulida (ver fig. 18).

Fig. Retirando el Seguro

Fig.17 Quitar el Seguro

Fig.18 Retirando el Elevador de la Varilla Pulida

8. Soltar el freno poco a poco, hasta que el elevador quede a la altura de la madrina de varilla pulida de 1 ½”∅ (ver fig. 19).Si no se mueve la U.B.M. soltando el freno, auxiliarse con el motor; asegurar nuevamente con el freno, meter elevador y colocar el seguro (ver fig. 20).

Fig.19 Elevador a la Altura de la

Fig.20 Elevador y Seguro Instalado

madrina 55 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


9. Colocar grampa 3”∅ antes del cople de la madrina de varilla pulida, con el debido apriete mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe, (dependiendo el tipo de grampa) y un marro de 10 a 12 Lbs (ver fig. 21).

Fig.21 Colocación de la Grampa 3” Antes del Cople 10.

Soltar el freno poco a poco, hasta que la U.B.M. cargue la sarta de varillas y la grampa de trabajo quede a 5” del Estopero-Preventor, para poder retirarla, mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe y un marro de 10 a 12 Lbs (ver fig. 22).

Fig.22 Retirando la Grampa 56 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


11.

Soltar el freno, operar U.B.M. colocándola en su punto muerto inferior, (asegurando con el freno), con esto se verifica que el cople de la varilla pulida quede a nivel del Estopero-Preventor, si no es así, correr la grampa de la madrina hacia donde se requiera (ver fig. 23).

Fig.23 Cople de la Varilla Pulida a Nivel del Estopero Preventor 12.

Efectuado el punto anterior, se procede a soltar el freno y se opera U.B.M. de 5 a 6 emboladas, si se escucha golpeteo descendente por elongación de las varillas, posiblemente se haya anclado la bomba, ya que el reanclamiento más efectivo es recargar todo el peso de la sarta de varillas sobre la zapata candado, para esto se necesita controlar el pozo y se utiliza una grúa (este tema se explica más adelante).



13. Una vez trabajando la U.B.M. de 5 a 6 emboladas, se procede a retirar madrina de varilla pulida de 1 ½”∅ ,y efectuar ajuste, para que no golpee en su punto muerto inferior, ver fig.24 (Ver tema de eliminar golpe descendente).

Fig.24 U.B.M. con su Ajuste Normal 14. Efectuado el ajuste, operar U.B.M. y hacer prueba de producción, para comprobar si hubo éxito o no en la prueba de reanclaje. 15. Si la prueba de producción “es positiva” pasar datos a la oficina y mandar a medir el pozo. 16. En caso de no haber golpeado en su punto muerto inferior, en la prueba de reanclaje, se procederá a efectuar una prueba de reanclaje controlando el pozo y utilizando una grúa, con apoyo del personal de mantenimiento a Equipo Dinámico, Equipo de Alta de Servicio a Pozo, Personal de SIPA y Unidad de Contra Incendio. Invariablemente antes de levantar cargas pesadas con la grúa “Hiab”, se deben colocar los gatos estabilizadores.



OBSERVACIONES: •

• • •

Normalmente en las varillas pulidas deben utilizarse llaves de fricción, ya que éstas no dejan marcas en las mismas, que normalmente van a trabajar, en las madrinas de varilla pulida pueden utilizarse llaves Stillson 24” ó 36” ya que estas son exclusivamente para maniobras y no van a trabajar sobre los hules del estopero-preventor. Para todos estos movimiento se debe contar con el estado mecánico del pozo. Antes de efectuar algún movimientos con la U.B.M. verificar que ningún personal esté trabajando cerca de los contrapesos y bandas (Si es que no han instalado el cubre bandas). La limpieza de la varilla pulida donde se instala la grampa es con el fin de que afiance la grampa y no se resbale por grasas o aceites y así evitar un posible accidente.

Prueba de Reanclaje con Grúa 1.

Circular el pozo con fluido de control adecuado y el volumen de acuerdo a la capacidad de la T.R. y T.P. del pozo. El fluido del control y volumen a utilizar será calculado y proporcionado por el departamento de T.R.P.

2.

Una vez controlado el pozo, cerrar la válvula de flote depresionar la T.R. y la T.P. dejando abiertas las válvulas y dejar en conexiones superficiales un respiradero o toma a la atmósfera capturando los líquidos en un recipiente para no dañar el entorno ecológico.

3.

Colocar U.B.M. faltando 10” a 15” antes de llegar a su punto muerto inferior asegurando con el freno.

4.

Colocar grampa de trabajo en varilla pulida de 1 ½” ∅ a nivel del EstoperoPreventor dándole el apriete debido, mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe, dependiendo el tipo de grampa y un marro de 10 a 12 Lbs. Limpiar la varilla pulida de 1 ½ “∅ donde se instale la grampa.

5.

Soltar el freno y colocar U.B.M. en su punto muerto inferior, este movimiento hace que el cable colgador y elevador queden sueltos y la sarta de varillas recargada sobre la grampa de trabajo. Asegurando con el freno.



6.

Meter palanca de paro positivo o muela para mayor seguridad, retirar seguro del elevador, sacar elevador de la varilla pulida, y retirar cabeza de caballo de la U.B.M. con la grúa. El trabajo de retirar la cabeza de caballo lo efectúa el Personal de Mantenimiento, sin embargo, el jefe de la operación es el encargado de Producción y su obligación es verificar que cuando se efectúen los trabajos con la grúa no este ningún personal por debajo de lo que se mueva en dicha grúa, todo el tiempo deben colocarse por los lados y de preferencia jalar los objetos con un cable de manila.

7.

Colocar la madrina pony de 1” ∅ de 6 pies de longitud en el cople de la varilla pulida, con el debido apriete, mediante una llave Stillson 24”.

8.

Colocar elevador de 1” en madrina pony 1” ∅ y levantar sarta de varillas con la grúa, a modo que la grampa de trabajo quede a 5” del estopero-preventor sosteniendo la sarta de varillas con la grúa.

9.

Retirar grampa de trabajo mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe dependiendo el tipo de grampa y un marro de 10 a 12 Lbs.

10.

Bajar la sarta de varillas con la grúa, faltando 10” para llegar el cople de la varilla pulida de 1 ½ “∅ al nivel del Estopero-Preventor (esto es para poder trabajar a una buena altura).

11.

Aflojar estopero-preventor mediante una llave Stillson 48”, este trabajo lo efectúa el personal de mantenimiento.

12.

Levantar el Estopero-Preventor y colocar grampa de trabajo a nivel de la tee de 3” ∅, dándole el debido apriete mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe dependiendo el tipo de grampa y un marro de 10 a 12 Lbs. Efectuar limpieza de varilla pulida de 1 ½”∅ donde se va a instalar la grampa.

13.

Recargar la sarta de varillas, sobre la tee de 3” ∅, retirar elevador, varilla pony de 1” ∅ y cople de la varilla pulida, mediante una llave Stillson 24” o una llave de fricción de 1.750” (1 ¾”) y sacar el Estopero-Preventor por la parte superior de la varilla pony.

14.

Colocar cople y varilla pony de 1” ∅, con el debido apriete, mediante una llave Stillson 24”, colocar elevador de 1” en la varilla pony. 60 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


15.

Levantar con la grúa la sarta de varillas y sostener a modo que la grampa de trabajo quede a 5” de la tee de 3” ∅ para poder retirarla mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe y un marro de 10 a 12 Lbs.

16.

Ya retirada la grampa, bajar la sarta de varillas con la grúa hasta recargar totalmente y ésta quede suspendida y el elevador de 1” suelto.

17.

Verificar que al estar recargada la sarta de varillas, el cople de la varilla pulida quede a nivel de la tee de 3” ∅, si es así el ajuste está bien.

18.

Se vuelve a levantar la sarta de varillas a 1 metro y medio de la tee de 3” ∅ y se vuelve a recargar todo el peso, repetir de 3 a 4 veces este movimiento con esto debe de anclarse la bomba, (si es que estaba desanclada).

19.

Se levanta la sarta de varillas 25”, midiendo de la parte inferior del cople de la varilla pulida a la parte superior de la tee de 3”∅ y colocar grampa de trabajo a nivel de la misma tee, darle el debido apriete, mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe y un marro de 10 a 12 Lbs. Efectuar limpieza en la varilla pulida de 1 ½“∅ donde se instala la grampa.

20.

Recargar la sarta de varillas sobre la tee de 3” ∅, retirar elevador, madrina pony 1” ∅ y cople de la varilla pulida, meter Estopero-Preventor por la parte superior de la varilla pulida y ajustar los hules mediante una llave 15 / 16 ”, para que no se mueva.

21.

Conectar cople de la varilla pulida y madrina pony de 1” ∅, dándole el apriete adecuado mediante una llave Stillson 24”.

22.

Meter el elevador en la madrina pony de 1” ∅ y levantar sarta de varillas con la grúa 5”, sostener con la misma y retirar grampa de trabajo mediante una llave de 1 5 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe y un marro de 10 a 12 Lbs.

23.

Aflojar los hules del Estopero-Preventor mediante una llave mixta de 15 / 16 ”, bajarlo y conectarlo en la tee de 3” ∅, dándole el apriete adecuado, mediante una llave Stillson 36” ó 48” y una palanca de tubo (ayudante). El personal encargado que dirija o efectúe alguna maniobra, debe ser personal calificado previamente. No permita por ningún motivo que trabajadores ajenos operen la grúa.



24.

Levantar la sarta de varillas 65”, empezando a medir de la parte inferior del cople de la varilla pulida hasta la altura de la tee de 3” ∅ y colocar la grampa de trabajo a la altura del Estopero-Preventor, con el apriete debido, mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe y un marro de 10 a 12 Lbs y recargar la sarta de varillas sobre el estopero-preventor. Efectuar limpieza en la varilla de 1 ½ “∅ donde se instale la grampa.

25.

Retirar elevador y varilla pony de 1” ∅ mediante una llave Stillson 24”. El personal que se encargue del manejo de cargas pesadas, debe tener experiencia en estas actividades. Los encargados de dirigir las maniobras deben cuidar de no exigir mayores esfuerzos que los que permita la resistencia física de cada trabajador. Este personal deberá adoptar posiciones adecuadas para evitar que los sobre esfuerzos sean causa de lesiones. “Se recomienda usar el cinturón de protección Lumbar”. En algunas ocasiones, cuando se han manejado piezas pesadas, se ha sufrido lumbalgia de esfuerzo, por no recordar el principio básico de ejercer la fuerza sobre las piernas y no con la espalda. Este movimiento debe partir básicamente del levantamiento ejerciendo la fuerza principal, como ya se dijo, con las piernas.

26.

Instalar cabeza de caballo con la grúa, meter el elevador en la varilla pulida y colocar el seguro del elevador. Este trabajo lo realiza el personal de mantenimiento, el encargado de Producción verificará que el personal no se coloque por debajo de los objetos que se levanten con la grúa, solamente de lado y si es necesario; jalar los objetos con un cable de manila.

27.

Colocar grampa fija a la altura del elevador con el apriete adecuado, mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ”, estriada de cola, española o de golpe y un marro de 10 a 12 Lbs. Efectuar limpieza en varilla pulida de 1 ½”∅ donde se instale la grampa.



28.

Sacar la muela o palanca de paro positivo de la U.B.M. posteriormente sacar el freno poco a poco, a modo que la U.B.M. cargue la sarta de varillas, levantando la grampa de trabajo 5” del Estopero-Preventor asegurando nuevamente con el freno y retirar la grampa de trabajo mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ”, estriada, de cola, española o de golpe y un marro de 10 a 12 Lbs; en caso que la U.B.M. no se mueva soltando el freno, auxiliarse con el motor.

29.

Soltar el freno, ajustar los hules sellos del Estopero-Preventor e instalar conexión de venteo, abrir válvula de flote y operar U.B.M. Observar que no tenga golpe descendente, de no presentar anomalía, efectuar prueba de producción para verificar si se obtuvo éxito en la operación; en caso de ser positivo, mandar el pozo a medición. En caso que se escuche golpe descendente ver el tema de cómo eliminar golpe descendente. OBSERVACIONES: •

•

Cuando se coloca la grampa de trabajo sobre la tee de 3” ∅, para efectuar maniobras de retirar el Estopero-Preventor, dicha grampa se tiene que apretar más de lo normal ya que si se desliza (chorrea), al no tener cople la varilla pulida, la sarta de varillas, se precipitará al interior del pozo y tendrá que entrar a pescarla el equipo de reparación y terminación de pozos Cuando se levanten objetos con la grúa el personal no se debe colocar por debajo de estos, tiene que ser por los lados y jarlarlos con un cable de manila, si es necesario.

Todo trabajador que ejecute labores de altura fuera de pasillos o plataformas, debe usar cinturón de seguridad apropiado al trabajo y lugar en que las desarrolle (Cap. II Art. 17).



Eliminar Golpe Descendente 1. Colocar U.B.M. de 10” a 15” antes de llegar a su punto muerto inferior, asegurando con el freno. Verificando que no se encuentre personal trabajando cerca de los contrapesos (ver fig. 25).

Fig.25 U.B.M en su punto Muerto Inferior 2. En caso que el pozo tenga instalado un Estopero-Preventor Hércules, ajustar los tornillos cargadores, mediante una llave mixta de 15 / 16 ” o una llave perica 12” (ver fig. 26).

Fig.26 Ajustando Tornillos Cargadores 64 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


3. Colocar grampa de trabajo a nivel del Estopero-Preventor, con el debido apriete, mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe y un marro de 10 a 12 Lbs. Efectuar limpieza de varilla pulida de 1 ½”∅ donde se instala la grampa (ver fig. 27).

Fig.27 Colocación de Grampa 4. Soltar el freno y colocar U.B.M. en su punto muerto inferior, asegurando con el freno; verificando que la grampa de trabajo esté cargando la sarta de varillas y el elevador suelto (ver fig. 28).

