Agosto de 2009 1Jornadas de Producción 2009Experiencia con Barras Huecas en PCP – Yacimiento Diadema (Compañías Asociadas Petroleras S.A. - Tenaris) Agosto de 2009 1

Experiencia con Barras Huecas Experiencia con Barras Huecas PCPRodPCPRod®®en bombeo de cavidades progresivasen bombeo de cavidades progresivas

Yacimiento DiademaYacimiento Diadema

Jornadas de Producción 2009Experiencia con Barras Huecas en PCP – Yacimiento Diadema (Compañías Asociadas Petroleras S.A. - Tenaris)

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AgendaAgenda

IntroducciónProducción bruta y limitaciones de transmisión de potencia (PCP)Proyecto y desarrollo (PCPRod® 1000)Características técnicasEnsayo de campoResultados obtenidos

Agosto de 2009 3Jornadas de Producción 2009Experiencia con Barras Huecas en PCP – Yacimiento Diadema (Compañías Asociadas Petroleras S.A. - Tenaris)

IntroducciIntroduccióónn

Con proyectos de recuperación secundaria maduros, la creciente demanda de mayores caudales de extracción encontró limitaciones de transmisión de torque en instalaciones con bombas PCP.

La solicitación de la sarta de varillas al torque excedió el límite permitido en las uniones con sartas de 1” API (diseño estándar hasta ese momento).

Por este motivo CAPSA comenzó con el ensayo de la sarta de transmisión hueca en Octubre del año 1999.

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Producción bruta Yacimiento Diadema

-

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

45.000

50.000

55.000

60.000

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Prod

ucci

ón b

ruta

(m3/

d)

PCPOTRO

EvoluciEvolucióón de produccin de produccióón brutan bruta

Incremento sostenido

del 8% mensual

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EvoluciEvolucióón del numero de pozos por n del numero de pozos por sistema extractivo (PCP)sistema extractivo (PCP)

Total de pozos productores

-255075

100125150175200225250275300325350375400425450475

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Can

tidad

de

pozo

s

PCPOTRO

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InstalaciInstalacióón estn estáándar (PCP)ndar (PCP)

Profundidad promedio 950 mDiametro de Casing 5.1/2” 15.5#Tubing 2.7/8” 6.5#Varillas de bombeo 1” x 25ft grado DCaudal 20 – 180 m3/dGeometría de bomba PCP singlelobe y

multilobeRango de presión 126 – 150 kg/cm2Elastómero NBR NitrílicoConstante 48 m3/d @ 100rpm

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Limitaciones del sistemaLimitaciones del sistema

Se alcanza el límite de rpm definido hasta el momento por los fabricantes (400 rpm).

Con la necesidad de utilizar bombas de mayor caudal el límite se encuentra en el torque máximo que soporta la unión de las varillas de bombeo, lo que trae aparejado un incremento en las pescas porexceso de torque.

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Limitaciones del sistema Limitaciones del sistema -- fallasfallas

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Limitaciones de transmisiLimitaciones de transmisióón de potencian de potencia

La energía necesaria para girar el rotor y elevar el fluido hasta la superficie es proporcionada en forma de torque a través de las varillas de bombeoEste se compone de

Torque por Fricción fricción entre rotor y estator (largo e interferencia)

Torque Resistivo fricción entre varillas y tubingTorque Hidráulico función de presión diferencial

sobre la bomba, caudal impulsado y rpmEste último es el de mayor incidencia sobre el

Torque Total

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Limitaciones de transmisiLimitaciones de transmisióón de potencian de potencia

Ph = Q * ∆P * cP = Ph / ή

Tq = k * P / N

Ejemplo:

Cálculo de torque

NkcPQTq

×××Δ×

=η

diametro de tubing 2.7/8 inprofundidad de bomba 1000 mtssarta de varillas 1 inbomba PCP GER 20.40.2100 0.66 m3/d/rpm

Q caudal 265 m3/daltura de elevación 900 mpérdida de carga 7.6 kg/cm2presión boca de pozo 10.0 kg/cm2

∆P presión diferencial 107.6 kg/cm2Ph Potencia hidráulica 43.9 Hpc constante 0.00154ή rendimiento energético 60 %P Potencia entregada 73.2 Hpk constante 5252N velocidad de operación 401 rpmTq Torque 959 lbs.ft

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Premisas (requerimientos del desarrollo)Premisas (requerimientos del desarrollo)

Mantener como sistema extractivo la PCPMantener diámetro del tubing en 2.7/8”Aumentar el Caudal Extractivo a > 200 m3/dTransferir mayor torque al fondo (>800 ft*lbs)

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ProyectoProyecto

En consecuencia a las premisas definidas se analizan los siguientes modelos desarrollados

Acero alta resistencia 48 x 6 mm external flush42 x 5 mm + upset a 50 x 7 mm48 x 6 mm + upset a 60 x 8 mm

Diseño de la conexiónModelado de tensiones

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CaracterCaracteríísticas tsticas téécnicascnicas

Fabricadas a partir de tubos de acero sin costura (con T. de Fluencia mínima de 140000 psi). Tienen un cuerpo con conexión box-box y un conector (niple) pin-pin.

