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BOMBEO MECANICO
PRODUCCION I
ING. DIEVER ARCOS L
INTRODUCCION
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UNIDAD DE BOMBEO ROTAFLEX
Debido a su simplicidad y robustez, es
posible su aplicación en casi todos los
tipos de pozos que requieren
levantamiento.
Sin embargo, existen límites físicos para la
aplicación en cuanto profundidad y
caudales a levantar.
MÉTODOS DE PRODUCCIÓN: BOMBEO MECANICO
SELECCIÓN DEL EQUIPO DE BM
3 FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
Para una buena selección del equipo
a utilizar es necesario conocer datos
como: La tasa de producción
esperada, las cargas a soportar por
las varillas, las cargas en la caja de
engranajes de la unidad de bombeo,
costos de energía, aporte del
yacimiento, etc.
PARAMETROS DE SELECCIÓN
4 FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
A continuación se describen algunos de los factores más
importantes a considerar:
• BOMBA DE SUBSUELO
• TASA DE PRODUCCIÓN
• MANEJO DE SOLIDOS
• PROFUNDIDAD Y SARTA DE VARILLAS
• COSTOS DE INVERSIÓN
• CARGAS EN LAS VARILLAS Y EN LA CAJA DE ENGRANAJES
BOMBA DE SUBSUELO
5 FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
También conocida como
bomba de pozo. Se puede
conectar con el extremo
inferior de la sarta de
varillas en el subsuelo, o
entrar en el pozo como
una unidad.
DESCRIPCIÓN DE UNA BOMBA DE SUBSUELO
6 FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
TIPOS DE BOMBAS DE SUBSUELO
7 FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
TASA DE PRODUCCIÓN
8 FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
La cantidad de fluido manejado
es inversamente proporcional a
la profundidad, estamos
hablando que a 1000 pies de
profundidad estaríamos en
capacidad de manejar hasta
4000 barriles de fluido por día,
en cambio para profundidades
por encima de 7000 pies,
apenas manejaríamos hasta 500
barriles de fluido diario.
MANEJO DE SÓLIDOS
9 FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
Los sólidos pueden generar efectos indeseables en la
bomba, llegando al punto de paralizar el movimiento
del pistón en el barril y a su vez crear incrementos de
esfuerzos en varillas y en la unidad de bombeo.
PROFUNDIDAD Y SARTA DE VARILLAS
10 FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
La sarta de varillas es el medio de
transporte de la energía desde el equipo
de superficie hacia la bomba de subsuelo,
que a su vez depende de la profundidad.
De manera sencilla podemos representar
la sarta de varillas como un elemento de
alta esbeltez, es decir, la longitud de la
sarta de varilla es mucho mayor que su
diámetro.
Haciendo que la sarta de varillas se comporte como un cuerpo flexible
y su movimiento este influenciado por la inercia que se genera a partir
del movimiento transmitido desde la unidad de bombeo.
COSTOS DE OPERACIÓN
11 FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
El análisis económico soporta el diseño de un sistema de levantamiento
artificial, ya que evalúa los costos de la inversión con respecto a la
producción del pozo y asegura un flujo positivo de caja en la operación.
CARGAS EN LAS VARILLAS Y LA CAJA DE
ENGRANAJES
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Las cargas soportadas dan dimensión al
equipo de superficie y a la sarta de varilla.
Los mismos se calcularán a partir del
potencial del pozo, la cantidad de flujo
manejado y el diámetro de la bomba.
FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
VARILLAS
Denominadas también como varillas de succión, son un componente principal de la columna de producción junto a la barra pulida.
La eficiencia de bombeo esta en función al trabajo eficiente de las varillas porque a través de ellas se transmite la energía mecánica generada en el equipo superficial al pistón de la bomba.
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CLASIFICACION DE LAS VARILLAS
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CAJA REDUCTORA
La caja reductora es un componente que controla el mecanismo de funcionamiento de todo el equipo superficial y subsuperficial, sus objetivos técnicos son:
Sincronizar la velocidad del motor con la biela-manivela.
Transmitir la potencia necesaria desde el motor al sistema biela-manivela para mover el balancín.
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UNIDADES
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UNIDADES
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UNIDADES
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UNIDADES
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ANÁLISIS NODAL
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Objetivo
El objetivo principal del análisis
nodal es conocer el punto de
operación de un sistema de
levantamiento artificial, en
donde se relaciona el aporte
del yacimiento con el sistema
de levantamiento que incluye
la tubería de producción hasta
la superficie.
FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
ANALISIS NODAL EN BM
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El procedimiento para el análisis requiere la
selección de un nodo, en donde se
calcularán las presiones que satisfagan la
física del sistema (aguas arriba y aguas
abajo del nodo). Este procedimiento es
llamado análisis nodal.
El nodo puede ser seleccionado en
cualquier punto del sistema, los más
comunes son el separador, el cabezal del
pozo, las perforaciones o el yacimiento. En
métodos de levantamiento artificial por
bombeo los nodos de mayor interés
durante la etapa de diseño se ubican en la
succión y en la descarga de la bomba.
FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
EJEMPLO DE ANÁLISIS NODAL
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En el gráfico se observa una curva de afluencia de un pozo, que
tiene una presión estática o de yacimiento de 600 psi, con un caudal
máximo de aproximadamente 250 barriles netos por día, en el se
observan cuatro curvas de eflujo (“outflow”), que representan el
comportamiento del sistema a cuatro velocidades de bombeo
diferentes (5, 6, 7 y 8 carreras por minuto).
A continuación se presenta un ejemplo de esta aplicación.
FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
EJEMPLO CONT.
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Los puntos de operación para cada configuración se muestran en la
intersección de cada una de las curvas de eflujo con la curva de influjo del
pozo.
Se observa el aumento de la producción y la disminución de la presión de
fondo fluyente a medida que aumenta la velocidad de bombeo.
FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
EJEMPLO CONT.
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En el siguiente gráfico tenemos el mismo ejemplo, pero esta vez variando la
longitud de embolada, de 72 pulgadas hasta 120 pulgadas.
Los puntos de operación son los siguientes:
FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO MECANICO
MANEJO DE DOS FASES EN BOMBEO MECÁNICO
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Siempre que se extrae petróleo, se producen también como fluidos
asociados el agua y el gas. Por lo tanto, al disminuir la presión en el
fondo del pozo petrolero, mayor cantidad de gas saldrá de
solución del crudo, y puede llegar existir mayor volumen de gas
que de líquido en la succión de la bomba de subsuelo.
No obstante, si los equipos de separación de gas en fondo (anclas
de gas) no logran reducir la fracción de gas, la eficiencia
volumétrica será muy baja y el pozo no se podrá explotar
eficientemente.
EQUIPOS PARA EL MANEJO
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Sin embargo, para el caso de bombeo mecánico solo se utilizan los equipos
de separación estática de fondo, mejor conocidos como anclas de gas.
TIPOS DE ANCLAS
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Tipo Niple Perforado (“PoorBoy” o “PoorMan”) Este separador de gas consiste en un niple de tubería, denominado tubo
exterior o tubo de barro, junto con un tubo interior concéntrico que se
conecta a la succión de la bomba
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Tipo Copas (Gilbert) Este separador es una mejora del diseño anterior (Niple
Perforado o “Poor Boy”). La diferencia principal reside en un
conjunto de “Copas” de metal localizadas a lo largo de la sección
perforada del tubo de barro, justo por debajo de las
perforaciones.
TIPOS DE ANCLAS CONT.
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TIPOS DE ANCLAS CONT.
Tipo Empacadura
Este separador consiste de un tubo exterior cuyo extremo superior
posee perforaciones muy similares a las del separador tipo Niple
Perforado. El extremo inferior, en el cual se instala una empacadura
de tubería, está, por el contrario, completamente abierto al flujo que
viene del yacimiento.
VARILLAS
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La sarta de varillas es uno de los más importantes
elementos de un sistema de bombeo mecánico, éste
transmite la energía desde la superficie hasta la bomba
de subsuelo. El comportamiento de este elemento
puede tener un impacto fundamental en la eficiencia
de levantamiento de fluidos
CARGAS EN LAS VARILLAS
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1.Peso de las varillas: Esta fuerza esta distribuida a lo largo de la sarta.
En cada sección, esta carga es igual al peso de las varillas que se
encuentran por debajo de dicha sección. Esta carga es positiva tanto
en la carrera ascendente como en la descendente. De aquí en
adelante, la carga es positiva si la dirección es hacia abajo.
2.Fuerzas de flotación: Esta fuerza es opuesta al peso de las varillas y
es debido a la fuerza que ejerce el fluido sobre la varilla cuando es
sumergida.
Las posibles cargas que soportan las varillas durante el
ciclo de bombeo, a cualquier profundidad, pueden
clasificarse en:
CARGAS EN LAS VARILLAS CONT.
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3. Carga del fluido: esta fuerza es debido al fluido
manejado en la carrera ascendente. Esta carga es
positiva.
4. Fuerzas dinámicas: Estas cargas son el resultado de
cambios de aceleración y de movimiento durante el
ciclo de bombeo.
5. Fuerzas de fricción: estas fuerzas son de dos tipos,
fricción por el fluido y fricción mecánica.
ESPECIFICACIONES DE LAS VARILLAS API
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DISEÑO ESQUEMÁTICO DE UNA SARTA
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En la sección inferior la carga viene dada
por: Wa = Wp + (Ma*%Ra*L ) Siendo el esfuerzo:
Ea = Wa Aa
Wp: Carga sobre el pistón (Wp=Wf)
La carga en la sección intermedia está dada por:
Wb = Wa + (Mb*%Rb*L ) Eb = Wb Ab Wc =Wb +(Mc*%Rc*L) Ec = Wc Ac
MUCHAS GRACIAS!
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