PROYECTO-De-PRODUCCION Levantamiento Artificial

7/26/2019 PROYECTO-De-PRODUCCION Levantamiento Artificial

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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUEAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA DE LAFUERZA ARMADA BOLIBARIANAUNEFA NUCLEO BARINAS

EVALUAR LOS FACTORES QUE AFECTAN LA PRODUCCIONMEDIANTE EL MACANISMO DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL PORBOMBEO MECANICO EN EL CAMPO JOBO DEL ESTADO MONAGAS

Barinas, Noi!"#r! $!% &'()


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REP*BLICA BOLIVARIANA DE VENEZUEAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLIT+CNICA DE LAFUERZA ARMADA BOLIVARIANAUNEFA N*CLEO BARINAS

EVALUAR LOS FACTORES QUE AFECTAN LA PRODUCCION

MEDIANTE EL MACANISMO DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL PORBOMBEO MECANICO EN EL CAMPO JOBO DEL ESTADO MONAGAS

Barinas, Noi!"#r! $!% &'()


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INDICE

P-.

INTRODUCCION/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

CAPITULO I

Planteamiento delproblema------------------------------------------------------------------------------

Objetivo General

---------------------------------------------------------------------------------------------

ObjetivoEspecfcos------------------------------------------------------------------------------------------

Justifcacin----------------------------------------------------------------------------------------------------

CAPITULO II

Antecedentes-------------------------------------------------------------------------------------

-------------

BASES TEO!"AS

Bombeo#ec$nico--------------------------------------------------------------------------------------------

En %ueconsiste-----------------------------------------------------------------------------------------------

&uncionamiento---------------------------------------------------------------------------------------------

'entajas-------------------------------------------------------------------------------------------------------


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(esventajas---------------------------------------------------------------------------------------------------

Aplicaciones----------------------------------------------------------------------------------------------------

E)*!POS (E S*PE&!"!E

#otor-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

"aja deEn+ranaje-------------------------------------------------------------------------------------------

#anivela//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

Pesas o contrapesas----------------------------------------------------------------------------------------

Prensa ,Estopa-----------------------------------------------------------------------------------------------

*nidad de Bombeo------------------------------------------------------------------------------------------

Barra lisa-------------------------------------------------------------------------------------------------------

"abeal deProduccin---------------------------------------------------------------------------------------

EQUIPOS A NIVEL DEL SUB/SUELO

Tubera deProduccin----------------------------------------------------------------------------------------

Tipos deTubera-------------------------------------------------------------------------------------------------


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Sarta de"abillas---------------------------------------------------------------------------------------------

----Bomba del Sub-suelo-------------------------------------------------------------------------------------------

Tipos de bomba del subsuelo-------------------------------------------------------------------------------

Pistn---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

CAPITULO III

Ane.os-------------------------------------------------------------------------------------------------------------

"O/"0*S!1/------------------------------------------------------------------------------------------------------

B!B0!OGA&2A-----------------------------------------------------------------------------------------------------

INTRODUCCION


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El bombeo mecnico es el mtodo de produccin primaria medianteelevacin artificial del fluido que se encuentra en el pozo y que por falta de energano puede surgir a superficie. Es uno de los mtodos ms utilizados a nivel mundial(80!0"#$ tiene su principal aplicacin en el mbito mundial en la produccin decrudos pesados y e%tra pesados$ aunque tambin se usa en la produccin decrudos medianos y livianos. &onsiste en una bomba de subsuelo de accinreciprocante que es abastecida con energa transmitida a travs de una sarta devarillas (cabillas#. 'a energa proviene de un motor elctrico o de combustininterna$ la cual moviliza a una unidad de superficie mediante un sistema de

engranae y correas.&abe destacar$ que el mecanismo de levantamiento artificial antes

mencionado$ es un procedimiento de succin y transferencia casi continua delpetrleo )asta la superficie. 'a unidad de superficie imparte el movimiento de sube ybaa a la sarta de varillas de succin que mueve el pistn de la bomba$ colocada enla sarta de produccin$ a cierta profundidad del fondo del pozo. *o se recomiendaen pozos desviados y tampoco es recomendable cuando la produccin de slidos yla relacin gas+lquido sean muy altas$ ya que afecta considerablemente laeficiencia de la bomba.

