Guia 3. Bmc Sept 2012

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Subproyecto: Producción de Hidrocarburos II Modulo III Bombeo Mecánico CARRERA: Ingeniería de Petróleo Prof. Sharon Escalante Msc Ing de Petróleo Fecha: Septiembre 2012 1. CONCEPTO Uno de los métodos más antiguos de levantamiento artificial es el bombeo mecánico, el cual es el más usado en el ámbito mundial y nacional, tanto en la producción de crudos pesados como en la de extrapesados, aunque también se usa en la producción de crudos medianos y livianos. El método consiste en la instalación de una bomba de subsuelo de acción reciprocante que es abastecida con energía trasmitida a través de una sarta de cabillas; esta energía proviene a su vez de un motor eléctrico o de combustión interna el cual moviliza la unidad de superficie mediante un sistema de engranajes y correas. El bombeo mecánico se fundamenta en la aplicación de una fuerza torsional, que convierte el movimiento rotacional del motor-caja de engranaje en movimiento reciprocante, a través del sistemas de bielas-manivelas; con el propósito de accionar una bomba de subsuelo reciprocante, mediante una sarta de cabillas. 2. EQUIPO El sistema de bombeo está conformado por una serie de equipos de superficie y de subsuelo, los cuales se encuentran conformados de la siguiente forma Equipos de superficie: Unidad de Bombeo, motor de la unidad y cabezal de pozo Equipos de subsuelo: Bomba, Ancla de gas, cabillas y tubería de producción. 2.1 DESCRIPCION DEL EQUIPO DE SUPERFICIE 2.1.1 UNIDAD DE BOMBEO La función de la unidad de bombeo es convertir el movimiento rotacional de la unidad motriz al movimiento ascendente-descendente de la barra pulida. Una unidad de bombeo apropiadamente diseñada tiene el tamaño exacto de caja de engranaje y estructura. También tiene suficiente capacidad de carrera para producir el fluido que deseas. Otras características de la unidad de balancín son: - La variación de velocidad con respecto a las revoluciones por minuto de la maquina motriz - La variación de la longitud de carrera - La variación del contrapeso que actúa frente a las cargas de las cabillas y fluido del pozo. El diseño de la unidad de balancín presenta tres aspectos esenciales: Sistema Reductor de Velocidad, Sistema de Articulación y Sistema de contrapeso

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  • Subproyecto: Produccin de Hidrocarburos II Modulo III Bombeo Mecnico

    CARRERA: Ingeniera de Petrleo Prof. Sharon Escalante Msc Ing de Petrleo Fecha: Septiembre 2012

    1. CONCEPTO

    Uno de los mtodos ms antiguos de levantamiento artificial es el bombeo mecnico, el cual es el ms usado en el mbito mundial y nacional, tanto en la produccin de crudos pesados como en la de extrapesados, aunque tambin se usa en la produccin de crudos medianos y livianos.

    El mtodo consiste en la instalacin de una bomba de subsuelo de accin reciprocante que es abastecida con energa trasmitida a travs de una sarta de cabillas; esta energa proviene a su vez de un motor elctrico o de combustin interna el cual moviliza la unidad de superficie mediante un sistema de engranajes y correas.

    El bombeo mecnico se fundamenta en la aplicacin de una fuerza torsional, que convierte el movimiento rotacional del motor-caja de engranaje en movimiento reciprocante, a travs del sistemas de bielas-manivelas; con el propsito de accionar una bomba de subsuelo reciprocante, mediante una sarta de cabillas.

    2. EQUIPO

    El sistema de bombeo est conformado por una serie de equipos de superficie y de subsuelo, los cuales se encuentran conformados de la siguiente forma

    Equipos de superficie: Unidad de Bombeo, motor de la unidad y cabezal de pozo Equipos de subsuelo: Bomba, Ancla de gas, cabillas y tubera de produccin.

    2.1 DESCRIPCION DEL EQUIPO DE SUPERFICIE

    2.1.1 UNIDAD DE BOMBEO La funcin de la unidad de bombeo es convertir el movimiento rotacional de la unidad motriz al movimiento ascendente-descendente de la barra pulida. Una unidad de bombeo apropiadamente diseada tiene el tamao exacto de caja de engranaje y estructura. Tambin tiene suficiente capacidad de carrera para producir el fluido que deseas.

    Otras caractersticas de la unidad de balancn son: - La variacin de velocidad con respecto a las revoluciones por minuto de la maquina motriz - La variacin de la longitud de carrera - La variacin del contrapeso que acta frente a las cargas de las cabillas y fluido del pozo.

    El diseo de la unidad de balancn presenta tres aspectos esenciales: Sistema Reductor de Velocidad, Sistema de Articulacin y Sistema de contrapeso

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    Figura 1. Instalacin Tpica de B.M.

