CRUDOS PESADOS

Repaso

La mejor manera de obtener las propiedades: Diagrama de fase Anlisis PVT propiedades. Datos de Produccin API RGP Pozos exploratorios da indicios de que exista petrleo Pruebas DST (evalo las arenas) RGP: 10000 quiere decir que es un yacimiento de condensado al tener un API 56

Diagrama de fases (repasan)

Propiedades de los fluidos

RsPCN/BN

BoBY/BN

oCp

PbPesado Rs = 600-800 PCN/BN

P

PbMediano Bo = 1,5 BY/BN Pesado Bo = 1,08-1,02 BY/BN

P

Pb

P

Mediano Rs = 600-800 PCN/BN

CRUDOS PESADOS

Flujo vertical: Unos de los componentes ms importantes en sistema de produccin de un pozo, es la tubera vertical, en ella puede ocurrir ms del 80% de la cada de presin del sistema, al levantar los fluidos del pozo desde el fondo a la superficie, la cada de presin es expresada Pwf-Pwh. El flujo puede ocurrir en el eductor o el anular. El pozo puede ser vertical o con altos ngulos de desviacin. La ecuacin general de gradiente de presin que aplica para todo flujo de fluidos en la tubera y a cualquier ngulo de inclinacin es la siguiente:

Total

Elevacin

Friccin Aceleracin

Factor de Conversin Gravitacional (gc): Por la Ley de Newton conocemos que F=m x a. De tal manera que en el sistema ingles las unidades de F son Lbf = Lbm xft/s2, en tal sentido estos sistemas como tales son inconsistentes. Para poder conseguir su consistencia es necesario introducir una constante dentro de las ecuaciones fsicas la cual es conocida como CONSTANTE GRAVITACIONAL (gc). Por lo tanto la ecuacin de Newton quedara consistentemente descrita de la siguiente forma: F=(m x a)/ gc. Donde (gc) es una constante de consistencia de unidades, la cual presenta valores de 32,174 (Lbm xft) /(Lbf xs2) y 9,80665 (Kgm xm) /(Kgf xs2)

Componentes Elevacin Friccin Aceleracin

Influencia en el Gradiente de presion (70 -90) % (10 30) % (0 - 10) %

Debido a que el componente hidrosttico o elevacin depende del lquido Hold-up este debe ser evaluado. El liquido Hold-up: Se define como la fraccin del segmento de tubera que es ocupado por el lquido en cualquier momento.

Influencia de la tasa de produccin en el flujo vertical:

El efecto de aumentar la tasa de produccin ser un aumento tanto en el

como en la

velocidad del fluido, esto causo un aumento en la elevacin y friccin de la ecuacin de gradiente de fluido.q3 Prof qn q3> q2> qnRGL1< RGL2 Rap2>Rapn

Profn 1> 2> n

2

Influencia de la

en el flujo vertical:y aumenta los esfuerzos de corte en el lquido y por lo tanto a

Esta afecta en algn grado al

la cada de presin por friccin. Si se tiene una mezcla de petrleo y agua se pueden presentar dispersiones o emulsiones y causan un gran aumento en el gradiente de presin. El trmino de no

aparece explcitamente en la ecuacin de gradiente, pero es usado en clculo del nmero de Reynold y con el cual se determina el factor de friccin.

Efecto del dimetro del tubbing en el flujo vertical:La seleccin del tamao del eductor apropiado es una de las funciones ms crticas y menos tomadas en cuenta en la ingeniera de produccin, en muchos casos se usan criterios tales como: Que sea usado antes y/o que hay disponibilidad en inventario Mientras mayor sea el dimetro, la velocidad de la mezcla disminuir tanto hasta matar el pozo. Un dimetro mayor supone una mayor rea de flujo, lo cual induce a menores perdidas por friccin

Mecanismos de Levantamiento ArtificialEl propsito es minimizar los requerimientos de energa en la cara de la formacin productora con el objeto de incrementar el diferenciar de presin a travs del yacimiento y los mas usados son: LAG, BES, BM, BCP y BH

BOMBEO ELECTRO SUMERGIBLE (BES): Es un mtodo de levantamiento artificial que utiliza una bomba centrifuga del tipo de desplazamiento dinmico ubicada en el subsuelo para levantar los fluidos apostados por el yacimiento hasta la superficie.

Equipos de superficie: Transformadores Tablero de control Caja de empalme Cabezal

Equipos de subsuelo: Sensor de presin Motor elctrico Protector Seccin de entrada Bomba centrifuga Cable de potencia Equipos miscelneos.