Fig.28 Elevador Suelto 65 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


5. Aflojar grampa fija y bajarla de 6” a 8” y volver a apretarla, mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe y un marro de 10 a 12 Lbs. Efectuar limpieza de varilla pulida de 1 ½”∅ donde se instale la grampa (ver fig. 29).

Fig.29 Afloje y Retira la Grampa 6. Aflojar el freno, a modo que la U.B.M. cargue la sarta de varillas y la grampa de trabajo se levante 5” del nivel del Estopero-Preventor, asegurando la U.B.M. con el freno. Aflojar y retirar grampa de trabajo, mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe y un marro de 10 a 12 Lbs (ver fig. 30).

Fig.30 Retirando la Grampa 66 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


1. Soltar el freno y operar U.B.M. si no existe golpe, dejarla en ese ajuste y si persiste el golpe descendente, efectuar el mismo movimiento exclusivamente 3 veces más, bajando la grampa de 6” a 8” y con este movimiento, sube más la sarta de varillas y así se elimina el golpe descendente. Todo trabajador que ejecute labores de altura fuera de pasillos o plataformas, debe usar cinturón de seguridad apropiado al trabajo y lugar en que las desarrolle (Cap. II Art. 17). 1. La varilla pulida mide 22 pies = 264 pulgadas. 2. El ajuste normal es que recargada la sarta de varillas, el cople superior de la varilla pulida, quede a nivel de la tee de 3” ∅. 3. Al recuperar el peso de la sarta de varillas de la tee de 3” ∅, el cople superior de la varilla pulida aproximadamente en el área Poza Rica es de 50”, más 15” de espaciamiento es igual a 65”. 4. Si sumadas las 65” más la carrera con la que va a trabajar la U.B.M. (144”) tenemos en su punto muerto superior 65” más 144” = 209 pulgadas arriba de la tee de 3” ∅ y abajo 55”. 5. Empezando a medir de la parte superior de la tee de 3” ∅ , para abajo las 55”, es donde se tiene el cople inferior de la varilla pulida y con esta cuenta se puede saber hasta donde se puede subir la sarta de varillas, cuando existe golpeteo descendente y no atorarse en el preventor o estopero preventor.

5.2 MODIFICACIÓN AL AJUSTE DE VARILLAS Es la modificación al ajuste de la sarta de varillas original que efectuó el equipo de reparación y terminación de pozos en la última intervención al pozo y que éste no sea compatible a las condiciones de operación requeridas de la U.B.M., porque quedó abajo o arriba de la tee de 3” ∅ de flujo. Para este procedimiento se debe de tener el estado mecánico del pozo y el ajuste de la sarta de varillas efectuado por el equipo de R.T.P., en la última intervención y que debe llevar la siguiente información: A) En donde recargó toda la sarta de varilla (en la tee de 3” ∅, en el preventor o a que distancia antes o después del Estopero-Preventor). B) Con qué medida (en pulgadas) recuperó el peso de la sarta. 67 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


C) La medida de la carrera efectiva del pistón. Procedimiento para la modificación de ajuste de la sarta de varillas con grúa. 1. Efectuar los puntos del 1 al 16 de la prueba de reanclaje con grúa. 2. Verificar a donde queda el cople de la varilla pulida, si queda en el interior del pozo, colocar una marca en la varilla pony de 1” ∅, al nivel de la parte superior de la tee de 3” ∅. 3. Levantar con la grúa la sarta de varillas y medir (en pulgadas) la longitud de la marca, en la varilla pony , hasta la parte inferior del cople de la varilla pulida y si esa medida rebasa las 24” de longitud (2 pies) se tendrá que aumentar una varilla pony de 1” ∅ de 2 pies de longitud y se efectúa de la siguiente manera: a) Levantar la sarta de varillas hasta que la varilla pulida quede totalmente afuera. b) Se coloca un elevador de 1” en la varilla pony de 1” ∅, que se localiza por debajo de la varilla pulida y se recarga la sarta de varillas sobre el elevador de 1” y éste a su vez recargará sobre la tee de 3” ∅. c) Se afloja varilla pulida, mediante una llave de fricción de 1.500”∅, (1 ½”∅) se levanta y retira con la grúa. Asegurándose que el personal no se coloque por debajo de los objetos levantados por la grúa, siempre por un lado. d) Se coloca la pony de 2 pies (24” de longitud) sobre la otra pony de 1”∅ con el debido apriete (retirando la grasa de la cuerda de la varilla) mediante 1 llave Stillson 24”. e) Con la grúa se coloca la varilla pulida, y se aprieta mediante una llave de fricción de 1.500” (1 ½”) Limpiar la rosca de la varilla ( que no lleve grasa). f) Levantar la sarta de varillas con la grúa, retirar el elevador que está sosteniendo la sarta de varillas y recargar la sarta de varillas sobre la zapata candado, al estar recargado el cople de la varilla pulida deberá quedar aproximadamente al nivel de la tee de 3” ∅.



g) Si es así, levantar la sarta de varillas a un metro y medio y volver a recargarla nuevamente, efectuar este movimiento de 3 a 4 ocasiones, esto es para cerciorarse que la bomba quede anclada nuevamente. h) Levantar la sarta de varillas 25” aproximadamente empezando a medir de la parte inferior del cople de la varilla pulida hasta la parte superior de la tee de 3” ∅, sostener con la grúa y colocar la grampa a nivel de la tee de 3” ∅, con el debido apriete mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola española o de golpe (dependiendo el tipo de grampa de 2 ó 3 tornillos) y un marro de 10 a 12 Lbs. Efectuar limpieza de la varilla pulida de 1 ½”∅ donde se instale la grampa. i) Recargar la sarta de varillas sobre la grampa de trabajo. Retirar elevador, madrina pony de 1” ∅ y cople de la varilla pulida y meter por la parte superior de la varilla el estopero-preventor y ajustar hules para que no se corra hacia abajo mediante una llave mixta de 15 / 16 ”. j) Colocar cople y varilla pony de 1” ∅ dándole el apriete debido, mediante una llave Stillson 24” y colocar el elevador para varilla de 1”. k) Levantar la sarta de varillas 5” y retirar grampa de trabajo, mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola, española o de golpe y un marro de 10 a 12 Lbs. l) Aflojar los hules sellos del Estopero-Preventor mediante una llave mixta 15 / 16 ”, bajarlo y conectarlo a la tee de 3” ∅ con el debido apriete, mediante una llave Stillson 36” ó 48” ∅, levantar la sarta de varillas 65” midiendo a partir de la tee de 3” ∅, hasta la parte inferior del cople de la varilla pulida. m) Colocar grampa de trabajo a nivel del Estopero-Preventor, con el debido apriete mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ”, estriada de cola, española o de golpe y un marro de 10 a 12 Lbs. Efectuar limpieza en la varilla pulida de 1 ½”∅ donde se instale la grampa. n) Efectuar los puntos del 25 al 29 del tema de prueba de reajuste con grúa. 4. En caso que al recargar la sarta de varillas el cople de la varilla pulida rebase las 24” de longitud sobre la tee de 3” ∅ se tendrá que eliminar una varilla pony de 2 pies (24”). a) Sacar toda la varilla pulida y colocarla por un lado, siguiendo el procedimiento anterior para aumentar una pony 1” ∅, en los puntos (a,b,c). 69 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


b) Usando el mismo elevador donde está recargada la sarta de varillas se levanta la sarta de las mismas para buscar una pony de 2 pies (24”). c) Una vez encontrada, se procede a recargar la sarta de varillas sobre el elevador (con el cual se sacó la varilla pulida), dejando libre la pony de 1”∅ de 2 pies (24”)de longitud para poder eliminarla. d) Ya eliminada se procede a colocar las demás varillas que estaban encima de la que se retiró con el debido apriete mediante una llave Stillson 24” y se levanta la sarta de varillas para poder retirar elevador de 1”, para bajar la sarta hasta la última pony de 1” ∅ y colocar el elevador recargando nuevamente sobre éste la sarta de varillas. Efectuar limpieza en las roscas de las varillas pony de 1” ∅ (NO debe llevar grasa). e) Con la grúa colocar varilla pulida y apretar mediante una llave de fricción de 1.500” (1 ½”) dándole el apriete debido. Asegurándose que el personal no se coloque por debajo de los objetos levantados por la grúa, siempre por un lado. f) Levantar sarta de varillas y retirar elevador, bajar la sarta de varillas hasta recargarla totalmente, levantar un metro y medio y volver a recargar, efectuar este movimiento de 3 a 4 veces, esto para estar seguro de que se ancló nuevamente la bomba. g) Repetir los puntos desde la h. hasta la n. del procedimiento anterior. OBSERVACIONES: Para los movimientos de la sarta de varillas la madrina pony de 1” ∅ debe de tener una longitud de 4 a 6 pies (es la que se utiliza en la parte superior de la varilla pulida). En caso de no encontrarse en la sarta de varillas una madrina de las dimensiones requeridas como la del ejemplo (24”) 2 pies, previamente debe llevarse varias madrinas de diferentes longitudes de 2, 4, 6, 8 pies para efectuar la combinación del ajuste y éste nos dé al nivel de la tee de 3” ∅.



Las madrinas pony de 1” ∅ que se lleguen a utilizar y tengan que quedarse en la sarta de varillas, no deben llevar grasa en la rosca al igual que la varilla pulida. Ya que si quedan residuos de grasa en las roscas y coples de las varillas, éstas con la fricción o golpes llegan aflojarse y desenroscarse, precipitándose al fondo del pozo. Ajuste de la Sarta de Varillas Se le llama ajuste de la sarta de varillas al trabajo que se efectúa para darle el anclamiento a la bomba, con su recuperación de peso de la sarta de varillas y espaciamiento de la bomba, sin alterar la carrera efectiva del pistón y que la varilla pulida quede en el rango requerido para trabajar en las diferentes carreras de la U.B.M. sin desanclar la bomba. El ajuste más usual en el Activo Poza Rica se efectúa de la siguiente manera: 1. Se recarga la sarta de varillas en la zapata candado (peso muerto). 2. A la altura de la Tee de 3” se coloca una marca a la varilla que ahí coincida. 3. Se recupera el peso de la sarta de varillas y se coloca otra marca. 4. Se toma la medida de marca a marca (en pulgadas), esta medida es para saber con cuanto se recuperó el peso de la sarta de varillas. 5. Se sacan las dos últimas varillas y se mide de la primera marca hasta la segunda varilla. 6. Se sustituye la medida de estas dos varillas con la varilla pulida y el resto con madrinas pony de 1”∅. 7. Esto nos da como resultado que al introducir nuevamente la sarta de varillas y recargarla totalmente sobre la zapata candado, el cople superior de la varilla pulida quede a nivel de la tee de 3”∅. 8. Verificar el anclaje de la bomba en la zapata candado, levantando la sarta hasta que el indicador de peso nos empiece a marcar una tensión (arriba del peso de la sarta de varilla) 9. Recargar nuevamente la sarta de varillas, recuperar el peso (tomando la medida del punto No. 4) más 5” de espaciamiento, ahí se coloca una grampa (a nivel del 71 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


Estopero-Preventor colocado previamente) y de esa manera es como lo deja el equipo de T.R.P. después de la intervención. OBSERVACIONES: ♦ Si la medida al recuperar el peso de la sarta rebasara las 50”, el ajuste quedaría por debajo de la Tee con el excedente de las 50”. ♦ Estos trabajos son exclusivamente con el personal del equipo de T.R.P.

5.3 CAMBIO DE VARILLA PULIDA La varilla pulida se llega a cambiar en los pozos con bombeo mecánico por: a) Corrosión (oxidada y erosionada) b) Deflexión (varilla chueca) c) Acinturada (cuello de botella) La corrosión en una varilla pulida (oxidada y erosionada), tiene la particularidad de desgastar los hules sellos del Estopero-Preventor y en determinado momento tener fuga a través de los hules sellos y sólo se resuelve este problema cambiando la varilla pulida. La deflexión ver fig. 31 (varilla chueca), esta anomalía se presenta cuando existe azolvamiento o atoramiento de la sarta de varillas, esto hace que el cable colgador se desnivele y provoque a su vez que se deflexione (enchueque) la varilla, por la misma deflexión puede fracturarse y precipitarse la sarta de varilla al interior del pozo quedando sin control en ese momento y contaminando el entorno ecológico con el aceite producido del pozo. Para que esto no suceda se tiene que cambiar la varilla pulida previamente.



Fig.31 Varilla deflexionada o chueca Varilla acinturada, esta anomalía se presenta cuando la varilla pulida ha estado trabajando por periodos largos en una misma carrera y sufre un desgaste en la parte donde está trabajando, mientras que en la parte superior queda con el diámetro original, llamándosele a esto cuello de botella o varilla acinturada; cuando se desea trabajar a una carrera menor, el cuello de botella trabaja sobre los hulessellos del Estopero-Preventor no habiendo un buen sello provocando fugas y esto también se remedia cambiando la varilla pulida. El cambio de varilla pulida se efectúa con una grúa y se utiliza el mismo procedimiento de modificación al ajuste de la sarta de varillas con la diferencia que en este punto, se cambia exclusivamente la varilla pulida.