El ,rea -obo0 se encuentra ubicada en el &ampo -obo$ /oric)al Estado/onagas$ a 00 1m al 2ur de la ciudad de /aturn y a 30 1m de la rivera *orte delro 4rinoco$ constituida por 5 pozos productores$ 6 completados en el7acimiento -obo0 y ! completados en el 7acimiento /oric)al0$ abarcando unae%tensin territorial de !$!8 1m.

or consiguiente se plantea evaluar los factores que afectan la produccindiaria del ,rea -obo0$ &ampo -obo$ como mtodo alternativo que permitaestablecer parmetros necesarios para mantener los niveles productivos.


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CAPITULO I

EL PROBLEMA

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

*no de los m3todos m$s anti+uos de levantamiento artifcial es elbombeo mec$nico4 el cual es el m$s usado en el $mbito mundial 5nacional4 tanto en la produccin de crudos pesados como en la dee.trapesados4 aun%ue tambi3n se usa en la produccin de crudos

medianos 5 livianos6 El m3todo consiste en la instalacin de una bombade subsuelo de accin reciprocante %ue es abastecida con ener+atrasmitida a trav3s de una sarta de cabillas7 esta ener+a proviene a suve de un motor el3ctrico o de combustin interna el cual movilia launidad de superfcie mediante un sistema de en+ranajes 5 correas6

Al inicio de la e.plotacin petrolera en 'eneuela se 8a incurrido enuna disminucin pro+resiva de las presiones en los 5acimientos dedistintos campos de todo el pas4 llevando as el uso intensivo del bombeomec$nico4 durante la 9ltima d3cada del si+lo pasado el porcentaje depoo produciendo bajo el sistema 5a mencionado se increment de un

:;< a =>


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volumen real %ue se maneja en superfcie4 tambi3n es importante eldi$metro del revestimiento 5 la proundidad del poo jobo-@ puesto %ue

limita el volumen manejado por el sistema de bombeo mec$nico6

En tal sentido4 es necesario crear mecanismos 5Fo controles %uepermitan optimiar la produccin a trav3s de evaluaciones 5 an$lisis delos dierentes actores involucrados en este proceso a fn de establecerpar$metros %ue permitan mantener o incrementar los niveles deproduccin del $rea6 Por ello se busca disminuir la defciencia paraoptimiar la produccin de crudo pesado 5 e.trapesados en poos conlevantamiento artifcial de bombeo mec$nico6

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION

Objetivo General.

9iagnosticar los factores que produce el bombeo mecnico en laproduccin diaria del ,rea -obo0$ &ampo -obo de crudos pesados y e%trapesados.

Objetivos Especicos.

:ecopilar la informacin operacional de los pozos del ,rea

-obo0$ &ampo -obo con levantamiento artificial por bombeomecnico.

2eleccionar los pozos con bombeo mecnico que requieren

austes en los parmetros de operacin para la optimizacin de

la produccin.

;dentificar los factores que afectan en mayor proporcin la

produccin de los pozos.


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roponer meoras para mantener los niveles de produccin al

momento de eecutar este mecanismo en el ,rea -obo0$

&ampo -obo en el Estado /onagas.


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ALCANCES

/ediante la siguiente informacin se puede conocer la importanciaque tiene el mecanismo de levantamiento artificial como lo es el bombeomecnico$ el cual le permite al ingeniero lograr los obetivos de produccinen yacimiento donde su presin declina al momento de e%plotar cualquierpozo$ evaluando de esta manera los factores que intervienen en dic)osistema logrando as el obetivo que se quiere.

