Bombeo hidraulico tipo jet
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Laura Milena Rivera Juan Carlos Quijano Stiven González
Transcript of Bombeo hidraulico tipo jet
Laura Milena Rivera
Juan Carlos Quijano
Stiven González
Definición e Historia
Principio de
Funcionamiento
Equipo de Superficie
Equipo de Subsuelo
Funcionamiento
Fluido Motriz
Ventajas y Desventaja
s
El bombeo hidráulico tipo jet es un sistema
artificial de producción especial que fue
diseñado en remplazo del bombeo hidráulico
tipo pistón, y que a diferencia del tipo pistón,
no ocupa partes móviles y su acción de
bombeo se realiza por medio de transferencia
de energía entre el fluido motriz y los fluidos
producidos mediante el efecto Venturi.
Boquilla
• El fluido motriz inyectado desde la superficie al pasar por la boquilla que tiene un área reducida, transforma el flujo de alta presión y baja velocidad en un flujo de alta velocidad y baja
Garganta y Boquilla
• El área de la boquilla y garganta proporcionan la relación del fluido motriz a fluido producido relación entre la presión de descarga y la taza de flujo a
Difusor
• Cuando la mezcla ingresa en la zona del difusor se produce una disminución en la velocidad (energía cinética) y un aumento en la presión de descarga (energía potencial), lo
Las bombas hidráulicas de subsuelo aparecieron en la industria en 1875.
El 10 de marzo se presento la primera instalación hidráulica en Inglewood California.
En 1993 se demuestra matemáticamente el posible funcionamiento de la herramienta en la industria.
El funcionamiento esta
regido por el principio que
creo el físico Italiano
Giovanny Venturi – Tubo
Venturi.
Consiste en una reducción
del área de flujo para crear
un aumento de la
velocidad del fluido, lo que
va a generar una caída de
presión
EQUIPO DE
SUPERFICIE
Tanques de
almacenamiento
Bombas de
superficie
Separador
Múltiples de
control
Válvula de
control
Lubricador
El fluido de potencia, bien
sea agua o petróleo es
manejado en un circuito
cerrado, el cual debe
disponer de su propio tanque
de almacenamiento y
equipos de limpieza de
sólidos.
Estos equipos operan
independientemente de las
operaciones en la estaciones
de producción
TANQUE DE
ALMACENAMIENTO
BOMBAS RECIPROCANTES
A) BOMBAS TRIPLEX:
Estas bombas usan:émbolo, camisa de metal ametal, válvula tipo bola.
B) BOMBAS MÚLTIPLEX:
Tienen un terminal depotencia y una de fluido.
El terminal de potenciacomprende, entre otraspartes: el cigüeñal, la biela ylos engranajes
EQUIPO DE
BOMBEO
Dichos equipos pueden
ser bifásicos, si sólo tienen
que separar una fase
gaseosa de una líquida, o
trifásicos, si deben además
separar dos fases líquidas.
Su configuración puede
ser horizontal o vertical,
dependiendo de los
caudales de casa fase a
procesar.
Para regular y/o distribuir el
suministro de fluido de
potencia a uno o más pozos,
se usan varios tipos de
válvulas de control. La
válvula común a todos los
sistemas de bombeo libre es
la de cuatro vías o válvula
control del cabezal del pozo.
Hay dos tipos: cabezal del
pozo con válvulas de 4 vías y
el tipo de árbol de navidad
ESTACIÓN
DE CONTROL
VALVULA DE
CONTROL
La válvula de control de
flujo constante rige la
cantidad de fluido de
potencia que se
necesita en cada pozo
cuando se emplea una
bomba.
Es una pieza de tubería
extendida con una línea
lateral para desviar el flujo
de fluido cuando se baja o se
extrae la bomba del pozo.
También se utiliza para
controlar la presencia de
gases corrosivos que
pueden obstaculizar la
bajada de la bomba o su
remoción del pozo
Aisladores de Zonas (Packer) Son elementos
cuyo mecanismo mecánico o hidráulico
hacen que sellen las paredes del casing y el
tubing.
Camisas. Van colocadas directamente en el
intervalo de la arena productora, así permiten
que solo el fluido de la arena en que dicho
elemento se encuentra ingrese. Se abren y
cierran con “Shifingtool”. Alojan la Bomba Jet
Claw.