5.4 CIRCULACIÓN INVERSA 1. Circulación inversa. 2. En toda circulación inversa que se programe a un pozo, se deberá contar con el estado mecánico y se efectúa una prueba de T.P.(hermeticidad) previamente, la cual se realizará de la siguiente manera: a) Cerrar T.P., T.R., lado by-pass y válvula de flote utilizando una llave Stillson 18” si es necesario. 73 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


b) Purgar a través de la válvula de flujo de ½”∅, (hacia un recipiente para no dañar el entorno ecológico). c) Retirar botella de 2” a ½”∅ mediante una llave Stillson 36”. d) El equipo de alta se conecta en donde se quitó la botella de 2” a ½”∅. e) Probar conexiones a 600 Lb/pg2 (Retirar el personal y eliminar fugas en caso necesario). f) Empezar a meter fluido y represionar a 500 Lbs/pg2 esperando 30 minutos para comprobar que no se abata dicha presión, si prueba es positiva, continuar con circulación inversa. g) En caso de que con facilidad la T.P. tome 2 m3 más de su capacidad, se suspende la circulación inversa porque se está comprobando que tiene la T.P. rota y esto se soluciona solamente con la entrada del equipo de T.R.P. 3. Si la prueba de T.P. resulta positiva se procede con la circulación inversa de la siguiente manera: a) Se instala una brida de 2” y 3000 Lb/pg 2 en la válvula de T.R. lado libre, mediante 2 llaves de golpe de 1 7 / 16 ” y un marro de 10 a 12 Lbs con el debido apriete y ahí se conecta el equipo de alta probando conexiones a 1000 Lb/pg 2 retirando al personal previamente del área de prueba. b) Se cierra la válvula de T.R. lado by-pass. c) Una vez que se tiene el fluido necesario se revisan las pipas que tengan el fluido que se solicitó(Diesel) que esté completo y no contaminado. Si el fluido está contaminado (revuelto con agua, ácido o sucio) regresarlo. d) Revisando que lo anterior esté bien, se procede a efectuar la circulación inversa, abriendo la válvula de la T.R., donde está conectado el equipo de alta cuando lo indique el encargado del equipo, utilizando una llave Stillson 18” si es necesario. e) Se debe estar pendiente de los siguientes puntos: − Cuándo empieza a subir la presión en la T.R. y cuánto de fluido lleva en ese momento. − En qué momento empieza a aportar aceite de formación por la T.P. y contabilizar el fluido que lleva inyectado. − A los cuantos metros inyectados hubo circulación franca (circulación franca es que salga el mismo fluido por la T.P. que se está inyectando por la T.R.) f) Comenzando a haber aportación de aceite de formación en la T.P., se inicia la operación de la U.B.M. hasta terminar el fluido programado, verificando que no esté trabajando algún personal cerca de los contrapesos de la unidad. 74 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


g) Terminado el fluido, se cierra la T.R. donde está conectado el equipo de alta y el personal del mismo depresiona y desmantela conexiones h) Se abre la T.R. lado by-pass. i) Se efectúa prueba de producción, en ésta se logra comprobar si tuvo o no éxito la operación. j) Se pasaran los siguientes datos a su jefatura inmediata. − − − − − − −

Presión inicial y final de bombeo. El gasto de bombeo. La cantidad de fluido en que hubo circulación franca. La cantidad de fluido total. La prueba de producción, a qué presión levantó y cuántas emboladas. Horario oficial que tardó la operación (inicio y término). Si la prueba es positiva mandar a medir.

Observaciones: − La capacidad en una T.R. de 6 5 / 8 ”∅ con una T.P. de 2 7 / 8 ”∅ en el interior es de 13 litros por metro lineal aproximadamente. − En una T.P. 2 7 / 8 ”∅ con varillas de succión en el interior es de 3 litros por metro lineal aproximadamente. En cuestión de seguridad, cuando se está efectuando la prueba de la línea de descarga de la bomba del equipo de alta a la T.R., todo el personal deberá estar retirado de dicha línea ya que esta prueba se efectúa a 1 000 Lb/pg 2 . Todas las líneas de flote deberán encontrarse ancladas correctamente.


EVALUACIÓN

EVALUACIÓN INSTRUCCIONES: Confirme su aprendizaje resolviendo los ejercicios siguientes: 1.- ¿Cómo efectúa una prueba de reanclaje de una bomba subsuperficial con la unidad de bombeo mecánico? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2.- ¿Cuál es el reanclamiento de una bomba subsuperficial más efectiva y con qué se efectúa? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3.- ¿Cómo se elimina un golpe descendente? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4.- ¿Cuál es la longitud de la varilla pulida de 1 ½” de diámetro en pulgadas? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 5.- ¿Dónde debe quedarse el ajuste que efectúa reparación y terminación de pozos? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 6.- ¿Cómo define la modificación al ajuste de la sarta de varillas? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 7.- ¿Por qué se efectúa la modificación al ajuste de la sarta de varillas? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 77 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EVALUACIÓN

8.- Existen 3 problemas por los que se cambia una varilla pulida ¿Cuáles son? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 9.- ¿Cómo se efectúa una circulación inversa? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 10.- ¿Cómo se realiza una prueba de T.P. o de hermeticidad? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 11.- ¿Cuál es la capacidad por metro lineal de una T.R. de 6 5/8” ∅ con una T.P. de 2 7/8” ∅ en interior? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 12.- En una T.P. de 2 7/8” ∅ con varillas de succión en el interior ¿cuánto es su capacidad por metro lineal? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________


CÁLCULO DE PRODUCCIÓN DEL POZO DE ACUERDO A LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN Y DIÁMETRO DE LA BOMBA SUBSUPERFICIAL

6 CÁLCULO DE PRODUCCIÓN DEL POZO DE ACUERDO A LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN Y DIÁMETRO DE LA BOMBA SUBSUPERFICIAL


CÁLCULO DE PRODUCCIÓN DEL POZO DE ACUERDO A LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN Y DIÁMETRO DE LA BOMBA SUBSUPERFICIAL

En el procedimiento para calcular la producción de un pozo con bombeo mecánico, utilizando las constantes de los diferentes diámetros de la bomba, el resultado es considerado de una eficiencia al 100%, por haberse tomado como relación puro líquido; sin embargo en la aplicación en hidrocarburos que contienen gas, la eficiencia estaría en el orden del 80 a 90%, ya que nunca se cumple una carrera efectiva del pistón por el alojamiento de gas en el interior de la bomba. Es por eso que en la siguiente tabla, que se utiliza para el cálculo de la producción de un pozo con bombeo mecánico, debe de tomarse en cuenta lo anterior. TABLA DE DIFERENTES DIÁMETROS DE BOMBAS SUBSUPERFICIALES DE INSERCIÓN

DIÁMETRO INT. DE T.P. 2 ½” ∅ 2 ½” ∅ 2 ½” ∅ 2 ½” ∅ 2 ½” ∅ 3” 2 ½” ∅ 2 ½” ∅

DIÁMETRO DEL ÉMBOLO 1 ¾” ∅ 1¼”∅ 2”∅ 2 ½” ∅ 1 ¾” ∅ 2 ½” ∅ 2”∅ 2 ¼” ∅

LONGITUD 24 22 24 24 22 22 20 24

PIES PIES PIES PIES PIES PIES PIES PIES

CONSTANTE 0.3569 0.1821 0.4662 0.2622 0.3569 0.7280 0.4662 0.5900

Fórmula para calcular la producción diaria en barriles en un pozo con sistema artificial de bombeo mecánico de acuerdo a la constante de la bomba indicada en la tabla anterior. FÓRMULA: Carrera de la U.B.M.

X

Emboladas de la U.B.M.

X

Constantes de la Bomba

=

X X X X

9 8 6 11

X X X X

0.3569 0.1821 0.4662 0.2622

= = = =

bpd

EJEMPLO: 144” 120 112 128


462 174 313 369

bpd bpd bpd bpd

EVALUACIÓN

EVALUACIÓN INSTRUCCIONES: Compruebe su aprendizaje, resolviendo los problemas siguientes: 1.- Calcule la producción diaria de un pozo con una bomba de inserción de 2 ½” ∅ por 1 ¾” ∅ por 22 pies operada con una U.B.M. con carrera de 144” ∅ y 6 emboladas por minuto, la constante de la bomba es 0.3569 ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________

2.- Calcule la producción diaria de un pozo con una bomba de inserción de 2 ½” ∅ por 2 1½” ∅ por 24 pies, operada por una U.B.M. con carrera de 168” y 9 emboladas por minuto: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3.- Calcule la producción diaria de un pozo con una bomba de inserción de 3” ∅ por 2 ½” ∅ por 22 pies, operada por una U.B.M. con carrera de 128” y 8 emboladas por minuto. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________


PARÁMETROS QUE PERMITEN DIAGNOSTICAR ANOMALÍAS EN EL EQUIPO SUBSUPERFICIAL DEL POZO

7 PARÁMETROS QUE PERMITEN DIAGNOSTICAR ANOMALÍAS EN EL EQUIPO SUBSUPERFICIAL DEL POZO

PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN


Sistemas Analizadores del Pozo (SAP) Su principal objetivo es de proporcionar todos los datos necesarios para analizar el comportamiento de un sistema de bombeo mecánico y del pozo. Desde el inicio del bombeo mecánico se ha tratado de diagnosticar las causas de la reducción de la producción así como de las fallas en los equipos. En los inicios se trataba de detectar los problemas sujetando la varilla pulida con la mano. Después se desarrollaron instrumentos para ayudar a definir los problemas de manera más eficiente y con mayor precisión. Actualmente existen diferentes tipos de equipos, desde los más simples (eléctricos) hasta los sistemas completos de análisis con programas de cómputo, específicamente diseñados para el análisis de dicho comportamiento. A estos equipos se les conoce como; ecómetro y dinamómetro.

7.1 ECÓMETRO El ecómetro es un instrumento, cuyo principio de operación está basado en la acústica, y permite determinar la profundidad del nivel del líquido en un pozo. Tipos de ecómetro Existen ecómetros analógicos y digitales. Los analógicos únicamente proporcionan una tira de papel térmico en la cual se tiene que realizar la interpretación. Los digitales debido a que cuentan con una computadora y los programas especiales, pueden proporcionar nivel de líquido, líquido sobre la bomba, presión de fondo, presión de la columna de gas. Principio de Operación Se genera un pulso de presión el cual viaja a través del espacio anular, al “chocar” con los coples, fluidos o alguna otra obstrucción genera un eco el cual es captado por un micrófono que lo convierte de un pulso de presión a un pulso eléctrico, éste es amplificado, filtrado y finalmente grabado en un papel térmico para su interpretación.

87 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN


La velocidad del sonido depende de las condiciones del medio en las que se propaga (medio Acústico) temperatura, presión, densidad. Por ejemplo la velocidad del sonido en el aire a una temperatura de 8ºC es de 336 m/s y en el agua es aproximadamente 4 veces más veloz. Del análisis de los datos que se obtienen de estos instrumentos se puede deducir principalmente. • •

El nivel de fluidos y por lo tanto, fluido sobre la bomba. La existencia de alguna restricción en el espacio anular.

Partes del Ecómetro El ecómetro se divide en dos partes principales: 1. Pistola. Su función es la de emitir y recibir el pulso de presión y transformarlo a pulso eléctrico para esto consta de: • • • • • •

Micrófono. Cámara de presión. Gatillo. Seguro. Manómetro. Conector para salida del micrófono.

Fig.32 Pistola



2. Graficador (ver fig. 33): Su función es la de amplificar, filtrar y graficar el pulso eléctrico y para esto cuenta con: • • • • • •

Amplificador. Botón de encendido del amplificador. Controles de sensibilidad. Control de filtros. Graficador Voltímetro.

Fig.33 Graficador Metodología para Toma de Registro por Explosión Para realizar la toma del ecómetro no es necesario apagar la unidad de bombeo, pero es recomendable hacerlo debido a la vibración que puede afectar la aguja del graficador y por seguridad para evitar ser golpeado por los contrapesos o la manivela, después de esto se recomienda seguir los siguientes puntos: 1. Conectar la pistola a la válvula de la T.R mediante una llave stillson 36”. 2. Cerrar válvula de T.R. de línea de descarga (lado by-pass) utilizando una llave stillson 18” si es necesario. 3. Abrir válvula de T.R. donde está instalada la pistola, utilizando una llave stillson 18” si es necesario. 4. Verificar presión en la T.R., para hacerlo es necesario accionar el gatillo, abrir lentamente la válvula de la T.R. y observar el manómetro.



5. Si la presión en T.R. es menor a 150 Lb/pg 2 , cargar la cámara de presión a una presión de 150 Lb/pg 2 sobre la presión de la T.R. con el gas del cilindro. 6. Conectar el cable a la pistola y al graficador. 7. Encender el amplificador y permitir que la plumilla se estabilice. 8. Verificar el voltaje, NO operar cuando esté en la parte roja. 9. Regular la sensibilidad y el filtro deseado (upper collar, deep collar y fluid level). 10. Encender el graficador, esperar a que marque en el papel y jalar el gatillo. Metodología para Toma de Registro por Implosión Es casi igual a la anterior la única diferencia en el punto 5 seria: Si la presión es mayor a 150 Lb/pg 2 , purgar y dejar el manómetro en cero de presión IMPORTANTE: NO EXCEDER LA PRESIÓN DE TRABAJO DE LA PISTOLA (1500 lbs/pg 2 ) Y NO PERMITIR REPRESIONARSE A MÁS DE 500 Lb/pg 2 POR SEGUNDO. INTERPRETACIÓN. Mediante la interpretación de un registro del ecómetro se puede obtener lo siguiente: • • •

Nivel del líquido. Variaciones en el diámetro del espacio anular (Liners, desprendimiento de T.R.). Profundidad de colocación de válvulas de bombeo neumático.

Un registro del ecómetro típico es el que se muestra en la fig. 34, donde la primera cresta, de arriba hacia abajo, sería el inicio de la onda de presión o disparo y las pequeñas crestas subsecuentes serían los coples de la T.P., la cresta más grande al final es el nivel de líquido. En algunos registros, como en el de la fig. 34, se pueden identificar todos los coples desde el inicio del disparo hasta el nivel del líquido. En estos casos no existe ningún problema para conocer la profundidad del nivel del líquido porque únicamente hay que multiplicar la longitud de los tramos de T.P., que normalmente es de 9 a 9.5 mts. por la cantidad de coples.