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    2.1.2 MOTOR Suministra la energa necesaria a la unidad de bombeo para levantar los fluidos del pozo. Son

    generalmente trifsicos y operan a 60 Hz de frecuencia con velocidades promedios entre 835 y 1200 RPM. Estn diseados para trabajar bajo cargas constantes lo cual no sucede en una instalacin de bombeo mecnico debido a las fluctuaciones en las cargas durante el ciclo. Los motores pueden clasificarse en dos grandes categoras: de combustin interna y motores elctricos. Combustin interna: Existen dos tipos:

    Alta Velocidad ( 6 cilindros) operan a una velocidad de 800 a 1400 rpm. Baja velocidad ( 1 cilindro) operan entre 200 y 600 rpm.

    Motores elctricos son los de mayor aplicacin en los campos petroleros y se subdividen en Convencional NEMA D y de alto deslizamiento. Tienen la ventaja de facilidad para cambiarlos y para automatizarlos.

    2.1.3 CAJA DE ENGRANAJE Es un sistema de engranajes cuyo objetivo es reducir la velocidad de rotacin entre el motor primario y el sistema biela-manivela. Pueden ser de sistema de reduccin simple, doble o triple. En la Fig. 2 una caja de engranaje de doble reduccin. La caja de engranaje representa una de las partes ms costosa de la unidad de bombeo.

    2.1.4 MANIVELA Transmite el movimiento de la caja de engranaje o transmisin a las bielas del balancn, que estn unidas a ellas por intermedio de pines (Ver Fig 3).

    2.1.5 PESAS O CONTRAPESOS Generalmente se encuentran ubicados en la manivela y en algunas unidades sobre la viga principal, en el extremo opuesto del cabezote. Se utilizan para balancear las fuerzas desiguales que se originan sobre el motor durante las carreras ascendente y descendente del balancn. Si la caja de engranaje tuviera que suplir todo el torque que la unidad de bombeo necesita para operar, su tamao sera demasiado grande, afortunadamente, al usar contrapesos, el tamao de la caja de engranaje puede ser minimizado. Los contrapesos ayudan a reducir el torque que la caja debe suministrar. En las unidades balanceadas por aire, el balance se realiza con aire comprimido en un cilindro

    2.1.6 PRENSAESTOPA ( STUFFINGBOX) Se instala en el cabezal del pozo con el fin de impedir el derrame de petrleo por la accin del movimiento de la barra pulida. Consiste en una cmara cilndrica que contiene los elementos de empaque que se ajustan a la barra pulida para efectuar el sello.

    2.1.7 BARRA PULIDA ( POLISH ROD)

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    La Barra Pulida es una pieza slida de acero que se mueve dentro de la tubera y es la que soporta la mayor carga del sistema de all que su correcta seleccin es muy importante para el Optimizador. Su funcin es soportar el peso de la sarta de cabillas, de la bomba y del fluido dentro de la tubera. Se fabrica en un material resistente y viene generalmente en dimetros de 1 y 1 pulg y longitudes de16 y 22 pies.

    Figura 2. Caja de engranaje

    Figura 3. Conjunto Biela-manivela

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    2.2 UNIDADES DE BOMBEO

    Los tipos de unidades de bombeo ms populares son: Tipo convencional Mark II Balanceadas por Aire

    Unidades de Bombeo Convencional

    VENTAJAS

    DESVENTAJAS

    Costos de Mantenimiento bajos. Cuesta menos que otras Unidades. Usualmente es mejor que el Mark II con sarta

    de cabillas de fibra de vidrio. Puede rotar en sentido horario y antihorario. Puede bombear ms rpido que las Unidades

    Mark II sin problemas. Requiere menos contrabalanceo que las Mark

    II.

    En varias aplicaciones no es tan eficiente como el Mark II u otros tipos de unidades.

    Podra requerir cajas de engranaje ms grandes que otros tipos de unidad (especialmente con cabillas de acero).

    Unidades de Bombeo Mark II

    VENTAJAS DESVENTAJAS Tiene menor torque en la mayora de los casos. Podra costar menos (-5%, -10%) comparada

    con el siguiente tamao en una unidad convencional.

    Es ms eficiente que las unidades convencionales en la mayora de los casos.

    En varias aplicaciones, no puede bombear tan rpido como una unidad convencional debido a su velocidad en la carrera descendente.

    Solo puede rotar en sentido antihorario. En caso de existir golpe de fluido podra

    causar ms dao a la sarta de cabillas y la bomba. Puede colocar la base de la sarta de de cabillas

    en severa compresin causando fallas por pandeo.

    Puede experimentar torques ms altos que las unidades convencionales cuando se usan cabillas de fibra de vidrio, adems, de la posibilidad de colocarlas en compresin.

    Unidades de Bombeo Balanceadas por Aire

    VENTAJAS Es ms compacta y fcil de balancear que

    las otras unidades. Los costos de transporte son ms bajos que

    otras unidades (debido a que pesa menos) Vienen en tamaos ms grandes que

    cualquier otro tipo de unidad. Puede rotar tanto en sentido horario como

    antihorario.