Sensor de presin: Equipo acoplado a la parte inferior del motor que permite monitorear la presin de fondo a la profundidad de operacin de la bomba. Motor: Transmite la energa para la operacin de la bomba. Est conformado por 20 rotores que giran alrededor de un eje. Protector: Esta ubicado entre el motor y la bomba, mantiene los fluidos del pozo, fuera del motor absorbe las cargas axiales de la bomba y permite la expansin y contraccin del aceite del motor.

Seccin de entrada: Esta ubicada entre el protector y la bomba, el tipo estndar permite el acceso del fluido a la bomba y el tipo separador de gas est diseado para desviar el gas libre y evitan que ingrese a al bomba. Bomba: Es una bomba centrifuga compuesta de etapas mltiples. Cada una de estas etapas consta de un impulso rotativo el cual imparte energa cintica al fluido que pasa a travs de la bomba un difusor estacionario que cambia esta energa cintica en potencial. Tipos de bombas: Existen varios tipos entre los que destacan: Tipo de Compresin Tipo Flotante

La diferencia entre las bombas depende del tipo de empuje que acta sobre el impulsor. Principio de impulsor: Convertir la presin en altura de elevacin.

Factores que afectan el diseo de BES:a) Configuracin del equipo de subsuelo b) Flujo del pozo c) Tipo de completacin d) Viscosidad de los fluidos e) Temperatura

Sistema de Levantamiento artificial por Bombeo Electro Sumergible (BES)

BOMBEO MECNICO: No es ms que un procedimiento de succin y transferencia casi continua del petrleo hasta la superficie

Ventajas del Bombeo Mecnico:1) Fcil operacin 2) Fcil cambio de produccin 3) Fcil control del aporte 4) Mejor Eficiencia 5) Amplia disponibilidad de software de diseo y anlisis 6) La que mejor se adapta a la produccin por inyeccin de vapor. 7) Puede ser controlado remotamente

Desventajas del Bombeo Mecnico:1) Problemas con arenas 2) Problemas con gas libre 3) Produccin limitada por la profundidad 4) Aplicacin limitadas en pozos costa afuera y desviados 5) Inconveniente de aplicar en zonas urbanas

Sistema de Levantamiento Artificial por Bombeo Mecnico (BM)

Diagnostico del sistema en operacin

BOMBEO HIDRAUICO: El bombeo hidrulico se basa en un principio sencillo: La presin ejercida sobre la superficie de un fluido se transmite con igual intensidad en todas las direcciones. Aplicando este principio es posible inyectar desde la superficie un fluido a alta presin que va a operar el pistn motor de la unidad de subsuelo en el fondo del pozo. El pistn motor esta mecnicamente ligado a otro pistn que se encarga de bombear el crudo producido por la formacin. Los fluidos de potencia ms utilizados son agua y crudos livianos que pueden provenir del mismo pozo.

Componentes del equipo: Los componentes que conforman el sistema de Levantamiento por Bombeo Hidrulico pueden ser clasificados en dos grandes grupos: Equipo de superficie Equipo de subsuelo

Equipos de superficie 1. Tanques de almacenamiento, tanques de lavado, separadores y/o tratadores

Cuando se utiliza petrleo como fluido de potencia en un sistema abierto, dicho fluido se obtiene de tanques de almacenamiento o de oleoductos, de donde se suministran al sistema de bombeo o de distribucin. Si se est en un sistema cerrado, el fluido de potencia, bien sea agua o petrleo es manejado en un circuito cerrado, el cual debe disponer de su propio tanque de almacenamiento y equipos de limpieza de slidos, estos equipos operan independientemente de las operaciones en las estaciones de produccin 2. Bombas de superficie

Las bombas utilizadas en este tipo de levantamiento para bombear el fluido motor pueden ser triples o mltiples. Las que se emplean generalmente, son las triples. A) Bombas triples: estas bombas usan: mbolo, camisa de metal a metal, vlvula tipo bola. B) Bombas mltiples: tienen un terminal de potencia y una de fluido. El terminal de potencia comprende, entre otras partes: el cigeal, la biela y los engranajes El terminal de fluido esta formado por pistones individuales, cada uno con vlvulas de retencin y descarga. Usualmente, estas vlvulas estn provistas de resorte. Las bombas mltiples mas comnmente instaladas en el campo son las de configuracin horizontal 3. Mltiples de control