J!STI"ICACION

/ediante la aplicacin de este mecanismo se identificarn los factores queafectan la produccin diaria del rea el ,rea -obo0$ &ampo -obo en el Estado/onagas$ as como la generacin de correctivos que permitan mantener los nivelesproductivos de los pozos minimizando las cadas de produccin$ de tal forma que segarantice niveles de produccin diaria .

oalguno6


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CA#IT!LO II

$A%CO TEO%ICO

ANTECEDENTES

ara el desarrollo de esta investigacin se tom como referencia estudiosrealizado por "!NDA!DO&'rante el perio&o ())*+,--- "ase I/ Eval'aci0n &el

1aci2iento $oric3al+-(/ Ca2po Jobo+-,4 "ase III/ Eval'aci0n &el 1aci2ientoJobo+-(/ Ca2po Jobo+-,5/donde se diagnosticaron los problemas que disminuyenla productividad de los pozos$ los cuales inciden en los mtodos de levantamientoartificial$ adems compara y eval=a los mtodos de levantamiento del 7acimiento/oric)al0 respecto a los distintos tipos de bombeo e%istentes en el campo.

Este estudio concluyo que el levantamiento artificial )a presentadoproblemas de eficiencia a causa de arenamiento por lo poco consolidada que sonlas arenas y por sus caractersticas granulomtricas$ corrosin por la presencia de

&4 y ?2$ y mala cementacin primaria del revestidor que permite lacomunicacin con arenas de agua disminuyendo la produccin de crudo en lospozos. Estos problemas afectan los sistemas de levantamiento y para meorar laproductividad de los pozos se realizaron estudios en dos vertientes$ minimizar losproblemas y optimizar los sistemas de levantamiento artificial.

"rancisco Ter6n #. ()*7+ ,--(5/%EALI8O !N #%O1ECTO TIT!LADO9"ACTO%ES :!E A"ECTAN LA #%OD!CCION$EDIANTE LA A#LICACI;N DEBO$BEO $ECANICO@


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$ECANICO EN #O8OS #%OD!CTIVOS>demostr que la mayora de las fallasasociadas con los sistemas de levantamiento artificial puede ser atribuida a uno de

los tres componentes principales del fondo del pozo que sonB la bomba del fondo$ lavarilla de bombeo y la sarta de la tubera de produccin. 9onde una falla de labomba del subsuelo$ de la varilla de bombeo o de los tubos$ es definida comocualquier evento catastrfico que requiere que el personal de servicio e%traiga oreemplace uno o ms de estos componentes .

BASES TEO%ICAS

BO$BEO $EC?NICO

Es uno de los mtodos de produccin ms utilizados (80!0"#$ el cual suprincipal caracterstica es la de utilizar una unidad de bombeo para transmitirmovimiento a la bomba de subsuelo a travs de una sarta de cabillas y mediante laenerga suministrada por un motor.

@En ' consiste

El bombeo mecnico es el mtodo ms usado en el mundo. &onsiste una

bomba de subsuelo de accin reciprocante$ que es abastecida con energaproducida a travs de una sarta de cabillas. 'a energa es suministrada por unmotor elctrico o de combustin interna colocada en la superficie. Ciene su mayoraplicacin mundial en la produccin de crudos pesados y e%tra pesados$ aunquetambin se utiliza en la produccin de crudos medianos y livianos.

'a funcin principal de la unidad de bombeo mecnico es proporcionar elmovimiento reciprocante apropiado$ con el propsito de accionar la sarta de cabillasy estas$ la bomba de subsuelo. 'a unidad de bombeo$ en su movimiento$ tiene dospuntos muy bien definidosB muerto superior y muerto inferior.

&uando el balancn est en el punto muerto inferior sus vlvulas fia y viaerase )allan cerradas.


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"!NCIONA$IENTO

'a bomba se baa dentro la tubera de produccin y se asienta en el fondocon el uso de empacaduras. 'a bomba es accionada por medio de las varillas que letransmiten el movimiento desde el aparato de bombeo (ste consta de un balancnal cual se le transmite el movimiento de vaivn por medio de la biela y la manivela$stas se accionan a travs de una caa reductora movida por un motor#.'a vlvulafia permite que el petrleo entre al cilindro de la bomba. or un lado en la carreradescendente de las varillas$ la vlvula fia se cierra y se abre la vlvula viaera paraque el petrleo pase de la bomba a la tubera de educcin. 'a repeticin continuadel movimiento ascendente y descendente mantiene el fluo )acia la superficie.