    DESVENTAJAS

    son ms complicadas y requieren mayor mantenimiento (compresor de aire, cilindro de aire).

    La condensacin del aire en el cilindro puede constituir un serio problema.

    La caja de engranaje podra daarse si el cilindro pierde la presin de aire.

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    Existen tambin otros tipos de unidad tales como las hidrulicas, de carreras largas (Rotaflex), y otras unidades de geometra inusual. Sin embargo, la mayora de los pozos son bombeados con los tres principales tipos de unidades mencionados. La razn principal de la duracin de la popularidad de estas unidades de bombeo es porque estas han sido usadas por ms tiempo que las otras y han probado ser confiables, durables, y fciles de mantener.

    Figura 4 Unidad de Bombeo Convencional.

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    a) Unidad Bombeo Mecnico Convencional

    b) Unidad Bombeo Mark II

    c) Unidad Bombeo balanceada por aire

    Figura 5 . Tipos de Unidad de Bombeo.

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    2.3 DESCRIPCION DEL EQUIPO DE SUBSUELO

    2.3.1 SARTA DE CABILLAS Las principales funciones de la sarta de cabilla de succin en un sistema de bombeo mecnico son las siguientes: Transferir energa, soportar cargas y accionar la bomba. Todo esto es posible, ya que stas, sirven de conexin entre la bomba de subsuelo y la unidad de bombeo instalada en la superficie. La barra pulida es la primera cabilla del sistema, y opera con una empacadura de goma llamada prensa-estopa. Los principales problemas presentados por la sarta de cabillas son las partiduras y el desenroscado de las mismas lo que se debe principalmente a: efectos de corrosin, se aprietan demasiado al ser instaladas, daos al manejarlas entre otros. A travs del tiempo se han introducido innovaciones tales como el tratamiento trmico para resistir mejor la corrosin, nuevos diseos de los pines y el moldeado a presin de las roscas en lugar de cortarlas. Las cabillas se fabrican en dimetros que van desde 1/2 hasta 1-1/8 con incrementos de 1/8. Cabillas de acero son fabricadas en longitudes de 25 o 30 pies.

    Cabillas API De acuerdo al material de fabricacin existen tres tipos o clases de cabillas API: C, D y K . La Tabla 1 resumen sus especificaciones

    ESPECIFICACIONES DE FABRICACION CLASE API

    C D K

    Resistencia a la tensin mnima, MLpc 90 115 85

    Dureza, Brinell 185-235 235-285 175-235

    Metalurgia (*) Niquel y Molibdeno

    AISI-1036 Carbn Aleacin*

    AISI 46XX

    Aleacin*

    Tabla 1. Cabillas API especificaciones de Fabricacin

    Las cabillas API son de 25 pies de longitud ( variacin 2 pulg) excepto en la costa oeste de los Estados Unidos que miden 30 pies ( variacin 2 pulg).

    Cabillas NO API

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    Cabillas electra. Son fabricadas de acero de gran resistencia, generalmente se utilizan en pozos donde las cabillas convencionales API experimentan frecuentes fallas. Esta cabilla es capaz de soportar esfuerzos hasta 50 MLpc

    Cabillas Continuas COROD. Es una sarta continua de cabilla que no tiene cuellos ni pasadores y los dimetros varan en 1/16 en vez de 1/8 pulg como lo indica la norma API. Se almacenan y transportan en grandes carretos; adems requiere de un equipo especial para su instalacin y desinstalacin y de soldadura para operaciones de conexin y desconexin.

    Cabillas Fibra de Vidrio. Son construidas en longitudes de 25, 30 o 37,5 pies. Tienen la ventaja de su bajo peso lo que reduce las carga y el consumo de energa en los equipos de superficie. No son recomendables en pozos direccionales o altamente desviados y su temperatura mxima de diseo es de 200 F.

    Cabillas Hollow Rod Diseada para su utilizacin con torques medios en pozos no corrosivos o efectivamente inhibidos. Permite inyectar por su interior diluyentes, inhibidores de corrosin u otros fluidos.

    2.3.2 BOMBA DE SUBSUELO Es una bomba pistn de desplazamiento positivo, desde su profundidad de instalacin hasta la superficie que funciona por diferencias de presin, mediante bolas y asientos, para permitir la entrada y sello de fluidos en crculos peridicos sincronizados. Una bomba de sub-suelo, ver Fig. 6, consta de 5 partes principales:

    a) barril o cmara (fijo o movible) b) pistn o mbolo (movible o fijo) c) vlvula viajera contenida en el pistn d) vlvula fija contenida en el sistema de anclaje e) sistema de anclaje inferior o superior.