Existen otros casos, que normalmente son los más comunes, en los que únicamente es posible identificar los primeros coples, en este caso lo más recomendable es obtener un factor con los coples que se distinguen claramente y extrapolar hasta el nivel de fluido. Por ejemplo en un registro donde únicamente se puedan identificar 11 coples que equivale a 10 tramos de T.P. de 9 a 9.5 mts. cada uno. • • •

Medir los centímetros en 11 coples. Obtener el factor para esto, sólo es necesario dividir 90 ó 95 mts, dependiendo de la longitud de la T.P., entre el numero de cm. Medir la distancia del disparo al nivel y multiplicarlo por el factor.

Ejemplo: 11 coples = 95 mts. de T.P. centímetros en 11 coples centímetros entre disparo y reflejo = 50 cm. Nivel = 95 x 50 = 1055 mts. 4.5 Nivel = 1055 mts.

Otra formula Nivel = 50 x 95 =1055 mts. 4.5 Nivel = 1055 mts.

Observación: El objetivo principal en la toma de registro de nivel en el bombeo mecánico es ver el nivel dinámico del pozo y por lo tanto la sumergencia de la bomba



Registro con filtro en “Upper Collars”

Disparo

Registro con filtro en “Deep Collars ”

Coples

Nivel del Líquido

Fig.34 Registro del Ecómetro. El sentido de las crestas nos indican un incremento o reducción en el área seccional del espacio anular, cualquier objeto que reduzca el área va a ser representado por una cresta hacia el lado derecho, si observamos el registro con el disparo en la parte superior.



Fuentes de error Una de las principales fuentes de error está en la interpretación y/o obtención del nivel del líquido, ya que normalmente se utiliza un factor constante de centímetros por metro para todos los pozos, lo cual es debido a que la distancia entre cresta y cresta depende de las condiciones del medio acústico que no es muy preciso. En otras ocasiones se confunde el nivel del líquido con la vibración o ruido del pozo (fugas de gas, burbujeo), esto puede ser evitado utilizando las diferentes sensibilidades del aparato.

7.2 DINAMÓMETRO El dinamómetro es un instrumento que sirve para evaluar las fuerzas motrices, en este caso la fuerza será igual al peso, por lo que estamos evaluando cargas o pesos. La gráfica de estas cargas en un período se le llama dinamométrica. Hasta hace algunos años las cartas dinamométricas superficiales eran utilizadas para resolver o encontrar las fallas mediante la comparación de sus formas para diferentes problemas en el mismo campo. Para esto era necesario conocer perfectamente los pozos del área, además de que la interpretación no podía ser muy veraz. En 1935 W.E. Gilbert desarrolló los instrumentos necesarios para obtener las cartas dinamométricas de fondo. Que dieron la primera idea de la relación entre el ciclo de bombeo y la forma de la carta. El trabajo de Gilbert aceleró el desarrollo de más y mejores técnicas de diagnóstico. Tipos de Dinamómetro Existen dos tipos, analógicos y digitales. La principal diferencia radica en que el digital proporciona las cartas dinamométricas de fondo, así como una mayor cantidad de datos y gráficas para ayudar a la correcta interpretación. También proporciona el análisis de esfuerzos para comprobar si el trabajo está bien diseñado. Principio de Operación Los datos del dinamómetro se obtienen mediante el transductor de cargas. Un transductor de carga es un aparato que transforma la potencia eléctrica en acústica o mecánica.



El transductor de cargas puede ser de dos tipos: .

Tipo Herradura (ver fig. 35): Consiste en una celda con un sensor de carga muy preciso. Está complementado con un sensor de aceleración, para medir la aceleración en la varilla pulida y calcular así las emboladas. Este tipo de transductor de carga es muy preciso pero también requiere mayor tiempo y trabajo en su instalación.

.

Tipo C o Grampa : Este transductor es muy fácil y rápido de instalar, pero no es tan preciso como el anterior en cuanto a los valores de carga se refiere, ya que consta de una serie de sensores muy sensibles que miden las variaciones en el diámetro de la varilla pulida, también tiene el sensor de aceleración, para calcular las emboladas.

Partes del dinamómetro. 1) Transductor de carga. 2) Transductor de posición o de desplazamiento (ver fig. 35). 3) Registrador de canales (ver fig. 36).



Fig.35 Transductor de Carga y Transductor de Posición o Desplazamiento

Fig.36 Registrador de Canales En la actualidad el dinamómetro se ha convertido en una herramienta sumamente valiosa, debido a que mediante su uso es posible obtener la siguiente información: 1. Cargas en el equipo superficial. 2. Cargas en la sarta de varillas. 3. Comportamiento de la bomba subsuperficial. La magnitud del patrón de carga es muy importante, pero también es de gran interés su forma ya que este perfil da información acerca del comportamiento de la bomba subsuperficial. El sistema de bombeo mecánico puede compararse con un sistema de comunicación en el que la sarta de varillas actúa como línea de transmisión, la bomba como transmisor y el dinamómetro en la varilla pulida como receptor (ver fig. 37). 95 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN


Reductor de engranes Dinamómetro (receptor)

Motor principal Varillas de succión Línea de transmisión

Bomba transmisora

Fig.37 Comparación del Sistema de Bombeo Mecánico con un Sistema de Comunicación Cada vez que la bomba realiza una carrera, se envía una señal de fuerza a lo largo de la sarta de varillas a una velocidad de 15 800 pies/seg hasta la superficie, donde se registra por medio del dinamómetro. Cada condición distinta en el fondo del pozo, envía una señal de fuerza diferente a la superficie. En algunos casos, un analista experimentado puede determinar el comportamiento de la bomba interpretando la forma del perfil de la gráfica dinamométrica para diagnosticar uno o varios de los siguientes aspectos: a) b) c) d) e) f) g)

Condiciones de trabajo de las válvulas viajera o de pie. La existencia de golpeteo de fluidos y su magnitud. Candado de gas en la bomba. Fricción excesiva. Si la bomba está o no bombeando en vacío. Condición de sobreviaje del émbolo o reducción del viaje del mismo. Registra la corriente del motor contra la posición de la varilla pulida.



Limitación de la Interpretación Visual En pozos someros, donde la carga de varillas y el fluido se comportan como una masa concentrada, la carta dinamométrica superficial es suficiente para determinar las cargas y diagnosticar problemas desde el motor principal hasta la bomba subsuperficial. En cambio, para pozos profundos, la naturaleza elástica de la sarta de varillas presenta un patrón de cargas mucho más complejo y la interpretación visual de la carta dinamométrica superficial para diagnosticar problemas pozo abajo es casi imposible. La información que puede obtenerse de la interpretación visual es cualitativa y su éxito depende de la experiencia del analista. DINAMÓMETRO El dinamómetro más simple sería un resorte con una escala y una pluma o estilete unido en uno de sus extremos para registrar las deflexiones del resorte sobre un papel que se desplaza en forma perpendicular al eje del resorte (ver fig. 38).

0

0 20 40 60 80 100

ÁREA DE TRABAJO

0 20 40 60 80 100

DESPLAZAMIENTO W

0

CARGA DE VARILLAS

Fig.38 Representación del Dinamómetro más Simple


FUERZA


El peso W representa la carga de varillas que alarga el resorte hacia abajo y luego es liberado de dicha carga. El patrón de fuerzas describe una curva senoidal, el área bajo la primera mitad del ciclo es positiva y es negativa la segunda mitad. Debido a que el trabajo se define como la fuerza multiplicada por la distancia sobre la que actúa, el área bajo un diagrama de fuerza continua es proporcional al trabajo realizado. A este diagrama de Fuerzas vs. Desplazamiento, se le llama carta dinamométrica y da la medida exacta del trabajo efectuado en la varilla pulida, además de que informa de las condiciones de bombeo. En el caso expuesto anteriormente, el peso W deflexiona al resorte y luego liberado, regresan a su posición inicial, así que el trabajo neto realizado es cero. Instalación del Dinamométrica

Dinamómetro

y

Secuencia

para

Tomar

una

Carta

1. Conexión del equipo. a) Conectar el transductor de carga en el registrador de canales. b) Conectar el transductor de posición o desplazamiento en el registrador de canales. c) Colocar plumilla. d) Encender el aparato. e) Bajar las plumillas y marcar una línea de ceros a lo largo de la carta. f) Subir las plumillas. 2. Parar U.B.M. faltando 15” ó 20” antes de llegar a su punto muerto inferior, asegurando con el freno. 3. Colocar grampa de trabajo con el debido apriete. Utilizando una grampa de 2 ó 3 tornillos y apretándola mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola o de golpe y un marro de 10 a 12 lbs. (dependiendo del tipo de la grampa). Efectuar limpieza en la varilla pulida de 1 ½” ∅ donde se instale la grampa. 4. Sacar freno y colocar U.B.M. en su punto muerto inferior, a modo que la grampa de trabajo sostenga la sarta de varillas y el elevador quede suelto, asegurando con el freno. 5. En el espacio entre la grampa fija y el elevador, colocar el transductor de carga tipo herradura. No afianzarse con las manos en el espacio entre el cable colgador y la grampa 98 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN


6. Hacer que la U.B.M. cargue la sarta de varillas, aflojando el freno poco a poco, a modo que levante la grampa de trabajo 5” del estopero preventor para poder retirarla (en caso que la U.B.M. no se mueva soltando el freno, auxiliarse con el motor) asegurando con el freno. 7. Una vez retirada la grampa de trabajo, conectar el transductor de posición o desplazamiento al elevador, para registrar la embolada y también la carrera de la U.B.M. 8. Soltar el freno y operar la U.B.M., a los 15 minutos de estar trabajando la unidad, bajar la plumilla marcando exclusivamente una embolada y levantar nuevamente la plumilla. 9. Prueba de válvula viajera: a) Parar la U.B.M. a ¾” de su carrera ascendente. Asegurando con el freno. b) Bajar la plumilla y marcar una línea horizontal, volviendo a subir las plumillas. c) Después de 5 minutos, bajar las plumillas y marcar nuevamente una línea horizontal, volviendo a subir las plumillas. 10. Soltar el freno y operar nuevamente la U.B.M. aproximadamente de 10 a 15 emboladas, para poder realizar la prueba de la válvula de pie. 11. Prueba de la válvula de pie: a) Parar la U.B.M. a ¾” de su carrera descendente. Asegurando con el freno. b) Bajar la plumilla y marcar una línea horizontal, volviendo a subir las plumillas c) Después de 5 minutos bajar las plumillas y marcar nuevamente una línea horizontal, volviendo a subir las plumillas y apagar el aparato. 12. Soltar el freno y colocar nuevamente la U.B.M. faltando 15” ó 20” antes de llegar a su punto muerto inferior: 13. Colocar grampa de trabajo con el debido apriete mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola o de golpe y un marro de 10 a 12 Lbs. (dependiendo el tipo de grampa). Efectuar limpieza de la varilla pulida 1 ½”∅ donde se instale la grampa



14. Colocar U.B.M. en su punto muerto inferior. Asegurando con el freno. Verificando que la grampa de trabajo esté sosteniendo la sarta de varillas y el elevador suelto, para poder retirar el transductor de carga tipo herradura. 15. Ya retirado el transductor de carga tipo herradura y el transductor de posición o desplazamiento, soltar el freno a modo que la U.B.M. cargue la sarta de varillas y la grampa de trabajo se levante de 5” a 10” del estopero preventor. Asegurando con el freno. 16. Retirar grampa de trabajo mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” estriada de cola o de golpe y un marro de 10 a 12 Lbs. (dependiendo el tipo de grampa), y soltar el freno. 17. Operar U.B.M. nuevamente. 18. Retirar plumilla, desconectar y limpiar el transductor de carga y el transductor de posición o desplazamiento del aparato, retirando previamente la carta dinamométrica para su interpretación. Existen diferentes tipos de dinamómetros electrónicos, la instalación y secuencia antes mencionada pertenece a un equipo delta electrónico, que se utiliza para sacar exclusivamente cartas dinamométricas de superficie y es con el que se cuenta en el Activo de Producción Poza Rica. − Para la interpretación de la válvula viajera y válvula de pie, podemos guiarnos con los siguientes ejemplos:



Fig.39 Carta con Pase en Válvula Viajera y de Pie a) Si tiene pase alguna de las dos, la línea horizontal que se marcó después de los 5 minutos, no debe coincidir con la que se marcó primero (ver fig. 39).



V.V

V.P.

Fig.40 Válvulas sin Pase y con Diferencia ideal de Peso entre las mismas b) Si no tienen pase, debe de coincidir la marca de la segunda línea con la primera línea horizontal que se marcó (ver fig. 40). c) La válvula viajera, siempre debe marcar mayor peso que la válvula de pie, porque dicha válvula sostiene el peso de las varillas más el peso del fluido (ver fig. 40). d) La válvula de pie, marca el peso de las varillas flotando en el líquido sobre la misma válvula. Es por eso que refleja menos peso(ver fig. 40).



V.V V.P.

Fig.41 Válvula de Pie y Viajera con Cargas Iguales

e) Si las cargas de la válvula viajera y válvula de pie llegasen a ser iguales, con el peso de la sarta de varillas completo, posiblemente se trata de una bomba desanclada o de un pozo con suficiente presión de fondo (ver fig. 41).



V.P

V.P

Fig.42 Válvula Viajera y Válvula de Pie con Cargas Iguales y Sartas de Varillas sin peso (Sarta de Varilla Rota) f) Si las cargas de la válvula viajera y válvula de pie llegasen a ser iguales y el peso de la sarta de varillas incompleto en su carga mínima, posiblemente se trata de una rotura de la sarta de varillas (ver fig. 42).