Válvula de pie(Standing Valve) Son necesario
en sistemas abiertos para crear el efecto “U”
y prevenir que el líquido que está circulando
regrese de nuevo al reservorio
La descripción del sistema
de este tipo de bombeo es
muy similar a la
configuración del bombeo
hidráulico tipo pistón,
debido a que su diferencia
radica en el
aprovechamiento de la
energía hidráulica disipada
en los elementos del Jet
(Boquilla, Garganta y
Difusor)
FLUIDO DE YACIMIENTO
FLUIDO DE POTENCIA
BOQUILLA
GARGANTA
DIFUSOR
FLUIDO DE
PRODUCCION
Profundidades de operación mayores de 15.000 pies
Las bombas de chorro manejan altas relaciones de
gas/petróleo, y fluidos del pozo que son arenosos, corrosivos
o de alta temperatura
Uso del agua o crudo producido como fluido de potencia
Sistemas de fluido de potencia cerrados para que las
instalaciones de la bomba de pistón aíslen el fluido de
potencia de la producción
Pozos desviados u horizontales
Alto GLR (Hasta 2000)
Fluidos corrosivos o abrasivos
Pozos profundos
Alto nivel de fluido (Alto Ps)
Instalaciones en cavidades, SSD o GLM
Rango de producción 50 BPD a 15000 BPD
Tipo de completamiento simple.
Disponibilidad de energía hidráulica en superficie
Fluido Motriz (Agua o Petróleo)
Aplicación: Pruebas de producción, Inducción de flujo, Producción Permanente, Cambios de sistemas de levantamiento.
A
D
I
C
I
O
N
A
L
E
S
Boquilla Garganta Difusor
Presión
Velocidad
PERFIL DE PRESIÓN Y VELOCIDAD
• Los caudales de producción y fluido motriz en las
bombas jet se controlan mediante una configuración
de boquillas y gargantas “Venturi“.
• Los componentes claves de las bombas jet son las
boquillas y la garganta. El área de las aperturas en
estos elementos determina el rendimiento de la
bomba. Estas áreas se designan como AN y AT.
La relación entre estas
áreas AN/AT se conoce
como la relación de
áreas. Las bombas que
tienen las mismas
relaciones de áreas
tendrán también las
mismas curvas de
rendimiento.
CARACTERISTICA JET PISTON
PRODUCCIONES
MEDIANAS A ALTAS
X
BAJAS PRESIONES EN
FONDO
X
ALTO GOR X
PRESENCIA DE ARENAS,
SOLIDOS
X
ALTOS VOLUMENES Y
TASAS DE PRODUCCIÓN
X
TOLERANCIA A FLUIDOS
ABRASIVOS, CORROSIVOS
X
FACIL DE REEMPLAZAR X
COSTO DE
MANTENIMIENTO
X
Para este análisis se tomó en cuenta la estructura de cada
bomba, la posición de boquilla y garganta y la vía de inyección
del fluido motriz.
La ubicación de la boquilla y garganta es diferente en los dos
tipos de bombas.
La vía de inyección del fluido motriz cuando se usa una bomba jet
reversa es por el anular (el fluido ingresa por la parte inferior de la
bomba)
Esta bomba se desplaza hidráulicamente
Los resultados de las pruebas se realizan en mayor tiempo
Estas bombas se recuperan hidráulicamente
La inyección del fluido motriz se realiza mediante el tubing
Tiene presiones altas de operación
Esta bomba se desplaza con Wire Line
Los resultados se obtienen en menor tiempo
Esta bomba se recupera con Wire Line
La inyección del fluido motriz se lo realiza mediante el casing
Las presiones de operación son bajas
Completación de fondo (Bomba Jet Claw)
Equipo de superficie (Bombas de alta presión)
Separador bifásico o Trífasico.
Cabezal de superficie.
1. Profundidad
2. Producción
3. API
4. Presión de reservorio.
5. Presión de fondo fluyente.
6. Presión de superficie
7. GOR
8. Tipo de completación
9. Gravedad específica del agua y del gas
10.Corte de agua
11.Temperatura, entre otros.
N
AL
1. Funciona en pozos profundos, horizontales,
desviados o verticales
2. Maneja sólidos de formación
3. Maneja considerables cantidades de gas.
4. No tiene partes móviles
5. Trabaja en completaciones simples
6. Esta diseñada para alojar las memorias de presión y
temperatura
7. Se recupera con presión hidráulica
8. Trabaja con bajas presiones de superficie
9. No necesita Wire-line en pozos verticales
1. El diseño de la bomba puede llegar a ser bastante
complejo.
2. La eficiencia de las bombas jet es baja (26% a 33%).
3. Mayor riesgo en las instalaciones de superficie por la
presencia de altas presiones
4. Falta de conocimiento en operación e ingeniería.
5. Requiere de vigilancia continua para su normal
desarrollo.
6. No puede funcionar hasta la depleción del pozo. Se
podrá requerir de otro método.
7. Se requiere comunicación entre el tubing y el casing
para una buena operación.