    El cilindro o barril: el cilindro o barril de la bomba es la parte por donde se mueve el pistn en sus recorridos ascendentes y descendentes, debe ser suficientemente largo para adaptarse a la carrera del pistn. La dureza del cilindro debe ser mayor a la del pistn. El mbolo o pistn: el mbolo o pistn de la bomba generalmente es la parte mvil. Posee una resistencia menor que la del cilindro o camisa, y casi siempre es cromado para incrementar la resistencia a la abrasin. En l se encuentra la vlvula viajera que controla la entrada de fluidos de la bomba al interior del pistn. La vlvula viajera: est regulada por las diferencias de fuerzas sobre ella y por debajo de ella. La vlvula fija: controla la entrada de fluidos desde el pozo al interior de la bomba

    Figura 6 Bomba de subsuelo

    PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

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    La unidad de bombeo en su movimiento tiene dos puntos muy bien definidos: muerto superior y muerto inferior. Para entender como trabaja la bomba hay que darle un vistazo a la accin de las vlvulas, asumiendo que la bomba est llena con lquido incompresible tal como petrleo muerto o agua. La Fig. 7 muestra cmo se comportan las vlvulas viajeras y fijas durante el ciclo de bombeo.

    Figura 7.

    Carrera Ascendente: En la carrera ascendente, cuando el pistn comienza a moverse hacia arriba, la vlvula viajera cierra y levanta las cargas del fluido. Esto genera un vaci en el barril de la bomba que causa la apertura de la vlvula fija permitiendo que el fluido proveniente del yacimiento llene la bomba.

    Carrera Descendente: En la carrera descendente, cuando el pistn comienza a moverse hacia abajo, la vlvula fija se cierra y el fluido en el barril de la bomba empuja la vlvula viajera abriendo esta. El pistn viaja a travs del fluido que se ha desplazado hacia la bomba durante la carrera ascendente. Luego el ciclo se repite.

    Para un caso ideal de bomba llena y fluido incompresible, en la carrera ascendente la vlvula viajera cierra, la fija abre y el fluido comienza a ser bombeado a travs de la tubera hasta la superficie. En la carrera descendente, la vlvula viajera abre y la fija cierra. Sin la accin de las vlvulas, la produccin no sera posible. Si la vlvula fija no abre, el fluido no entrara a la bomba. Si la vlvula viajera no abre entonces el fluido no entrara a la tubera.

    Accin de las Vlvulas y Cargas de Fluido:

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    La accin de las vlvulas es tambin importante para entender como las cargas de fluido son aplicadas al pistn de la bomba y la sarta de cabillas. Esto es necesario para entender la caga sobre las cabillas, forma de la carta dinagrfica y comportamiento de las cabillas de succin. Una carta dinagrfica es un grafico de carga versus posicin. Si pudiera colocarse un instrumento para medir las cargas justo arriba del pistn de la bomba, se terminara con una carta dinagrafica de fondo. Para entender como seria la carta dinagrfica de la bomba para el caso de bomba llena, Veamos la Fig. 8 . Para este ejemplo la tubera est anclada

    Figura 8

    Carrera ascendente: Al comienzo de la carrera ascendente, la vlvula viajera cierra (punto A de la Fig. 8). A este punto la vlvula viajera levanta las cargas del fluido. Estas cargas permanecen constantes durante el recorrido ascendente (del punto A hasta B).

    Carrera descendente: En la carrera descendente, cuando el pistn comienza el movimiento hacia abajo, la vlvula viajera abre (punto C). En este punto la vlvula viajera se libera de la carga de fluido y la presin del mismo se transfiere a la tubera a travs de la vlvula fija. Por lo tanto, la vlvula viajera no lleva la carga de fluido durante la carrera descendente (desde el punto C al D). Las diferencias de carga entre los puntos A y D (o B y C) son las cargas del fluido en el pistn. De acuerdo a la Fig. 8 las cargas de fluido son transferidas instantneamente desde D hasta A y desde B hasta C.

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    TIPOS DE BOMBA API

    Bsicamente el API ha dividido las bombas de sub-suelo en: Bombas de tubera (T) y Bombas de cabillas o insertadas (R)

    Las bombas de subsuelo se clasifican en tres grupos: Las de tipo de tubera: las bombas de tubera deben su nombre a que stas se instalan dentro

    de la tubera y adems el cilindro forma parte integral de las mismas. Las bombas de tubera son las bombas ms fuertes y grandes fabricadas. selas para altas tasas de produccin en pozos someros.

    Las insertables o de cabillas: las bombas de cabillas o insertables se instalan en los pozos mediante el uso de la sarta de cabillas y sin necesidad de extraer la tubera. Se aplican en pozos de moderada y baja productividad y a profundidades de hasta 7000 pies. Las bombas insertables son las ms fciles de reparar debido a que todo el ensamblaje puede sacarse jalando la sarta de cabillas.