Patrón Típico De Cargas en La Varilla Pulida Durante un Ciclo de Bombeo, Dividido en 4 Zonas de Movimiento Todos los sistemas de bombeo mecánico que operan a una velocidad finita, tienen como característica común el patrón típico de cargas, ilustrado en la figura 43 no tomando en cuenta los efectos de las fuerzas de fricción y armónicas. Iniciando en el fondo de la carrera de la varilla pulida y moviéndose hacia arriba, se tiene: Zona 1.- Es la parte de la carrera donde la máxima carga de varillas y fluido se levantan de fondo con máxima aceleración. Esta zona se extiende desde el fondo hasta algún punto cerca de la mitad de la carrera ascendente. En ésta zona, el componente de la fuerza de inercia se suma a la carga estática de la masa de varillas y fluido. Debido a que la máxima aceleración hacia arriba ocurre en esta zona, normalmente el producto de la carga compuesta de varillas y fluido por la máxima aceleración, da como resultado la carga pico o carga máxima en la varilla pulida. Zona 2.- Es la parte de la carrera ascendente que se extiende desde cerca del punto medio hasta el tope de la carrera. En ésta zona, aún se tiene la máxima masa de varillas y fluido, pero se está desacelerando, consecuentemente, el componente de inercia de la masa de varillas y fluido se está restando del total del peso estático. Zona

3.- Se inicia en la parte superior de la carrera descendente desplazándose hacia abajo hasta algún punto cerca de la mitad de la carrera. En esta zona únicamente se tiene el peso de las varillas flotando menos el componente de inercia. Normalmente es en esta zona donde ocurre la máxima aceleración hacia abajo.

Zona 4.- Se inicia cerca de la mitad de la carrera descendente y se extiende hasta el fondo de la carrera. En esta zona las varillas flotando se desaceleran en su preparación para detenerse en el fondo de la carrera, entonces, el componente de la inercia se suma al peso de las varillas.



Patrón Típico de Cargas en la Varilla Pulida Durante un Ciclo de Bombeo, Dividido en Cuatro Zonas de Movimiento

Fin de carrera ascendente

V=max Carga Máxima wmax

V=0

II

I

Wr Wf -α

Wr Wf +α

III Wr -α

Inicio de carrera descendente mínima carga Wmin.

IV Wr +α

Inicio de carrera ascendente

Fin de carrera descendente

Fig.43 Patrón Típico de Cargas en la Varilla Pulida Durante un Ciclo de Bombeo, Dividido en Cuatro Zonas de Movimiento Todo lo anterior es una simplificación de un tema complejo debido a que se supuso una masa inelástica de varillas y fluidos, considerando inercia simple y no tomando en cuenta las fuerzas de fricción y armónicas que están involucradas. Esta simplificación en la práctica, no es completamente verdadera, debido a que una columna elástica de varillas y fluido (las fuerzas armónicas), constantemente se suman y restan a las fuerzas estáticas y de inercia, de tal forma, que las cargas exactas en la varilla pulida pueden predecirse únicamente utilizando modelos matemáticos complejos. En un pozo con bombeo mecánico de profundidad somera a media, donde las cargas de varillas y fluido actúan como una masa concentrada, el patrón típico de cargas se considera aproximadamente verdadero. En pozos profundos, aunque dicho patrón puede ser verdadero en muchos casos, hay ocasiones en que las fuerzas armónicas modifican las cargas máximas de inercia y estáticas para producir un desplazamiento de fuerzas con un patrón de comportamiento muy complejo. Sin embargo, en cualquiera de los casos el concepto de las 4 zonas es muy importante para entender apropiadamente el desplazamiento de las fuerzas de un sistema de bombeo mecánico.



Construcción De Una Carta Dinamométrica Típica La interpretación de una carta dinamométrica superficial tomada en algún pozo, es un tema complejo que cae fuera de los alcances de estas notas. Sin embargo, sí es posible construir una carta dinamométrica del tipo encontrado en pozos de profundidad somera a media. La construcción se realiza descomponiendo la carta en sus más simples elementos y paso a paso se incluyen las deformaciones que sufre hasta obtener la forma de carta dinamométrica típica. Recordando el concepto de la masa de varillas y fluido concentrado, supóngase que la varilla pulida de la unidad de bombeo, empieza a levantar la carga lentamente hasta la parte superior de la carrera; en este momento la masa concentrada se cambia por otra más pequeña equivalente al peso de las varillas solas y regresa al fondo de la carrera también lentamente. El patrón de cargas registrado en una gráfica sería similar al de la figura 44.

CARRERA ASC

8000 lb

CARRERA DESC.

b

4000 lb

c

d

h TRABAJO POSITIVO

0lb

8000 lb

a

e

4000 lb

TRABAJO NEGATIVO g

f

Fig.44 Patrón de Cargas en la Varilla Pulida



8000lb

4000lb

8000lb b CARRERA ASC c +A1 TRABAJO POSITIVO d h

a 0

+A2 TRABAJO NEGATIVO

e

4000lb

-AZ g

lb

CARRERA DESC.

f 0lb

Fig.45 Trabajo Neto El área A 1 (a, h, b, c, d, g) es proporcional al trabajo positivo realizado por la unidad de la varilla pulida para elevar a las varillas y al fluido. El área A 2 (d, e, f, g) es proporcional al trabajo negativo realizado por las varillas flotando conforme son atraídas hacia abajo por la fuerza de gravedad. Debido a que las cartas dinamométricas se dibujan en gráficas que representan movimiento, hacia adelante en la carrera ascendente y hacia atrás en la carrera descendente, la presentación de la figura (45), debe doblarse de modo que pueda apreciarse la diferencia entre las áreas A j y A 2 , es decir, el trabajo neto realizado, representado por el rectángulo h, b, c, d de la figura 45. Este rectángulo, formado por la unión de los puntos (h, b, c, d), describe un comportamiento ideal de la operación de la bomba, de acuerdo a la secuencia del ciclo de bombeo: Comportamiento Ideal (ver fig.46) 1) En punto h, la válvula viajera cierra y se inicia la carrera ascendente del émbolo. 2) Del punto h al punto b, la carga de fluido es transferida de la tubería de producción a la sarta de varillas. 3) En el punto b, la válvula de pie abre y permite la entrada de fluidos del pozo al barril de la bomba. 4) De b a c, la carga de fluidos es elevada por el émbolo, al mismo tiempo que se está llenando el barril de la bomba. 108 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN


5) En el punto c, se cierra la válvula de pie y se inicia la carrera descendente del émbolo, permaneciendo cerrada la válvula viajera. 6) De c a d, la carga de fluido es transferida de las varillas a la tubería de producción. 7) En el punto d, abre la válvula viajera y se establece comunicación en el fluido del barril y el fluido en la tubería de producción. 8) Del punto d al h, el émbolo desplaza el fluido del barril de la bomba, a través de la válvula viajera, hacia la parte superior del émbolo. A partir del punto h el ciclo se repite. El comportamiento ideal descrito para la bomba subsuperficial, es difícil de encontrar en una instalación de bombeo mecánico y requiere de condiciones muy especiales, como el hecho de que: el liquido bombeado no contenga gas, que las válvulas abran y cierren oportunamente, además, que sellen perfectamente sus asientos respectivos, que no exista fricción de las varillas con la tubería de producción, que no intervengan fuerzas elásticas y, que la velocidad de bombeo sea sumamente baja.

b

h

Carrera ascendente

c

d

Carrera descendente

Fig.46 Comportamiento Ideal 109 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN


PRINCIPIOS DEL MOVIMIENTO Suponiendo que se tienen las mismas condiciones anteriores, excepto que la velocidad de bombeo tenga algún valor normal. En este caso el patrón de cargas rectangulares se modifica. A fin de visualizar esta modificación, es necesario recordar dos principios elementales de la física. 1) La fuerza requerida para acelerar cualquier masa dada es directamente proporcional a la aceleración. 2) En el movimiento reciprocante generado por el sistema biela-manivela, donde una masa se mueve de A a B y regresa a A, el mayor valor de aceleración se tiene en el instante en que se inicia el movimiento en A y disminuye a cero en algún punto cercano a la posición media, incrementándose una vez más hasta el máximo en la posición B. Por lo anterior, la aceleración de la varilla pulida en movimiento, siempre es mayor cuando inicia su ascenso en el fondo y cuando inicia su descenso en la parte superior (ver fig. 47). Entonces, el arranque desde el fondo con la masa máxima equivalente al peso de varillas y fluido, se realiza con aceleración máxima requiriendo un mayor esfuerzo en la varilla pulida. Conforme esta masa se eleva, está sujeta a menos y menos aceleración hasta aproximadamente la mitad de la carrera ascendente, donde la aceleración es cero. Desde este punto hasta la parte superior de la carrera, la masa se desacelera, es decir, que el componente de aceleración se incrementa con signo negativo, por lo cual, se resta del peso estático de las varillas y el fluido. Cuando la carga de varillas solas inicia su descenso desde la parte superior de la carrera, nuevamente la aceleración es máxima y también se resta del peso estático de las varillas por lo cual, la carga sobre la varilla pulida es mínima. El componente de aceleración disminuye hasta aproximadamente la mitad de la carrera descendente, donde una vez más, comienza a sumarse el peso de las varillas que se desaceleran otra vez hasta llegar al fondo de la carrera.



CARGA

CARRERA ASCENDENTE

c

b

d

h CARRERA DESCENDENTE

DESPLAZAMIENTO

Fig.47 Modificación a la Carta Dinamométrica por Efectos de Aceleración El movimiento representado en la fig.47, es el movimiento armónico simple en la varilla pulida, que tiende a desarrollar la aceleración lineal. En una unidad de bombeo real, la relación biela-manivela nunca se aproxima al infinito lo cual es necesario para desarrollar el movimiento armónico simple, entonces, el patrón de aceleración en la varilla pulida queda modificado por el llamado factor de la máquina y adquiere la forma ilustrada en la figura 48. CARRERA ASCENDENTE

CARRERA DESCENDENTE

Fig.48 Modificación a la Carta Dinamométrica Por Efectos del Factor de Máquina 111 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN


Alargamiento de las Varillas Hasta ahora, se ha considerado únicamente el movimiento reciprocante de una carga diferencial en un sistema no elástico, pero la sarta de varillas es realmente una masa elástica. La sarta de varillas elástica y su carga de fluido son elevadas por la varilla pulida, pero la carga total no se mueve hacia arriba simultáneamente como una masa concentrada, sino que cada sección de la sarta de varillas, de abajo hacia arriba, tiende a alargarse ligeramente más que la sección inmediata anterior. Conforme la varilla pulida inicia su movimiento ascendente, las varillas empiezan a alargarse y la carga en la varilla pulida se hace más y más grande. En la parte superior de la carrera, la varilla se contrae con una disminución sucesiva de la carga, la válvula viajera abre, la carga de fluido se transfiere a la tubería de producción y la sarta inicia su descenso. Este alargamiento y contracción de las varillas, modifica aún más a la carta dinamométrica como se muestra en la figura 49.

CARRERA ASCENDENTE

CARRERA DESCENDENTE 0

Fig.49 Modificación a la Carta Dinamométrica por Efecto de Alargamiento y Contracción de las Varillas



Movimiento Armónico de las Varillas Si una masa elástica de varillas está suspendida en el aire desde la parte superior de una torre alta y se le aplica una fuerza en la parte inferior la sarta se deflexiona hacia abajo y luego vuelve hacia arriba, es decir, que la sarta tiende a vibrar con una cierta frecuencia natural. En un pozo productor, después de que ocurre el alargamiento de las varillas, la válvula viajera cierra y la sarta empieza a vibrar con una frecuencia natural. Simultáneamente, cuando las varillas llegan a la parte superior de la carrera, comienza a bajar y quedan liberadas del alargamiento, entonces, la sarta inicia nuevamente su periodo de frecuencia natural de vibraciones. Por lo tanto, en un sistema elástico, el diagrama de carga se modifica por el patrón de vibraciones de la sarta de varillas (ver fig. 50). CARRERA ASCENDENTE


Fig.50 Modificación a la Carta Dinamométrica por Efectos de Vibraciones de la Sarta de Varillas Si la frecuencia natural de una sarta dada es alta con relación a la velocidad de bombeo, existirán varios picos, por otra parte, si la frecuencia natural de la sarta es baja con respecto a la velocidad de bombeo, únicamente se tendrá un pico.



Amortiguamiento Supóngase que la sarta de varillas está vibrando a su frecuencia natural en el aire; ésta seguirá oscilando con su movimiento hacia arriba y hacia abajo hasta que la fricción interna amortigüe esas vibraciones. Sin embargo en realidad la sarta de varillas vibra con una pesada carga de fluido, durante la carrera ascendente, contra una considerable fuerza de fricción, por lo que la altura de las ondas de esfuerzo, será sucesivamente menor en cada vibración (ver fig. 51). De otra manera, no solamente la fricción interna tiende a amortiguar las vibraciones, sino que la fricción externa dada por la masa de fluido, también producirá una rápida disminución en el patrón de vibraciones. Entonces, en lugar de tener una vibración de amplitud constante, la fricción tiende a hacer que dicha vibración disminuya rápidamente. CARRERA ASCENDENTE


Fig.51 Modificación a la Carta Dinamométrica por Efectos de Amortiguamiento Aunque todo lo anterior es una simplificación de un tema complejo, se considera que da una idea para entender la naturaleza y estructura de la carta dinamométrica y lo que ella enseña del comportamiento de la bomba y del sistema de bombeo mecánico. El conocimiento de la carta dinamométrica y su análisis, pueden maximizar los beneficios de muchos pozos productores, asegurando que la unidad de bombeo y varillas operen en la forma más económica y dentro de sus rangos de cargas, además, que la bomba subsuperficial está ejecutando su trabajo con máxima eficiencia.



Fig.52 Carta Dinamométrica Típica



En esta carta de superficie se observa una tensión hasta más de la mitad de su carrera ascendente, provocada posiblemente por azolvamiento de la bomba y por el pase en válvula viajera que no retiene la carga hasta el final de la carrera ascendente (ver fig. 53).

Fig.53 Carta con Pase en Válvula Viajera y Tensión en la Sarta de Varillas



En esta carta de superficie se observa igualamiento en las cargas de la válvula de pie y viajera, por su peso (14200 lbs), se comprende que la bomba está desanclada (ver fig. 54).