Cuando se opera una cantidad apreciable de pozos desde una batera central, se suele usar un mltiple de control para dirigir los flujos directamente a cada uno de los pozos 4. Vlvula de control

Una vlvula de control de presin constante regula la presin en el lado comn del fluido de potencia del mltiple. Esta presin, generalmente, es mayor que la presin ms alta requerida por

cualquiera de los pozos. La vlvula de control de flujo constante rige la cantidad d fluido de potencia que se necesita en cada pozo cuando se emplea una bomba reciprocarte. 5. Lubricador

Es una pieza de tubera extendida con una lnea lateral para desviar el flujo de fluido cuando se baja o se extrae la bomba del pozo. Tambin se utiliza para controlar la presencia de gases corrosivos que pueden obstaculizar la bajada de la bomba o su remocin del pozo

Equipos de subsuelo 1. Sistema de fluido motor

En los sistemas de bombeo hidrulico, el fluido motor transmite la potencia a la bomba de subsuelo y, a la vez, lubrica todas las partes mviles de la misma. El transporte del fluido motor y del fluido producido se realiza a travs de un sistema de tuberas que depende del tipo de sistemas de fluido o de potencia: bien sea de fluido cerrado o de luido abierto 2. Sistema de fluido cerrado (FMA)

En este caso, el fluido motor no se mezcla con el pozo, lo cual hace necesario el uso de tres tuberas en el fondo del pozo: una para inyectar el fluido de potencia, una de retorno del mismo y otra del fluido de produccin. 3. Sistema de fluido abierto (FMA) En el sistema abierto, el fluido motor se mezcla con el fluido del pozo, lo cual hace necesario el uso de dos tuberas en el fondo: una para inyectar el fluido de potencia y otra para el retorno de la mezcla 4. Bombas hidrulicas Las bombas hidrulicas de subsuelo constituyen el principal componente del sistema en el fondo del pozo. El principio de operacin de estas bombas es similar al de las bombas de cabillas. Las bombas hidrulicas utilizan un pistn accionado por cabillas y dos o mas vlvulas de retencin. La bomba puede ser de simple accin o de doble accin. Una bomba de accin simple sigue prcticas de diseo similares a las de una bomba de cabillas. Se denomina de accin simple porque desplaza el fluido hasta la superficie, en el recorrido ascendente o en el descendente (no en ambos). A) Bomba de doble accin: La bomba de doble accin tiene vlvulas de succin y de descarga en ambos lados del pistn. B) Bombeo por cabilla e hidrulico: En una instalacin de bombeo por cabillas la unidad de superficie y la bomba de subsuelo se unen por medio de la sarta de cabillas. En cambio, en una unidad de bombeo hidrulico, la cabilla se encuentra en el interior de la bomba. Las bombas de cuatro vas se usan en el motor para cambiar la alta presin del fluido de potencia abaja presin y descarga en ambos lados del pistn del motor, de manera alternativa. Estas vlvulas del motor se utilizan con bombas de doble accin, para dar igual fuerza en el recorrido ascendente y descendente

Ventajas del bombeo hidrulico Pueden ser usados en pozos profundos (+/- 18000 pies). No requieren taladro para remover el equipo de subsuelo. Puede ser utilizado en pozos desviados, direccionales y sitios inaccesibles. Varios pozos pueden ser controlados y operados desde una instalacin central de control. Puede manejar bajas concentraciones de arena

Desventajas del bombeo hidrulico Costo inicial alto Las instalaciones de superficie presentan mayor riesgo, por la presencia de altas presiones. Altos costos en la reparacin del equipo. No es recomendable en pozos de alto RGP. Problemas de corrosin. El diseo es complejo

Sistema de Levantamiento Artificial por Bombeo Hidraulico (BH)

BOMBEO DE CAVIDAD PROGRESIVA (BCP): Este mtodo consiste en el desplazamiento positivo de un volumen, ocasionado por una diferencia de presin producto de la transformacin de la energa cintica en potencial cuando se combina el movimiento longitudinal a lo largo del mismo. La bomba de cavidad progresiva o tornillo, es un equipo utilizado para el levantamiento artificial de crudo desde el subsuelo hasta la superficie. En los ltimos aos se ha incrementado el uso de este tipo de bombas, el cual actualmente se est perfeccionando para minimizarlos problemas operacionales encontrados en el campo. Este mtodo al igual que los otros mtodos de levantamiento artificial est formado por un equipo de subsuelo y otro de superficie

Equipo de subsuelo: Sarta de cabilla: Tubera de produccin. Ancla de gas. Bomba. Nicle de paro. -