Niple PCPRod®1000

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CaracterCaracteríísticas tsticas téécnicascnicas

• PCPRod® 1000

• PCPRod® 1500

• PCPRod® 2500

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CaracterCaracteríísticas tsticas téécnicascnicas

Brindan mayor confiabilidad en operaciones al torque (rosca cónica con filete trapezoidal e interferencia, hombro de torque y make-upbasado en torque).

Reducen el efecto de backspin y optimizan la transmisión del torque debido a su mayor rigidez.

Conexiones External Flush o Near Flush que reducen las fallas por desgaste en el tubing.

Brindan la posibilidad de inyectar (a una profundidad deseada) o producir fluidos por su interiora través de un vástago hueco.

Se pueden re-roscar los extremos dañados para recuperar las barras.

PCPRod®1000

Agosto de 2009 16Jornadas de Producción 2009Experiencia con Barras Huecas en PCP – Yacimiento Diadema (Compañías Asociadas Petroleras S.A. - Tenaris)

Ensayo de campoEnsayo de campopozo Kpozo K--152 (Oct 1999)152 (Oct 1999)

Se decidió utilizar barras sin recalque PCPRod® 1000 48 x 6 mmexternal flush para evitar desgaste acelerado por cuplas.

En los cálculos preliminares se observó excesiva pérdida de carga para altos caudales entre las barras y tubing 2.7/8”.

Se optó producir también por el interior de las barras, para lo cual se utilizaron inicialmente niples agujereados, los que posteriormente evolucionaron en el desarrollo del NDF.

De esta manera aproximadamente 39% del fluido producido es transportado por el anular entre las barras y el tubing, y el restante 61% del fluido lo hace por el interior de las mismas.

Agosto de 2009 17Jornadas de Producción 2009Experiencia con Barras Huecas en PCP – Yacimiento Diadema (Compañías Asociadas Petroleras S.A. - Tenaris)

Ensayo de campoEnsayo de campopozo Kpozo K--152 (Oct 1999)152 (Oct 1999)

Pérdida de cargaProfundidad 1000 mts - Tubing 2.7/8" J55

0

10

20

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40

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160

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400Caudal (m3/d)

Pérd

ida

de c

arga

(kg/

cm2)

P_Carga PCPRod 1000 (ANULAR) P_Carga 7/8"P_Carga PCPRod 1000 (+ PASAJE INTERIOR) P_Carga 1"

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NDFNDFNipleNiple Derivador de FluidoDerivador de Fluido

Falla en trozo hueco perforado

Elemento que reemplazóal trozo hueco (NDF)

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Resultados obtenidosResultados obtenidosProducción bruta Yacimiento Diadema

-

5.000

10.000

15.000

20.000

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1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Prod

ucci

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(m3/

d)

PCPOTRO

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Resultados obtenidosResultados obtenidosTotal de pozos productores

-255075

100125150175200225250275300325350375400425450475

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Can

tidad

de

pozo

s

PCPOTRO

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Resultados obtenidos Resultados obtenidos -- ConclusiConclusióónn

Se lograron los objetivos:

1)- Explotar los pozos de alto caudal de losproyectos de recuperación secundariamaduros.

2)- Mantener la PCP como principal sistemaextractivo.

3)- Utilizar tubing de 2.7/8”

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Gracias por su atenciGracias por su atencióónn

TENARIS

Felix Carrizofcarrizo@tenaris.com

CAPSA

Sergio Nicolasergio.nicola@grupocapsa.com.ar

Experiencia con Barras Huecas PCPRod® �en bombeo de cavidades progresivas ��Yacimiento DiademaAgendaIntroducciónEvolución de producción brutaEvolución del numero de pozos por sistema extractivo (PCP)Instalación estándar (PCP)Limitaciones del sistemaLimitaciones del sistema - fallasLimitaciones de transmisión de potenciaPremisas (requerimientos del desarrollo)ProyectoEnsayo de campo�pozo K-152 (Oct 1999)Ensayo de campo�pozo K-152 (Oct 1999)NDF�Niple Derivador de FluidoResultados obtenidosResultados obtenidosResultados obtenidos - Conclusión