    Las bombas de revestidor: las bombas de revestidor presentan como caracterstica primordial, que permiten utilizar el revestidor como tubera de produccin. Por lo tanto, se pueden usar dimetros ms grandes para mayores volmenes de produccin. Utilcelas en pozos someros que producen altas tasas de produccin, baja corte de gas y no estn desviados.

    Entre los factores que se toman en cuenta para la determinacin del tipo de bomba de subsuelo que se va a elegir se encuentran: Temperaturas de fondo, manejo de crudos viscosos que ocasionan prdidas por friccin, efectos sobre las eficiencias de bombeo al manejar elevados volmenes de gas libre, tolerancia entre el pistn y el barril de la bomba de subsuelo, entre muchos otros.

    ANCLA DE GAS

    Las bombas, al contrario de los compresores, no estn diseadas para bombear el gas libre que normalmente existe a condiciones de admisin. La eficiencia volumtrica puede ser afectada en forma muy significativa llegando, en casos extremos, al llamado bloqueo por gas o gas lock. El bloqueo por gas resulta cuando la vlvula viajera no abre en la carrera descendente debido a que la presin en la cmara es mucho menor que la de descarga debido al gas presente. El parmetro ms importante para controlar la presencia de gas libre es la presin de admisin (PIP) y resulta obvio pensar que mientras mayor sea la PIP, menor ser la cantidad de gas libre. Si se pudiera colocar la bomba a una profundidad tal que la PIP fuera igual o mayor que la Pb se podran entonces obtener eficiencias volumtricas bastante altas ya que todo el gas presente en el crudo estara en solucin. Un ancla de gas consiste en un tubo ranurado o perforado, colocado en la zapata de anclaje y se utiliza para mejorar la separacin de gas antes de la entrada del fluido a la bomba, lo cual origina una mayor eficiencia volumtrica de la bomba. Existen varios tipos de anclas como son: Natural, Niple Perforado, copa y Copa Multicopa.

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    a) Ancla Natural

    Se refieren a colocar la bomba debajo de las perforaciones y as permitir que el gas sea forzado a circular por la entrada de la bomba, ver Fig 9.a

    Esta es la ms simple y la mejor manera de minimizar la interferencia de gas.

    Fig 9.a

    b) Niple Perforado (Poorman)

    Esta es del tipo ms ampliamente usado. La Fig. 9.b muestra cmo trabaja esta ancla

    de gas. Es un niple perforado con la adicin de un tubo concntrico para la succin y otro para la recoleccin de sedimentos ( tubo de barro)

    Esta ancla es simple y econmica, por el diseo de sus partes, se usa en pozos ligeramente arenosos, donde el nivel del liquido esta cerca del pozo; sin embargo puede utilizarse a cualquier profundidad

    Fig 9.b

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    Ancla de copas

    Es un ancla muy parecida al tipo Poorman. Y se diferencia por las copas de metal a lo largo del niple, como muestra la Fig 9.c

    Fig. 9.c Ancla Multicopa

    Como se observa en la figura es un tubo y una serie de copas alrededor con orificios dentro de ellas. Esta difiere de la anterior, porque est provista de un numero mayo de copas y no requiere del tubo adicional de succin, ya que el principal hace las veces de este Se utiliza en pozos con alta produccin de gas, sin arena, donde el ancla de copas no es efectiva; por lo tanto es de mayor capacidad de separacin gas-liquido, ver Fig 9.d

    Fig. 9.d

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    2.3.3 TUBERIA DE PRODUCCION

    El fluido se produce a travs del anular tubera-cabillas hasta la superficie. Cuando la tubera est anclada al anular, esta tiene un efecto menor en el comportamiento del sistema en la mayora de los casos. Si la tubera no est anclada entonces podra afectar las cargas sobre las cabillas y el desplazamiento de la bomba debido a su estiramiento.

    Tipos de tubera

    La figura presenta los tipos de tubera: EUE y Hydrill las cuales son utilizadas para realizar las operaciones inherentes a la completacin del pozo, que producen bajo el mtodo artificial de bombeo mecnico. Como se puede observar, la diferencia principal entre ambas, lo constituye el cuello o sistema de conexin entre tubo y tubo. La sarta de tubera hydrill mantiene un dimetro externo uniforme en toda su extensin; en la EUE, los dimetros de los cuellos son mayores que el cuerpo de tubera

    Especificaciones de tuberas de produccin

    Dimetro externo (pulg)

    Peso (lbs/pie)

    Dimetro interno (pulg)

    rea Seccional (pulg2)

    Drift Dimetro (pulg)

    2 3/8 4,70 1,995 1,304 1,900 2 7/8 6,50 2,441 1,812 2,347 3 9,30 2,992 2,590 2,867 4 2,75 3,958 3,600 3,833

    .