Fig.54 Carta con Bomba Desanclada



En esta carta de superficie se observa un comportamiento ideal de la bomba, una buena diferencia de cargas de la válvula viajera a la válvula de pie (ver fig. 55).

Fig.55 Carta con un Comportamiento Ideal en Diferencia de Cargas de Válvula de Pie y Viajera



En esta carta de superficie se observan las cargas de la válvula de pie y viajera iguales, y el peso mínimo de la sarta de varillas no se acompleta, se detectó la sarta de varillas rotas (anomalías comprobadas con el equipo de T.R.P. en la intervención) ver fig. 56.

Fig.56 Carta con Sarta de Varillas Rotas



En esta carta de superficie la sarta de varillas presenta una tensión de mas de 16000 Lbs arriba de su peso (15000 Lbs), ocasionado por una rotura o desprendimiento de la tubería de producción (T.P.) y esta carta presenta un peso total de más de 30000 Lbs (anomalía comprobada con la intervención del equipo R.T.P.) ver fig. 57.

Fig.57 Carta con Desprendimiento de la Tubería de Producción



En esta carta de superficie, se observan las cargas iguales por posible desanclamiento de la bomba subsuperficial, el peso máximo de la sarta de varillas es de 16200 Lbs (ver fig. 58).

Fig.58 Carta con Bomba Desanclada



En esta carta de superficie se logra observar la deficiencia de mantener la carga, ocasionado por pase en válvula de pie y viajera (demasiada). La carga máxima es de 20000 Lbs y la carga mínima es de 10400 Lbs (ver fig. 59).

Fig.59 Carta con Pase en Válvula Viajera y de Pie



En esta carta de superficie se observan las cargas de la válvula de pie y viajera iguales y con una carga máxima de 6400 Lbs y una mínima de 3800 Lbs, ocasionado por rotura de varillas a 585 mts. ver fig. 60 (comprobado con el equipo de T.R.P. en la intervención).

Fig.60 Carta con Rotura en la Sarta de Varillas



En esta carta de superficie se observa un golpe descendente, con una buena carga de fluido en la bomba, a pesar de tener pase la válvula viajera. Carga máxima de 22000 Lbs (ver fig. 61).

Fig.61 Carta con Golpe Descendente y Pase en Válvula Viajera



En esta carta de superficie se observa que no mantiene la carga de fluido por pase en válvula de pie y viajera (ver fig. 62).

Fig.62 Carta con Pase en Válvula de Pie y Viajera



En esta carta de superficie se observa todo el peso de la sarta de varillas igual (14800 Lbs), ocasionado por desprendimiento de la sarta de varillas a 2385 mts. (anomalía comprobado con equipo de T.R.P. en la intervención) ver fig. 63.

Fig.63 Carta con Desprendimiento de Varilla



En esta carta de superficie, las cargas de la válvula de pie y viajera son iguales, ocasionados por encontrarse degollado el candado conector de la varilla de succión del émbolo, carga máxima de la sarta de varillas 16000 Lbs (anomalía comprobada en taller de mecanismos al ser intervenidos con el equipo de T.R.P.) ver fig. 64.

Fig.64 Carta con Desprendimiento de Bomba



En esta carta de superficie se presenta un peso de la sarta de varillas de 13000 Lbs y al final de la carrera ascendente una tensión de 3000 Lbs arriba de su peso, provocado por una rotura de la tubería de producción, (comprobado con el equipo de T.R.P. en la intervención) ver fig. 65.

Fig.65 Carta con Rotura de tubería de Producción



En esta carta de superficie, se indica al inicio de la carrera ascendente la recuperación del peso de la sarta de varillas, no incrementando su carga, perdiéndola totalmente por desprendimiento de válvula de pie y nariz de anclaje rota, a tal grado que casi se iguala el peso en su punto muerto superior al de su punto muerto inferior, (la anomalía comprobada en taller de mecanismos, ver fig. 66).

Fig.66 Carta con Bomba Desanclada Ocasionado por Nariz de Anclaje Rota



En esta carta de superficie, se indica en las válvulas de pie y viajera las cargas iguales y el ciclo de bombeo sin carga, debido a que, la sarta de varillas se encontró desprendida a 701 mts. con extremo de cople degollado. Su peso en carga máxima es de 3200 Lbs., cuando debería de ser de 8000 Lbs. mínimo, (anomalía comprobada con equipo de T.R.P. en la intervención, ver fig. 67).

Fig.67 Carta con Desprendimiento de la Sarta de Varillas (Rotas)



En esta carta de superficie se observa un golpe en carrera descendente (punto muerto inferior), levantando buena carga no manteniéndola por demasiado pase en válvula viajera (ver fig. 68).

Fig.68 Carta con Pase en Válvula Viajera y Golpe Descendente



En esta carta de superficie se observan las cargas de la válvula de pie y viajera iguales, aparentemente bomba desanclada; en la intervención con equipo de T.R.P. se encontró válvula de pie severamente calzada con hule y pedazos de fierro; válvula viajera ligeramente calzada con hule (anomalía comprobada en taller de mecanismos, ver fig. 69).

Fig.69 Carta con Bomba Aparentemente Desanclada



En esta carta de superficie se logra observar la bomba sin carga de fluido, exclusivamente el peso de la sarta de varillas, una carga máxima de 14600 Lbs ocasionado por encontrarse degollado el candado conector de la varilla de succión del émbolo (anomalía comprobada con equipo de T.R.P. en la intervención, ver fig. 70).

Fig.70 Carta con Desprendimiento de Bomba



En esta carta de superficie se presenta una tensión de 8000 Lbs arriba del peso de la sarta de varillas, ocasionando por azolvamiento de la bomba por arena (comprobado con equipo de T.R.P. en la intervención, ver fig. 71).

Fig.71 Carta con Bomba Azolvada



En esta carta de superficie, se observa una tensión de más de 16000 Lbs arriba del peso de la sarta de varillas (16000 Lbs), provocada por un desprendimiento de la tubería de producción, en su punto muerto inferior, se recarga totalmente el peso de la sarta de varillas sobre la T.P. desprendida y manifiesta un peso de 500 Lbs (anomalía comprobada en la intervención con el equipo de T.R.P., ver fig. 72).

Fig.72 Carta con Desprendimiento de la Tubería de Producción



Ecómetro Digital Analizador de Pozos Es un instrumento digital para la adquisición de datos de nivel de líquidos adquiridos por métodos acústicos, obtenidos de una presión transitoria acústica o pulso acústico de disparo. La información del disparo, el dinamómetro y la información de la corriente y potencia del motor van a una unidad compacta electrónica en forma de datos, una computadora portátil (LAP-TOP) compatible I.B.M. es usada o empleada para adquirir, procesar, almacenar y mostrar los datos. La información adquirida desde varios sensores se digitaliza a través de un convertidor análogo a digital, siendo estos datos almacenados en la computadora. Con ésta información podemos medir la presión del espacio anular, la presión de fondo, el desempeño de la bimba, la medición de carga sobre la varilla pulida. La carga de unidad de bombeo y el desempeño del rotor permite a un operador maximizar la operación de producción de aceite y minimizar los costos de operación.

Fig.73 Ecómetro Digital Analizador de Pozos 136 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN


La gráfica obtenida del nivel del pozo se representa en tiempo contra distancia como se muestra en la gráfica siguiente:

Fig.74 Gráfica de Nivel del Pozo

La gráfica obtenida del dinamómetro va a diagnosticar el peso que soporta la varilla pulida mediante una gráfica de superficie, las condiciones de operación de la bimba, mediante una carta de fondo, las pruebas de válvulas viajeras y de pie y otros datos más, para esto se tiene que alimentar al programa con el estado mecánico del pozo del cual se le va a efectuar el estudio y las gráficas son como los ejemplos siguientes: 137 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN


Registro Dinamómetrico Carga contra posición

Carga contra tiempo Prueba de válvula viajera

C A R G A

C A R G A

Emboladas por min. Factor de servicio Carga de varilla superior Como en porciento de A.P.I Godman

Carga contra tiempo

Peso de varilla calculada Peso de varilla calculada + carga de fluido Carga medida Fuga

Carga contra posición (superficial, carrera)

Carga contra tiempo Prueba de válvula de pie

Carga contra posición (Bomba)

Capacidad neta de la bomba Llenado de líquido Carga de fluido (calculada)

Fig.75 Ejemplo de Carta Dinamométrica 138 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN





EVALUACIÓN

EVALUACIÓN INSTRUCCIONES: Escriba las respuestas a los cuestionamientos siguientes. 1. ¿Cuáles son los sistemas analizadores del Pozo que se utilizan en Operación de Explotación del Activo de Producción Poza Rica? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2. Describa el principio de operación del ecómetro: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3. Explique el procedimiento para realizar la toma de registro por explosión: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4. ¿Difieren los procedimientos para la toma de registros por explosión e implosión? ¿Por qué? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 5. ¿Qué información se obtiene de un registro del ecómetro? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________


EVALUACIÓN

6. ¿Cuál es el objetivo que se busca al realizar la toma de registro de nivel en el Bombeo Mecánico? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 7. ¿Cuál es el principio de Operación del dinamómetro? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 8. ¿Qué información proporciona el dinamómetro acerca del comportamiento del Pozo? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________


SISTEMA SUPERVISORIO EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

8 SISTEMA SUPERVISOR EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO



Sistema Supervisor de las Unidades de Bombeo Mecánico Consiste en monitorear la operación de la U.B.M., de la bomba subsuperficial y de sus conexiones superficiales a través de unos sensores instalados en la U.B.M. y conexiones superficiales, dichos sensores envían una señal a una computadora portátil llamada Controlador de Bombeo de Varilla (Rod Pump Controller R.P.C, ver fig. 78), ubicada en el área del pozo, ésta a su vez transmite la información a través de señales electromagnéticas a una estación maestra (ver fig. 80), la cual procesa los datos y los presenta en forma analógica. El sistema de monitoreo en zonas urbanas da la seguridad necesaria a la población, ya que se detecta cualquier anomalía en la U.B.M. o en el pozo en poco tiempo y así permite darle solución lo más pronto posible. Las anomalías detectadas por los sensores pueden ser: a) b) c) d) e)

Fugas por el Estopero-Preventor. Desprendimiento de la sarta de varillas. Fallas de energía eléctrica. Funcionamiento en la bomba (golpes de fluido o bombas candado de gas). Presiones altas o bajas en las conexiones superficiales.

Los sensores de este sistema supervisor de las unidades de bombeo mecánico son:



Sistema Supervisorio

Fg.78 Equipo Instalado en el Pozo y la Unidad de Bombeo Mecánico del



1. Sensor de carga montado en la viga (Beam Mounted Load Sensor “BMLS”). El sensor de carga montado sobre la viga es una entrada de carga cualitativa, que proporciona una señal de voltaje correspondiente a la carga de la varilla pulida y va instalado en la parte de donde sufre mayor deformación el balancín o vigueta central al efectuar el esfuerzo de carga de la sarta de varillas, a través de este sensor se logra recopilar la información del funcionamiento de la bomba mediante una carta dinamométrica de fondo y una de superficie (ver fig. 79 y 79a).

Fig.79 Sensor de Carga Montada en Viga

Fig.79a Ubicación del Sensor de Carga Montado en la Viga



2. Sensor interruptor de posición. El sensor de posición consiste en un interruptor de proximidad magnético que está montado sobre la base de la unidad de bombeo, complementado con un imán que se coloca en la cara interna del contrapeso que pasa frente al sensor y su función es contabilizar las emboladas por minuto (ver fig. 80).

Fig.80 Sensor Interruptor de Posición 3. Sensor de fugas en el estopero. Consiste en un depósito colocado por encima del Estopero-Preventor que al haber una fuga a través de los hules-sellos llena dicho depósito elevando un flotador, éste a su vez acciona el sensor y manda el paro automático de la U.B.M.(ver fig. 81).

Fig.81 Detector de Fugas en el Estopero 148 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


4. Sensor de presión. Este sensor va colocado en las conexiones superficiales que conducen los fluidos hacia la batería, se calibra de acuerdo a las presiones que se van a manejar en dichas conexiones actuando a una baja y una alta presión, que saliéndose del parámetro marcado manda la señal automática de paro de la U.B.M.(ver fig. 82).

Fig.82 Sensor de Presión 5. Detector de pérdida de fase. Cuando ocurre la pérdida de una de las fases que alimentan al motor de la U.B.M. debido a una compensación de voltaje en el transformador, el motor continúa trabajando en dos fases. Si no se detecta a tiempo esta situación produce daños al motor que incluso pueden quemarlo. Para detectar a tiempo esta contingencia se instala el detector de pérdida de fase del sistema, en el tablero de control del motor principal parando automáticamente la U.B.M. El radio de comunicación de la RPC debe estar previamente programado en las frecuencias a utilizar para la transmisión y recepción de datos con la estación repetidora correspondiente. La orientación de la antena estará basada en la posición que guarde el pozo con la estación repetidora que le corresponda. El Sistema Central de Monitoreo y Control (CMCS) consta de una serie de pantallas con funciones específicas. La pantalla principal o de escaneo es donde se encuentran ordenados en orden alfabético todos los pozos que están dados de alta en el sistema. 149 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


El número de páginas de monitoreo depende del número de pozos, considerando que por pantalla se pueden monitorear de 40 hasta 250 pozos en total. En esta pantalla se tiene la información más importante de cada uno de los pozos y aparecen como abreviaturas las cuales son: * = Monitoreo suspendido. R= Unidad operando. I = Unidad inoperante. += Error de máximo tiempo de operación. F= Falla en el pozo. A= Información de falla salvada. OFF= Unidad inoperante hasta restablecer. SOFT= Tiempo programado de operación. XFER= Control transferido a manual. C= Comunicación menor a 90%. T= Prueba de escaneo. Todo este sistema de monitoreo lo tiene bajo un contrato de 3 años la Compañía Tecnosuelo, S.A. de C.V. de 1997 a 1999.