El fluido motriz constituye la parte esencial del bombeo hidráulico,porque es el encargado de trasmitir la energía a la bomba desubsuelo; por lo tanto su calidad , especialmente el contenido desólidos es un factor importante que determina la vida útil de lasbombas.
Parámetros de calidad
Contenido de sólidos : De 10 a 15 PPM.
Tamaño de partículas: Máximo de 15 micras.
BSW: Menor del 3 %
Salinidad: Menor de 12 lbs/kbls
Gravedad API en grados, a 60 ºF.
Contenido de agua y sedimentos, BSW en porcentaje.
Contenido de parafina, en porcentaje.
Contenido de sal, en libras por mil barriles de aceite.
Contenido total de sólidos en partes por millón
Teóricamente cualquier tipo de fluido liquido puede utilizarse como fluido de potencia,sin embargo los fluidos mas utilizados son aceite crudo y agua.
La selección entre aceite y agua depende de varios factores:
El agua se prefiere por razones de seguridad y de conservación ambiental.
En sistemas cerrados se prefiere el agua dulce tratada con agentes lubricantes yanticorrosivos.
En sistemas abiertos el agua es poco usada porque los costos de tratamientoquímico son demasiado altos.
En sistemas abiertos se usa crudo producido tratado químico y/o térmicamente,para garantizar su calidad.
El mantenimiento de las bombas de superficie y subsuelo es menor cuando se usaaceite crudo.
Tubería de Inyección de Fluido Motriz.
Tubería de Regresión de Fluido Motriz.
Tubería de Producción.
Tubería de Revestimiento.
Tubería de Venteo de Gas
Sistema abierto o cerrado?
Bombear o ventear el gas?
Arreglo de tubería de producción.
Unidad de bombeo a utilizar.
Escoger bombas de superficie.
Diseño del sistema de limpieza del fluido motriz
Selección de bombas.
Caudal de inyección.
Caudal de producción.
Balance de presiones en sistemas cerrados.
Balance de presiones en sistemas abiertos.
Balance de presiones en una bomba hidráulica.
Pasos para el diseño de un sistema bombeo hidráulico tipo pistón.
Los fabricantes ( Trico-Kobe, National, Dreser, Armco ), presentan
tablas con las especificaciones básicas de las bombas, a partir
de las cuales se puede seleccionar el tipo de bomba deseado
TAMAÑO DE BOMBA DESPLAZAMIENTO-BPD MAXIMA
O P/E A MAXIMA BPD POR SPM VELOCIDAD
DESCRIPCION PARTE PARTE
VELOCIDAD MOTRIZ BOMBA (SPM)
2x1-3/8x1-3/16 0,700 381 4,54 3,15 121
2x1-3/8x1-3/8 1,000 544 4,54 4,50 121
2-1/2x1-3/4x1-1/2 0,685 744 10,96 7,44 100
2-1/2x1-3/4x1-3/4 1,000 1086 10,96 10,86 100
3x2-1/8x1-7/8 0,740 1388 21,75 15,96 87
3x2-1/8x2-1/8 1,000 1874 21,75 21,55 87
Flexibilidad en la rata de producción.
Cálculo de la Pwf en condiciones fluyentes por el programa de diseño.
No tiene partes móviles lo que significa alta duración y menor tiempo en tareas de mantenimiento.
Puede ser instalada en pozos desviados.
Pueden ser fácilmente operadas a control remoto.
Puede bombear todo tipo de crudos, inclusive crudos pesados.
Incrementa la producción enpozos con problemas deemulsiones.
Permite mantener limpia la tuberíacuando se presentan parafinas yescamas que se adhieran a esta.
Estabiliza la producción.
Algunas veces no requiereenergía externa.
Se puede recuperar la bomba tipojet .
Es una instalación muy barata.
Es aplicable a pozos de altaproducción de gas.
Puede ser usado en conjunto congas lift intermitente.
Requieren alto caballaje (mayor de 200 HP)
Requiere alta presión de fondo fluyente (150 lpc /1000 pies).
El diseño de la bomba es bastante complejo por las variadas combinaciones geométricas disponibles.
La eficiencia de las bombas jet es baja (26% a 33%).
Mayor riesgo en las instalaciones de superficie por la presencia de altas presiones
Falta de conocimiento en operación e ingeniería.
Su rango de producción esmuy bajo.
Requiere de vigilancia continuapara su normal desarrollo.
No puede funcionar hasta ladepleción del pozo. Se podrárequerir de otro método.
Bueno para pozos de bajaproducción. Menor a 200BOPD.
Se requiere comunicaciónentre el tubing y el casing parauna buena operación.
En pozos donde se tiene unalto corte de agua se requiereinyectar químicos para bajaremulsión producida por la jeten los tanques dealmacenamiento.