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    3. VENTAJAS Y LIMITACIONES DEL BOMBEO MECANICO

    3.1 Ventajas del Sistema de Bombeo Mecnico de Petrleo

    Fcil de operar y de hacer mantenimiento Se puede cambiar fcilmente la tasa de produccin por cambio en la velocidad de bombeo. Puede bombear el pozo a una muy baja presin de entrada para obtener la mxima

    produccin. Usualmente es la ms eficiente forma de levantamiento artificial. Se puede fcilmente intercambiar de unidades de superficie. Se puede usar motores a gas como movedores primarios si la electricidad no est disponible. Se puede usar la bomba con el control apagado para minimizar la carga del fluido, costos de

    electricidad y las fallas de varilla. Puede ser monitoreada remotamente con un sistema de control de supervisin de bomba. Se puede usar computadoras modernas de anlisis dinamomtrico para la optimizacin del

    sistema.

    3.2 Desventajas del Sistema de Bombeo Mecnico de Petrleo

    Es problemtico en pozos con alta desviacin. No puede ser usada en pozos costa afuera por los grandes equipos de superficie La capacidad de produccin es limitada en comparacin con otros mtodos. No puede funcionar con excesiva produccin de arena. La eficiencia volumtrica cae drsticamente cuando se tiene gas libre. La tasa de produccin cae con la profundidad comparado con otros mtodos de levantamiento

    artificial Es obstrusivo en reas urbanas.

    4. ANALISIS DE LAS CONDICIONES DE BOMBEO

    En particular se refiere a las prueba de superficie: Cartas Dinagraficas, pruebas de pozos, registros snicos y de presin explicando la obtencin, interpretacin e importancia de los resultados para la determinacin de las condiciones de bombeo. A continuacin revisaremos al definicin de una cartas dinagrficas y una referencia rpida para su interpretacin

    4.1 Cartas Dinagrficas Es un registro que presenta las cargas instantneas en la barra pulida a diferentes posiciones durante el ciclo de bombeo. Este grafico es obtenido directamente en el pozo, mediante un instrumento llamado dinammetro y su colocacin es por la parte frontal del balancn, conocida como espaciador.

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    Bibliografa

    Produccin de Hidrocarburos. LUZ. Prof Sara Snchez. Ricardo Maggiolo. Richard Mrquez, Febrero 1999

    Principios de bombeo mecnico. E Mario. 1990 Maraven. Petrleos de Venezuela Norma API RP-11L http://www.oilproduction.net/cms/index.php?option=com_content&view=article&id=457:r

    egistros-dinamometricos-en-pozos-con-bombeo-mecanico-guia-para-interpretacion&catid=49:bombeo-mecanico&Itemid=98

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    5. DISEO DEL SISTEMA DE BMC - Desarrollo del Mtodo API RP-11L

    NOMENCLATURA Sp Longitud de la Carrera de fondo, pulg PD Desplazamiento de la bomba, BPD PPRL Carga mxima en la barra pulida, Lbs MPRL Carga mnima en la barra pulida, Lbs PT Torque mximo en la caja de engranajes, Lbs-pulg PRHP Potencia de la barra pulida, HP CBE Contrabalance efectivo, Lbs H Altura neta , pies L Profundidad de la bomba, pies N Velocidad de la bomba, gpm ( golpes por minuto) S Longitud de la carrera en superficie, pulg D Dimetro del pistn, pulg G Gravedad especifica del fluido producido, adim Wr Peso promedio de las cabillas en aire, Lbs/pie Er Constante elstica de las cabillas, pulg / Lb-pie Fc Factor de frecuencia, adim Et Constante elstica de la tubera, pulg / Lb-pie Fo Carga de fluido sobre la bomba, Lbs 1/Kr Constante elstica total para las cabillas, pulg /lb No Frecuencia natural de la sarta de cabilla, gpm No Frecuencia de la sarta de cabilla ahusada (tapered), gpm W Peso total de las cabillas en el aire, Lbs Wrf Peso total de las cabillas en el fluido, Lbs F1 Factor PPRL F2 Factor MPRL T Torque de la caja de engranages, Lb-pulg F3 Factor de PRHP Ts Constante de ajuste del torque para valores de Wrf /Skr diferentes de 0,3.

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    Tabla 2-1 Datos de Bomba y Cabillas (Diseo API RP1 1L) 1 2 3 4 5

    Sarta de Cabilla Cabilla

    No Dimetro

    Pistn (pulg)

    Peso Cabilla (Lb/pie)

    Constante Elstica Eo

    (Pulg/Lb-pie ) Factor de

    Frecuencia Fc

    1 1/8 1 7/8 3/4 5/8 1/2

    44 Todos 0,726 1,990x10-6 1,000 -------- -------- -------- -------- -------- 100. 54 1,06 0,908 1,668 x10-6 1,138 -------- -------- -------- -------- 44,6 55,4 54 1,25 0,929. 1,633 x10-6 1,140 -------- -------- -------- -------- 49,5 50,5 54 1,50 0,957 1,584 x10-6 1,137 -------- -------- -------- -------- 56,4 43,6 54 1,75 0,990 1,525 x10-6 1,122 -------- -------- -------- -------- 64,6 35,4 54 2,00 1,027 1,460 x10-6 1,095 -------- -------- -------- -------- 73,7 26,3 54 2,25 1,067 1,391 x10-6 1,061 -------- -------- -------- -------- 83,4 16,6 54 2,50 1,100 1,318 x10-6 1,023 -------- -------- -------- -------- 93,5 6,5