Fig.83 Estación Maestra



EVALUACIÓN

EVALUACIÓN INSTRUCCIONES: Compruebe que lo explicado en el presente capítulo es claro, escribiendo las respuestas a las preguntas siguientes. 1. ¿En qué consiste el sistema Supervisor de las Unidades de Bombeo Mecánico? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2. El Monitoreo de las Unidades de Bombeo Mecánico se efectúa a través de: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3. ¿Cuántos sensores existen en el sistema Supervisor de las Unidades de Bombeo Mecánico y el Pozo? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4. ¿Cuales son las funciones de cada uno de los sensores del sistema Supervisor? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________


EXPERIENCIAS DE CAMPO

9 EXPERIENCIAS DE CAMPO

PEMEX EXPLORACIÒN Y PRODUCCIÒN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


Experiencias de Campo Operación Bombeo de Mecánico II Antes todos los pozos en zonas urbanas, operaban con el sistema artificial de bombeo neumático, en determinado momento, por seguridad para la población se decidió eliminar los gasoductos de alta presión en todas estas zonas y uno de estos fue el de gas-combustible (B.N.) esta fue la causa principal por la que se convirtieron al sistema artificial de bombeo mecánico todos los pozos en zonas urbanas y no porque el sistema anterior fuera malo, porque hasta la fecha existen pozos que operan al 100% con el bombeo neumático en zonas rurales. Y la inyección de agua al yacimiento en zonas urbanas, ha efectuado un barrido hacia los pozos que operan actualmente en zonas urbanas, este barrido aumentó la presión de fondo de varios pozos productores, que los hace fluir por si solos en periodos de hasta 15 días por la T.R. a tal grado que se tiene que dejar inoperante la U.B.M. el tiempo que esté fluyendo por la otra rama (T.R.). Este aumento de presión en los pozos, hace que cuando se presente una falla en la bomba complica su definición, porque al efectuar una prueba de producción a pesar de que la bomba tenga una anomalía, en la superficie con la T.P. cerrada la presión se va incrementando y esto confunde al operario, haciéndolo pensar que la prueba de producción es positiva en la toma de registro dinamómetro, la carta nos manifiesta buena carga y en las válvulas de pie y viajera con pase o cargas iguales, por la presión de fondo y se les programa una circulación inversa y resulta que las verdaderas fallas pueden ser bomba desanclada, bomba con el barril desgastado, válvulas calzadas severamente con sólidos y émbolos pegados. Esto se ha comprobado con la intervención del equipo de T.R.P. Estas anomalías las han presentado los pozos PR 90, 368, 361, 358, 210, 386, P.N.2, sólo se pueden observar cuando el operario tiene el interés en darle seguimiento al problema que se presentó, es decir, cuando valora verdaderamente el trabajo que efectúa, va acumulando a través de los años estas experiencias y cuando el operario no le toma el interés debido, nunca podrá asimilar o tener la experiencia necesaria que lo haría en determinado momento un experto.

157 PEMEX EXPLORACIÒN Y PRODUCCIÒN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN


Cuando la presión del yacimiento del pozo declina se decide instalar un sistema artificial de producción y para esto se efectúan muchos estudios del comportamiento del mismo, a fin de que con dicho sistema artificial se cumplan los requerimientos de producción a bajo costo, tal vez el estudio hecho y el resultado de la selección del sistema artificial en un principio funcione bien, pero a medida que pasa el tiempo la recuperación del nivel dinámico va decreciendo o aminorando, y esto hace que se vaya buscando el modo de darle mayor recuperación con el tipo de sistema artificial que tenga en ese momento, en caso que no funcione esa medida, se tendrá que instalar otro sistema artificial que se adapte a las condiciones actuales del pozo, el sistema artificial que se adapta antes del abandono del pozo es el Sistema Artificial de Bombeo Mecánico, que con sus diferentes medidas de bombas, tipos de unidades, y con diferentes carreras llega a cubrir las necesidades de producción a las condiciones actuales del pozo. El operario con su revisión diaria y con la información honesta ayuda a perfeccionar a la selección óptima de operación del bombeo mecánico tal como son: a) b) c) d) e)

El diámetro de la bomba. La carrera de la U.B.M. Las emboladas por minuto. El espaciamiento adecuado. La sumergencia de la bomba adecuada.

Como resultado de todo lo anterior se tendrá la producción óptima del pozo.

158 PEMEX EXPLORACIÒN Y PRODUCCIÒN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

GLOSARIO

GLOSARIO


GLOSARIO

Abatimiento (Draw down) 1.- La diferencia entre la presión de fondo estática y la presión de fondo fluyendo. 2. La distancia entre el nivel estático y el nivel de bombeo del fluido en el espacio anular de un pozo con bombeo mecánico.

Abrazadera, grapa (Clamp) Dispositivo mecánico empleado para sujetar objetos en un lugar. Por ejemplo, una abrazadera para fugas, o silleta, sujeta una pieza de metal con la misma curvatura de la tubería, sobre un agujero en ésta, efectuando un sello temporal. Una abrazadera de cable sujeta el extremo de un cable de acero contra el cable principal, la abrazadera de la varilla pulida la sujeta a la brida de una unidad de bombeo mecánico.

Agua libre. Es el porcentaje de agua que mecánicamente puede separarse de la emulsión (muestra).

Agua total Es el volumen total de agua presente en una emulsión de petróleo.

Ampere (Ampere) Unidad fundamental de corriente eléctrica. El símbolo del Ampere es A.

Ancla (Anchor) Cualquier dispositivo que asegura o fija un equipo.

Ayudante Tramo de tubo de fierro de diferentes diámetros y longitudes.

Barril (Jacket) Pieza tubular de acero de la bomba de varillas de succión dentro de la cual se coloca una camisa cuidadosamente ajustada y pulida. En este tipo de bomba el pistón se mueve hacia arriba y hacia abajo dentro de la camisa, y ésta se encuentra dentro del barril.

Barril (Unidad de Volumen) Medida de volumen para productos petroleros. Un barril es equivalente a 42 galones americanos ó 0.15899 metros cúbicos, un metro cúbico equivale a 6.2897 barriles.


GLOSARIO

Barriles por día ( Barrels per day) Volumen de fluido de un pozo: cantidad total de aceite y otros fluidos producidos o procesados por día.

Biela (Connecting rod) Eje de metal forjado que une el pistón de una máquina con el cigüeñal.

Biela (Pitman) Brazo que conecta la manivela con el balancín en una unidad de bombeo, por medio del cual el movimiento rotatorio se convierte en movimiento reciprocante.

Brida (Bridle) Cable en una unidad de bombeo que pasa sobre la cabeza de caballo del balancín y está conectado a la barra portadora para soportar la grapa de la varilla pulida

Bomba (Pump) Dispositivo que incrementa la presión a un fluido o lo eleva a un nivel más alto. Existen varios tipos de bombas como las reciprocantes, centrífugas, rotatorias, a chorro, de varillas de succión, hidráulica, sumergibles y de fondo.

Balancín (Walking beam) Miembro horizontal de acero de una unidad de bombeo mecánico, que tiene un movimiento de balanceo o reciprocante.

Barril de trabajo (Working barrel) La cubierta exterior de una bomba de pistón. El ciclo de bombeo comienza al subir las varillas, las cuales jalan al pistón hacia arriba a través del barril de trabajo. En este movimiento, la válvula viajera cierra, la válvula de pie en el barril de trabajo abre, el fluido arriba de la válvula viajera abre, la válvula de pie cierra y el fluido es forzado del barril de trabajo a través de la válvula viajera en el pistón y dentro de la tubería de producción. Repetidas carreras llevan el fluido a la superficie.

Bombeo artificial (Artificial lift) Cualquier método utilizado para elevar el aceite a la superficie a través de un pozo después de que la presión del yacimiento ha declinado hasta el punto en el cual ya no producirá

Bombeo mecánico (Shuckker rod pumping) Método de bombeo en el que una bomba de fondo está localizada cerca del fondo del pozo, conectada a una sarta de varillas de succión, se emplea para elevar 204 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

GLOSARIO

los fluidos de éste a la superficie. El peso de la sarta de varillas y del fluido se compensa por medio de contrapesos colocados en un balancín reciprocante o en la manivela de la unidad de bombeo mecánico o por presión de aire en un cilindro colocado en el balancín.

Bomba de fondo (Bottom pump) Cualquier bomba de varillas de succión hidráulica o centrífuga instalada cerca o en el fondo del pozo que se utiliza para elevar los fluidos

Bomba de tubería (Tubing pump) Bomba de varillas de succión en la que el barril está sujeto a la tubería de producción.

Bomba de varillas de succión (Sucker rod pump) Arreglo en el fondo del pozo, empleado para elevar el fluido a la superficie por medio de la acción reciprocante de la sarta de varillas de succión. Los componentes básicos son el barril de trabajo, la camisa, el pistón, las válvulas y el ancla. Los dos tipos de bombas de varillas de succión son la bomba de tubería de producción, en la cual el barril se conecta a aquella y la bomba de inserción, la cual se corre dentro del pozo como una unidad completa, a través de la tubería de producción.

Bomba para pozo (Oilwell pump) Cualquier bomba superficial o subsuperficial que se emplea para elevar los fluidos de un yacimiento a la superficie.

Cabeza de caballo (Horse head) Sección curva del balancín de una unidad de bombeo mecánico, localizada arriba del pozo y de la cual se suspende la brida.

Candado de gas Es la interrupción del funcionamiento eficiente de la bomba, causado por la existencia excesiva de gas en la misma.

Candado de gas (Gas lock) Condición que se encuentra algunas veces en un pozo de bombeo mecánico, cuando el gas disuelto se libera durante el ascenso del émbolo, aparece como gas libre entre las válvulas. Si la presión del gas es suficientemente grande, la válvula de pie permanece cerrada y no permite el paso de líquido a la tubería de producción.

Carga de contrapeso Es el peso en libras que se coloca en los contrapesos de las unidades de bombeo mecánico, convencional y Mark II, para proporcionar una distribución 205 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

GLOSARIO

equilibrada de cargas y el motor trabaje dentro del amperaje normal (que no se force).

Carga máxima Es la máxima carga en libras, que puede soportar la varilla pulida, está compuesta por el peso de las varillas y peso del fluido debido a la aceleración en su carrera ascendente.

Carga mínima Es la mínima carga en libras que soporta la varilla pulida y consiste en el peso de las varillas flotando en el líquido, debido a la fuerza de gravedad y aceleración en su carrera descendente.

Camisa, barril (Pump barrel) El cilindro o camisa en la cual el émbolo de una bomba de varillas de succión sube y baja. Ver Sucker rod pump y working barrel.

Caída de presión (Pressure drop) Pérdida de presión que resulta de la fricción que sufre un fluido al pasar por una tubería, válvula conexión u otro.

Carrera del émbolo (Piston stroke) La longitud del movimiento, en pulgadas de un pistón en un motor del punto muerto superior, al punto muerto inferior.

Capacidad máxima (Maximum capacity) Rendimiento máximo de un sistema o una unidad como una refinería, planta de gasolina, unidad de bombeo o pozo productor.

Cigüeñal, en B.M. flecha del reductor de engranes (Crankshaft) Eje rotatorio al cual se conectan las bielas. Transforma el movimiento reciprocante (hacia arriba y hacia abajo) del pistón en movimiento rotatorio.

Centro de gravedad (Center of gravity) Punto en el cual un objeto puede sostenerse y balancearse, en este punto están concentradas todas las fuerzas gravitacionales que actúan sobre el cuerpo y el peso de éste.

Contrapeso del balancín (Beam Countebalance) Pesos en una unidad de bombeo mecánico que se instala al final del balancín, el cual se encuentra del lado opuesto a la vertical del pozo. El contrapeso del 206 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

GLOSARIO

balancín compensa o balancea el peso de las varillas de succión y la bomba instalada dentro del pozo.

Cojinete de la biela (Connecting rod bearing) Cojinete entre la biela y el cigüeñal.

Corrosión (Corrosion) Cualquiera de los complejos procesos químicos o electroquímicos por los cuales el metal se destruye al reaccionar con su medio ambiente.

Columna hidrostática (Hidraulic head) Fuerza ejercida por una columna de líquido, expresada por la altura de líquido sobre el punto en el cual se mide la presión. Aunque el término columna se refiere a una distancia o altura, se emplea para expresar una presión, debido a que la fuerza de la columna de líquido es directamente proporcional a su altura. Compara con Hidraulic pressure.

CHECK Válvula de retención.

Dinamómetro Es un instrumento que permite evaluar las cargas o pesos de la sarta de varillas a través del esfuerzo de la varilla pulida representado en una carta superficial y el comportamiento de la bomba subsuperficial en una carta de fondo.

Densidad (Density) Masa o peso de una sustancia por unidad de volumen.

Dinamómetro (Dinamometer) 1.- Dispositivo empleado para medir la potencia al freno de una máquina. 2. En bombeo mecánico, es un dispositivo empleado para indicar la variación del peso sobre la varilla pulida conforme esta sube y baja. La carta del dinamómetro provee de un registro continuo de las fuerzas (en una resultante), que actúan a lo largo del eje de la varilla pulida, de donde se hace un análisis sobre el funcionamiento del equipo de bombeo.

Empacador (Packer) Herramienta que va dentro del pozo, consiste de un dispositivo de sello, un dispositivo colgador y un peso interior para los fluidos, y se emplea para bloquear el flujo de fluidos a través del espacio anular entre la tubería de producción y la de revestimiento. Generalmente se coloca con la sarta de tubería de producción a cierta distancia arriba del intervalo productor. 207 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

GLOSARIO

Émbolo buzo (Plunger) Componente básico de una bomba de varillas de succión.