VENTAJAS

racias al desarrollo de simuladores$ )oy en da es muy fcil el anlisis y

dise>o de las instalaciones. uede ser usado prcticamente durante toda la vida productiva del pozo.

'a capacidad de bombeo puede ser cambiada fcilmente para adaptarse alas variaciones del ndice de productividad$ ;:. uede producir intermitentemente mediante el uso de temporizadores (4&

Fs# o variadores de frecuencia conectados a una red automatizada.

uede manear la produccin de pozos con inyeccin de vapor.

9ise>o del sistema relativamente simple.

Gnidades fciles de cambiar a otros pozos con costo mnimo.

Eficientes$ simples y fciles de operar en campo. uede utilizar baas

presiones para su bombeo.

Hle%ible$ puede semear la rata de desplazamiento a la capacidad del pozo a

medida que este declina.uede levantar petrleo con altas viscosidades y temperaturas.2e puede cambiar fcilmente de la tasa de produccin por cambio en la


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velocidad de bombeo o stro1e.

uede ser monitoreada remotamente con un sistema de control desupervisin de bomba.

2e puede usar motores a gas como movedores primarios si la electricidad no

est disponible.

DESVENTAJAS

2usceptible de presentar bloque por e%cesivo gas libre en la bomba. En pozos desviados la friccin entre las cabillas y la tubera puede inducir a

fallas de material. 'a unidad de superficie es pesada$ necesita muc)o espacio y es obtrusiva al

ambiente. En sitios poblados puede ser peligrosa para las personas. &uando no se usan cabillas de fibra de vidrio$ la profundidad puede ser una

limitacin. *o apto para locaciones urbanas. esado y voluminoso en operaciones 4ffs)ore. 2usceptible a las parafinas. El tubing no puede ser revestido internamente para prevenir la corrosin


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E:!I#OS DE S!#E%"ICIE

(. $otor

'a funcin del motor es suministrar la energa que el sistema de bombeonecesita para moverse. 'a potencia del motor depende de la profundidad de labomba$ nivel de fluido$ de la velocidad de bombeo y del balanceo de la unidad ydems caractersticas propias del pozo.

?ay dos tipos de motores usados principalmenteB

J /otores elctricos Iombeo /ecnico

J /otores de combustin interna

Caja &e Enranaje

Es un sistema de engranae cuyo obetivo es reducir la velocidad de rotacinentre el motor primario y el sistema bielamanivela. ueden ser sistema dereduccin simple$ doble o triple. 'a caa de engranae representa una de las partesms costosa de la unidad de bombeo.

$anivela

Cransmiten el movimiento de la caa de engranae o transmisin a las bielasdel balancn que estn unidas a ellas por intermedio de pines. Estn suetas al eede baa velocidad de la caa de engranae y cada una de ellas lleva un n=mero igualde )uecos en los cuales se colocan los pines de suecin de las bielas. &ada uno delos )uecos representa una determinada carrera del balancn$ el cambio de pines deun )ueco a otro es lo que com=nmente se llama cambio de tiro.

#esas o ContrapesasB


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eneralmente se encuentran ubicados en la manivela y en algunas unidadessobre la viga principal$ en el e%tremo opuesto al cabezote$ se utilizan para balancear

las fuerzas desiguales que se originan sobre el motor durante las carrerasascendentes y descendentes del balancn. En las unidades balanceadas por aire$ elbalance se realiza con aire comprimido en un cilindro.

#rensa+EstopaB

2e utiliza para sellar el espacio e%istente entre la barra pulida y la tubera deproduccin$ evitando que el petrleo producido se derrame. &onsiste en una cmaracilndrica que contiene los elementos de empaque que se austan a la barra pulidapara efectuar el sello.