    55 todos 1,135 1,270 x10-6 1,000 -------- -------- -------- -------- 100.0 --------

    64 1,06 1,164 1,382 x10-6 1,229 -------- -------- -------- 33,3 33,1 33,5 64 1,25 1,211 1,319 x10-6 1,215 -------- -------- -------- 37,2 35,9 26,9 64 1,50 1,275 1,232 x10-6 1,184 -------- -------- -------- 42,3 40,4 17,3 64 1,75 1,341 1,141 x10-6 1,145 -------- -------- -------- 47,4 45,2 7,4

    65 1,06 1,307 1,138 x10-6 1,098 -------- -------- -------- 34,4 65,6 -------- 65 1,25 1,321 1,127 x10-6 1,104 -------- -------- -------- 37,3 62,7 -------- 65 1,50 1,343 1,110 x10-6 1,110 -------- -------- -------- 41,8 58,2 -------- 65 1,75 1,369 1,090 x10-6 1,114 -------- -------- -------- 46,9 53,1 -------- 65 2,00 1,394 1,070 x10-6 1,114 -------- -------- -------- 52,0 48,0 -------- 65 2,25 1,426 1,045 x10-6 1,110 -------- -------- -------- 58,4 41,6 -------- 65 2,50 1,460 1,018 x10-6 1,099 -------- -------- -------- 65,2 34,8 -------- 65 2,75 1,497 0,990 x10-6 1,082 -------- -------- -------- 72,5 27,5 -------- 65 3,25 1,574 0,930 x10-6 1,037 -------- -------- -------- 88,1 11,9 --------

    66 todos 1,634 0,883 x10-6 1,000 -------- -------- -------- 100,0 -------- --------

    75 1,06 1,566 0,997 x10-6 1,191 -------- -------- 27,0 27,4 45,6 -------- 75 1,25 1,604 0,973 x10-6 1,193 -------- -------- 29,4 29,8 40,8 -------- 75 1,50 1,664 0,935 x10-6 1,189 -------- -------- 33,3 33,3 33,3 -------- 75 1,75 1,732 0,892 x10-6 1,174 -------- -------- 37,8 37,0 25,1 -------- 75 2,00 1,803 0,847 x10-6 1,151 -------- -------- 42,4 41,3 16,3 -------- 75 2,25 1,875 0,801 x10-6 1,121 -------- -------- 46,9 45,0 7,2 --------

    76 1,06 1,802 0,816 x10-6 1,072 -------- -------- 28,5 71,5 -------- -------- 76 1,25 1,814 0,812 x10-6 1,077 -------- -------- 30,6 69,4 -------- -------- 76 1,50 1,833 0,804 x10-6 1,082 -------- -------- 33,8 66,2 -------- -------- 76 1,75 1,855 0,795 x10-6 1,088 -------- -------- 37,5 62,5 -------- -------- 76 2,00 1,880 0,784 x10-6 1,093 -------- -------- 41,7 58,3 -------- -------- 76 2,25 1,908 0,774 x10-6 1,096 -------- -------- 46,5 58,5 -------- -------- 76 2,50 1,934 0,764 x10-6 1,097 -------- -------- 50,8 49,2 -------- -------- 76 2,75 1,967 0,751 x10-6 1,094 -------- -------- 56,5 43,5 -------- -------- 76 3,75 2,039 0,722 x10-6 1,078 -------- -------- 68,7 31,3 -------- -------- 76 3,75 2,119 0,690 x10-6 1,047 -------- -------- 82,3 17,7 -------- --------

    77 todos 2,224 0,649 x10-6 1,000 -------- -------- 100,0 -------- --------

    85 1,06 1,883 0,873 x10-6 1,261 -------- 22,2 22,4 22,4 33,0 -------- 85 1,25 1,943 0,841 x10-6 1,253 -------- 23,9 24,2 24,3 27,6 -------- 85 1,50 2,039 0,791 x10-6 1,232 -------- 26,7 27,4 26,8 19,2 --------

    85 1,75 2,138 0,738 x10-6 1,201 -------- 29,6 30,4 29,5 10,5 --------

  • Prof Sharon Escalante BMC Septiembre 2012 21

    Cabilla No

    Dimetro Pistn (pulg)

    Peso Cabilla (Lb/pie)