Esfuerzo, tensión (Stress) Fuerza que, al aplicarla a un objeto, lo distorsiona o lo deforma.

Empacador (Bottom hole packer) Dispositivo que cierra el espacio anular entre las tuberías de revestimiento y de producción, se instala cerca del fondo del pozo.

Densidad específica (Specific gravity) El cociente del peso de un volumen dado de una sustancia a una temperatura dada, y peso de un volumen igual de una sustancia patrón a la misma temperatura. La determinación de la densidad específica de un líquido se hace comparándola con el agua y la de un gas comparándola con el aire o hidrógeno.

Elevadores de varillas (Rod elevators) Dispositivos empleados para sacar o meter varillas de succión tiene una asa colocada en el gancho de varillas.

Ecómetro Es un instrumento, cuyo principio está basado en la acústica y nos permite determinar la profundidad del nivel del líquido en un pozo.

Elongación Estiramiento de las varillas por velocidad y peso.

Embolada Ciclo de bombeo (cierre de un círculo en dirección o en contra de las manecillas del reloj).

Emulsión Es la mezcla líquida de dos sustancias no miscibles, una de las cuales se haya dispersa en la otra en forma de gotas (agua en aceite).

Espaciamiento Distancia que se deja entre la válvula de pie y viajera.

Freno del tambor (Drum brake) Dispositivo que detiene el movimiento del tambor por medio de fricción. 208 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

GLOSARIO

Fondo del pozo (Bottom hole) Parte más baja o profunda de un pozo. Perteneciente al fondo de un pozo.

Flotación (Bouyancy) Pérdida aparente de peso de un objeto inmerso en el fluido. Si el objeto flota, el peso del volumen de fluido desplazado por la parte sumergida es igual al peso de esa sección del objeto.

Freno (Brake) Dispositivo que detiene el movimiento de un mecanismo generalmente por medio de fricción.

Fricción (friction) Resistencia al movimiento creado cuando dos superficies se ponen en contacto. Cuando la fricción se presenta, el movimiento entre las superficies produce calor.

Freno mecánico (Mechanical brake) Freno que es accionado por mecanismos tales como palancas o ejes que tiene conectados.

Gradiente de presión (Pressure gradients) Escala de diferencias de presión en la cual hay una variación uniforme de esta de un punto a otro. El gradiente de una columna de agua dulce es de 0.1 kg/cm 2 por metro de elevación.

Golpe de fluido (Fluid pound) Es el impacto errático del pistón de la bomba contra el fluido cuando ésta opera con un vacío parcial en el cilindro, con gas atrapado o cuando el pozo no está produciendo.

Golpeo en un pozo de bombeo mecánico (Bump a well) El extremo inferior de la bomba de un pozo en bombeo mecánico toca el fondo por tener la columna de varillas de succión más larga de lo necesario.

Golpe ascendente. Cuando el émbolo del pistón golpea en el interior de la bomba en su punto muerto superior, provocando un posible desanclamiento de la misma.

Golpe descendente. Cuando la sarta de varillas golpea en su punto muerto inferior el adaptador con la válvula guía de la varilla del émbolo, ocasionado por la elongación de las varillas. 209 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

GLOSARIO

Grapa de seguridad (Safety clamp) Dispositivo empleado para suspender una sarta de varillas después de que la bomba se ha espaciado, o cuando el peso de la sarta debe ser retirado del equipo de bombeo.

Índice de productividad (Productivity index) Medida indicativa de la cantidad de aceite o gas que es capaz de producir un pozo. Se expresa como J = q/(Pws-Pwf).

Instituto Americano del Petróleo (American Petroleum Institute) Organización norteamericana petrolera, comercial, fundada en 1920 que fija las normas que deben satisfacer los equipos de perforación y producción; es reconocida como la más importante en esta labor. Tiene departamentos de transportación, refinación y mercados en Washington D.C. y el departamento de producción en Dallas. 2. Jerga: Indicativo de un trabajo hecho correctamente, como “su trabajo es exactamente API”.

Llave (Key) Llave en forma de gancho que se ajusta al hombro cuadrado de una varilla de succión y se emplea cuando las varillas se sacan o se meten al pozo. Generalmente se usan en pares: una llave sujeta mientras la otra conecta o desconecta la varilla. También se conoce como llave de varillas (rod wrench).

Madrina Varilla pulida corta de una pulgada y media de diámetro, existen de diferentes longitudes.

Manivela (Crank) Pieza de hierro que se repliega dos veces en ángulo recto y que colocada en la extremidad del eje de una máquina, sirve para imprimirle movimiento de rotación. En el caso del bombeo mecánico, la fuerza motriz se ejerce en la extremidad de este brazo a través del sistema biela-manivela.

Nivel dinámico Es el nivel de recuperación por la presión del yacimiento.

N.P.T . Niple Paso Tubería.


GLOSARIO

Nivel de fluido (Fluid level) Profundidad de la columna de fluido en la tubería de producción o de revestimiento de un pozo. El nivel estático de fluido se toma cuando el pozo no está produciendo y está estabilizado. El nivel dinámico o de bombeo, es el punto al cual llega el nivel estático cuando el pozo está produciendo.

Nivel estático del líquido (Static fluid level) El nivel del líquido en un pozo cuando está cerrado.

Pérdida de presión (Pressure loss) Reducción en la presión que ejerce un fluido contra una superficie, generalmente ocurre debido a que el fluido se está moviendo contra dicha superficie.

Producción (Production) 1.- Es la parte de la industria petrolera que se encarga de producir los fluidos del pozo hacia la superficie, separarlos, almacenarlos, medirlos y prepararlos para su transportación. 2. Volumen de aceite o gas producido en un periodo dado.

Polea (Pulley) Rueda con canto acanalado, empleada para jalar o elevar.

Presión (Pressure) La fuerza que un fluido ejerce uniformemente en todas direcciones dentro de un recipiente, tubería, pozo, etc. La presión se expresa en términos de fuerza ejercida por unidad de área, como kg/cm2 a lb/pg 2 .

Pistón (Piston) Pieza cilíndrica deslizante que es movida o que se mueve contra la presión de un fluido, dentro de un recipiente cilíndrico de confinamiento.

Presión hidrostática (Hidraulic pressure) Fuerza ejercida por fluido en reposo: se incrementa directamente con la densidad y la profundidad, se expresa en lb/pg 2 . La presión hidrostática del agua dulce o.433 lb/pg 2 por pie de elevación.

Presión manométrica (Gauge pressure) Presión ejercida por un fluido en el interior de un recipiente o sistema, expresada en kilopascales, kilogramos sobre centímetros cuadrados o libras sobre pulgada cuadrada. La presión manométrica más la presión atmosférica es igual a la presión absoluta.


GLOSARIO

Peso de contrabalanceo (Counterbalance wright) Peso aplicado para compensar una carga o fuerza. En las unidades de bombeo mecánico, los pesos de contrabalanceo se usan para compensar el peso de las varillas de succión y del aceite extraído.

Presión estática (Pressure Static) Presión ejercida por un fluido sobre una superficie que está en descenso en relación al fluido.

Presión estática (Shut-in pressure) Es la presión cuando el pozo está completamente cerrado, registrada en un manómetro instalado en las válvulas de control de la superficie. Cuando un pozo se está perforando, la presión estática debe ser cero, debido a que la presión ejercida por el fluido de perforación debe ser igual o mayor que la presión ejercida por las formaciones atravesadas. En un pozo fluyente, la presión estática debe ser mayor a cero.

Presión estática de fondo (Shut-In bottomhole pressure) Es la presión en el fondo de un pozo cuando las válvulas de superficie en el pozo están completamente cerradas. La presión es provocada por los fluidos que existen en la formación en el fondo del pozo.

Presión de bombeo (Pump pressure) La presión del fluido alcanzado debido a la acción de una bomba.

Poste maestro (Samson post) Miembro de una unidad de bombeo mecánico que soporta el balancín.

Polea (Sheave) Polea acanalada

P.G. Producción general.

Pony Varilla corta de succión de una pulgada de diámetro, existen de 2, 4, 6 y 8 pies de longitud.

Porcentaje de agua Es la cantidad de agua mezclada con el aceite.


GLOSARIO

Presión de fondo Es la presión que se registra en la zona de los disparos.

Presión de yacimiento Es la presión acumulada en el yacimiento en su estado original.

Punto muerto inferior Es la posición donde termina la carrera descendente de la U.B.M.

Punto muerto superior Es la posición donde termina la carrera ascendente de la U.B.M.

RAMS Juego de hules (2) que pueden ser vulcanizados o en hule vitón y van alojados en el interior del preventor.

Rango de carga (Rango of load) En el bombeo mecánico, es la diferencia entre la carga máxima y la carga mínima en la varilla pulida.

Relación gas – aceite (Gas – oil ratio) Medida del volumen de gas producido con el aceite, expresada en metros cúbicos, por metro cúbico de aceite (pies cúbicos de gas por barril de aceite).

Varilla corta (Pony rod) Varilla de succión menor de 25 pies de largo.

Varilla pulida (Polished rod) La varilla colocada en el extremo superior de una sarta de varillas de succión, empleada para elevar fluidos por bombeo mecánico. Tiene un diámetro uniforme y está pulida para sellar perfectamente en el prensaestopa colocado en la parte superior del pozo

Varillas rotas (Parted rods) Varillas de succión que se han roto y separado de un pozo en bombeo debido a la corrosión, carga inadecuada, varillas dañadas, etc.

Válvula de pie (Food valve) Válvula de contrapresión colocada en la succión de una bomba y que permite que esta permanezca llena de líquido cuando no está operando.


GLOSARIO

Varilla continua de succión (Corod continuous rod) Nombre registrado de un tipo especial de varilla de succión que normalmente no lleva juntas desde la bomba hasta la superficie. Ver Sucker rod.

Válvula viajera (Traveling valve) Una de las dos válvulas en un sistema de bombeo con varillas de succión, la válvula viajera sigue el movimiento de la sarta de varillas de succión, al subir las varillas la canica de la válvula se asienta, soportando la carga del fluido. Al bajar las varillas, la canica se separa del asiento, permitiendo la entrada del fluido dentro de la columna de producción.

Válvula (Valve) Dispositivo utilizado para controlar el gasto del flujo en una línea, para abrirla o cerrarla completamente o como un dispositivo de seguridad automático o semiautomático. Algunas de las válvulas más empleadas son las válvulas de compuerta, de globo, de aguja, de retención y la seguridad o de alivio.

Válvula de pie (Standing valve) Válvula fija de canica y asiento colocada en el extremo inferior del barril del trabajo de una bomba de varillas de succión. La válvula de pie y su jaula no se mueven como lo hace la válvula viajera.

Unidad de Bombeo Mecánico (Beam Pumping unit) Máquina diseñada específicamente para bombear con varillas de succión, la cual utiliza un miembro horizontal (Balancín) el cual sube y baja por medio de una manivela rotatoria para producir un movimiento reciprocante.

Relación gas-aceite Es la cantidad de gas producido en pies cúbicos con cada barril de aceite.

Sarta de varillas (Rod string) Sarta de varillas de succión, la longitud total de las varillas de succión consiste de una serie de varillas conectadas entre sí. La sarta de varillas sirve como un eslabón mecánico de la unidad de bombeo en la superficie con la bomba cerca del fondo del pozo.

Sedimentos Material sólido presente en el aceite crudo, como arenas, tierras, etc.

Seno de agua o diesel Dejar el pozo lleno en la T.P. de uno de estos dos líquidos.


GLOSARIO

Tablero de control (Control board) Tablero donde se agrupan dispositivos de control, como interruptores y perillas, junto con sus instrumentos indicadores.

Tensión (tension) La condición de un cable, una tubería o una varilla que se estira entre dos puntos.

Torsión (Torque) La fuerza de rotación que se aplica a un eje u otro mecanismo rotatorio para hacer que gire o que tienda a hacerlo. La torsión se mide en unidades de longitud por fuerza como lb-pg.

T.P. Tubería de producción.

T.R. Tubería de revestimiento.

TIEBEN Unidad de bombeo mecánico hidroneumática.

U.B.M. Unidad de Bombeo Mecánico.

Unidad de bombeo (Pumping unit) La máquina que imparte el movimiento reciprocante a una sarta de varillas de succión, que se extiende a la bomba de desplazamiento positivo en el pozo, generalmente a una viga movida por una biela y una manivela conectada a un reductor de velocidad.

Viscosidad Es la resistencia que opone un fluido a deslizarse sobre sí mismo.

Yacimiento Es un cuerpo de roca donde se acumula el hidrocarburo, sus características deben de ser: porosidad, permeabilidad y continuidad.

Zona de disparos Es la vía de comunicación entre el pozo y el yacimiento.


BIBLIOGRAFÍA

BIBLIOGRAFÍA Apuntes de Bombeo Electrocentrífugo y Bombeo Mecánico. Apuntes de la UNAM, proporcionado por jefatura del departamento de operación de pozos e instalaciones, PEMEX. Apuntes de Diseño de PEMEX Exploración y Producción Boletín Oil Patch Bombas subsuperficiales y accesorios. Catálogo de Industrias Sargen Bombas subsuperficiales y accesorios, 1984. Catálogo de Industrias Trico Bombas subsuperficiales y accesorios, 1995. Manual de Bombeo Mecánico Unidad Hidroneumática (TIEBEN) OilPatch Enterprises Internacional, S.A. de C.V., 1996. Manual de Industrias Lufkin Unidades de Bombeo Mecánico. Manual de Industrias Lufkin Unidades Mark II, 1992. Manual de Sistemas Analizadores Ecómetro y Dinamómetro OilPatch Enterprises Internacional S.A. de C.V. Recomendaciones de SIASPA PEMEX. Curso General Servicio Integral de un Sistema Supervisorio para Bombeo Mecánico Activo Poza Rica Cía. Tecnosuelo S.A de C.V Mayo de 1998


Operación de Bombeo Mecánico II

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