Equipo de superficie: Cabezal giratorio. Prensa estopa y barra pulida. Sistema de transmisin de energa,

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Equipos de subsuelo

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Bomba: La bomba es de desplazamiento positivo rotatorio. Su funcionamiento se basa en el

principio de la bomba Moineao para transportar los fluidos. Est constituido bsicamente por dos elementos: estator y rotor

Estator: Es un cilindro de acero (tubo), recubierto de un elastmero sinttico ( goma endurecida ) en forma de doble hlice. Se debe prestar mucha atencin al seleccionar el elastmero, ya que su vida til depende de la gravead del crudo, la temperatura, agentes corrosivos, gas, arena y otros. Rotor: Suspendido y rotado por las cabillas, es la nica pieza mvil en la bomba. Consiste en una hlice externa con un rea de seccin transversal redondeada, torneada a precisin esta hecho de acero al cromo para darle mayor resistencia contra la abrasin. Tiene como funcin principal bombear el fluido, girando de modo excntrico dentro del estator y creando cavidades que progresan en forma ascendente. Principio de funcionamiento de la bomba: La bomba consta de dos hlices, una dentro de la otra: el estator con una hlice interna doble y el rotor con una hlice externa simple.

Cuando el rotor se inserta dentro del estator, se forman dos cadenas de cavidad progresivas bien delimitadas y aisladas. A medida que el rotor gira, estas cavidades se desplazan a lo largo del eje de bomba, desde la admisin en el extremo inferior hasta la descarga en el extremo superior, transportando, de este modo, el fluido del pozo hacia la tubera de produccin. El bombeo es a tasa fija, sin pulsaciones, directamente proporcional a la velocidad de rotacin. Tipos de bomba: Las bombas de cavidades progresivas se clasifican en: Bombas tabulares e insertables. Las bombas tabulares se caracterizan porque el estator se baja al pozo suspendido de la tubera de produccin y luego, con la sarta de cabillas, desciende el rotor. Para cambiar esa bomba, se debe sacar el encabillado y la tubera de produccin. Las bombas insertables se distinguen porque con la tubera de produccin se baja un niple de asentamiento y, posteriormente con la sarta de cabilla desciende tanto el estator como el rotor como un conjunto. Cuando se requiera cambiar la bomba, se recupera la sarta de cabilla, se realiza el cambio y se baja nuevamente. Este tipo de bomba esta limitada por el dimetro y, por lo tanto, la capacidad para producir altas tasas.

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Niple de paro

Es un trozo de tubo que va colocado en un extremo del estator y define as la posicin de este, es decir, el estator, en principio, no posee tope o base. Al colocar el nicle de paro en cualquiera de sus extremos, queda definido ese extremo como la base.

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Equipos de superficie

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Cabezal giratorio

Se instala en el cabezal del pozo su funcin es soportar la carga de la sarta de cabilla y trasmitir el movimiento rotacional a las mismas. Puede ser de eje vertical con caja de rodamiento o de caja reductora de ngulo recto. Es accionado por motores elctricos, de combustin e

hidrulicos. Es recomendable completar el eje con un sistema antiretorno, con o sin freno, con el fin de evitar el giro contrario del rotor cuando se para la instalacin.

Ventajas del bombeo de cavidad progresiva: Bajo costo de instalacin. Bombea crudo de alta y baja gravedad API. Puede manejar hasta 100% de agua. El equipo de superficie puede ser transportado, instalado y removido fcilmente. Aumenta la vida til de las cabillas. Opera con bajo torque.

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Bajo consumo de energa elctrica. Bajos costos de mantenimiento. En la comunidad presenta mejor esttica.

Desventajas del bombeo de cavidad progresiva: Su profundidad de operaciones limitada a alrededor de 12000pies. actualmente Requiere suministro de energa elctrica. No se recomienda en pozos de mas de 180F. La tasa mxima manejada es de6000 Bpd. Su eficiencia disminuye drsticamente en pozos con altas RGL. El material elastmero es afectado por crudos con aromticos.

Parmetros de aplicacin: Por ser un pozo reciente se tiene poca experiencia y conocimiento de campo. Usado principalmente en el desage de pozos de gas. Limitados solo para yacimientos pocos profundos, posiblemente 5000pies. No es posible usar dinammetros y cartas de apagado de bombas Limitado por el elastmero del estator, se usa por debajo de 250*f. Restringidos para tasas relativamente pequeas.

Sistema de Levantamiento Artificial por Bomba de cavidades progresivas (BCP)