    Constante Elstica Eo

    (Pulg/Lb-pie ) Factor de

    Frecuencia Fc

    1 1/8 1 7/8 3/4 5/8 1/2

    86 1,06 2,058 0,742 x10-6 1,151 -------- 22,6 23,0 54,3 -------- --------

    86 1,25 2,087 0,732 x10-6 1,156 -------- 24,3 24,5 51,2 -------- --------

    86 1,50 2,133 0,717 x10-6 1,162 -------- 26,8 27,0 46,3 -------- --------

    86 1,75 2,185 0,699 x10-6 1,164 -------- 29,4 30,0 40,6 -------- --------

    86 2,00 2,247 0,679 x10-6 1,161 -------- 32,8 33,2 33,9 -------- --------

    86 2,25 2,315 0,656 x10-6 1,153 -------- 36,9 36,0 27,1 -------- --------

    86 2,50 2,385 0,633 x10-6 1,138 -------- 40,6 39,7 19,7 -------- --------

    86 2,75 2,455 0,610 x10-6 1,119 -------- 44,5 43,3 12,2 -------- --------

    Tabla 2.2 Datos de Tubera

    1 2 3 4 5 Tubing

    Size Dimetro externo

    Pulg Dimetro interno

    Pulg Area Pulg2

    Constante Elstica Et

    (Pulg/lb-pie) 1,900 1,900 1,610 0,800 0,500 x10-6 2 3/8 2,375 1,995 1,304 0,307 x10-6 2 7/8 2,875 2,441 1,812 0,221 x10-6 3 1/2 3,500 2,992 2,590 0,154 x10-6

    4 4,000 3,476 3,077 0,130 x10-6 4 1/2 4,500 3,958 3,601 0,111 x10-6

    Tabla 2.3 Datos de la Cabilla

    1 2 3 4

    Tamao de la Cabilla

    Area (pulg2)

    Peso de la cabilla en el aire Wr

    (Lb/pie)

    Constante Elstica Er

    (Pulg/lb-pie) 0,196 0,72 1,990x10-6

    5/8 0,307 1,13 1,270x10-6 0,442 1,63 0,883x10-6

    7/8 0,601 2,22 0,649x10-6 1 0,785 2,90 0,497x10-6

    1 1/8 0,994 3,67 0,393x10-6

  • CALCULO DE SISTEMAS DE BOMBEO CONVENCIONAL METODO API RP11L DATOS

    Nivel de Fluido, H: ________________________pies

    Velocidad de Bombeo, N: _______________________ gpm

    Dimetro del Pistn, D ______________________Pulg

    Profundidad de la Bomba, L ________________________pies

    Longitud de carrera en Superficie, S _________________________pulg

    Gravedad Especifica el fluido, G _______________________

    Dimetro Tubera, ______________________ Pulg

    Tubera Anclada Si ______ No __________

    Distribucin de Cabillas ______________________________

    FACTORES DE LA TABLA 2,1 Y 2.2 1. Wr = _____________________Tabla 2.1 Columna 3 3. Fc = ________________________ Tabla 2.1 Columna 5

    2. Er = _____________________Tabla 2.1 Columna 4 4. Et = _________________________Tabla 2.2 Columna 5

    CALCULO DE VARIABLES

    5. Fo= 0,340 x G *D2*H = ____________________________________

    6. 1/Kr = Er * L= ___________________________________________

    7. SKr = S 1/Kr = ____________________________________

    8. Fo / SKr = ___________________________________________

    9.N/ No= N*L 245000 = ____________________________________

    10. N/No =N/No Fc = ___________________________________________

    11. 1 /Kt = Et * L = _______________________________________

    CALCULO DE Sp y D 12. Sp /S = _________________________Figura 2.8

    13. Sp = (Sp/S) * S Fo*(1/Kt) = ________________________________________________________pulg 14. PD= 0,1166 * Sp * N * D2 = _________________________________________________________ BPD

    CALCULO DE PARAMETROS NO DIMENSIONALES

    15. W = Wr * L = ___________________________________________________ Lbs 16. Wrf = W * ( 1 - 0,128*G) = ____________________________________________Lbs 17. Wrf/ SKr = ___________________________________________________ CALCULO DE FACTORES ADIMENSIONALES

    18118. F1 / SKr =________________Fig 2.3 20. 2T/ S2 Kr =_______________ Fig 2.5 22 Ts = ______________ 19. 19. F2 /SKr = ________________Fig 2.4 21. F3 / Skr = _______________Fig. 2.7

    CALCULO DE VARIABLES DE OPERACIN 23. PPRL = Wrf + [ (F1/Skr)*SKr] =__________________________________Lbs 24. MPRL = Wrf - [ (F2/Skr)*SKr] = __________________________________Lbs 25. PT = (2T /S2Kr) * SKr *S/2 *Ta=__________________________________Lb-pulg 26. PRHP = (F3/Skr)*SKr *S * N * 2.53x10-6=____________________________HP 27. CBE = 1,06 * (Wrf + 0,5 Fo) = ____________________________________Lbs