!ni&a& &e bo2beo

'a funcin de la unidad de bombeo es convertir el movimiento rotacional dela unidad motriz al movimiento ascendentedescendente de la barra pulida. Gnaunidad de bombeo apropiadamente dise>ada tiene el tama>o e%acto de caa deengranae y estructura. Cambin tiene suficiente capacidad de carrera para producirel fluido que deseas.

Varillas

'a sarta de varillas conecta la bomba de subsuelo con la varilla pulida$ suprincipal funcin es transmitir el movimiento reciprocante de la varilla pulida a labomba.

Barra lisa

Cambin incluida en las unidades de bombeo estructuralmente conecta elbalancn a la sarta de varilla y asegura una superficie de sellamiento en el cabezaldel pozo con el fin de mantener los fluidos dentro del pozo.


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CabeFal &el poFo

Este ensamblae contiene prensa estopas que sella sobre una barra lisa y desuperficie para )acer que los fluidos del pozo lleguen )asta la lnea de fluo

E:!I#OS A NIVEL DEL S!B+S!ELO

T'bera &e #ro&'cci0n

El fluido se produce a travs de la anular tuberacabillas )asta la superficie.&uando la tubera est anclada al anular$ esta tiene un efecto menor en el

comportamiento del sistema en la mayora de los casos. 2i la tubera no estanclada entonces podra afectar las cargas sobre las cabillas y el desplazamiento dela bomba debido a su estiramiento.

Tipos &e t'bera

'a figura presenta los tipos de tuberaB EGE y ?ydrill las cuales son utilizadaspara realizar las operaciones in)erentes a la completacin del pozo$ que producenbao el mtodo artificial de bombeo mecnico. &omo se puede observar$ la

diferencia principal entre ambas$ lo constituye el cuello o sistema de cone%in entretubo y tubo. 'a sarta de tubera ?ydrill mantiene un dimetro e%terno uniforme entoda su e%tensinD en la EGE$ los dimetros de los cuellos son mayores que elcuerpo de tubera

Sarta &e cabillas

'as principales funciones de la sarta de cabilla de succin en un sistema debombeo mecnico son las siguientesB Cransferir energa$ soportar cargas y accionarla bomba. Codo esto es posible$ ya que stas$ sirven de cone%in entre la bomba desubsuelo y la unidad de bombeo instalada en la superficie. 'a barra pulida es laprimera cabilla del sistema$ y opera con una empacadura de goma llamada prensaestopa.

'os principales problemas presentados por la sarta de cabillas son laspartiduras y el desenroscado de las mismas lo que se debe principalmente aB


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efectos de corrosin$ se aprietan demasiado al ser instaladas$ da>os al manearlasentre otros.

Bo2ba &el s'b+s'elo

Es una bomba pistn de desplazamiento positivo$ desde su profundidad deinstalacin )asta la superficie que funciona por diferencias de presin$ mediantebolas y asientos$ para permitir la entrada y sello de fluidos en crculos peridicossincronizados. Gna bomba de subsuelo consta de 5 partes principalesB

a# barril o cmara (fia o movible#

b# pistn o mbolo (movible o fio#c# vlvula viaera contenida en el pistn

d# vlvula fia contenida en el sistema de anclae

e# sistema de anclae inferior o superior.

Tipo &e Bo2bas &e S'bs'elo

Iombas de CuberaB son aquellas en las cuales el barril forma parte integral

de la tubera. Esta varilla est conectada al fondo de la tubera y corre con la sartade la tubera de produccin.

Iombas de KarillaB Es un ensamble C :L< completo de bombeo que vadentro del pozo$ C? :?< sobre la sarta de varillas. 2lo el niple de asentamiento vacon la sarta de la tubera de produccin a la profundidad de bombeo /ecnicodeseada.

#ist0n

2u funcin en el sistema es bombear de manera indefinida. Est compuestobsicamente por anillos$ sellos especiales y un lubricante especial.

Tipos &e balancn


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Gnidad convencional Gnidad /ar1 ;;

Gnidad balanceada por aire Gnidad reverse /ar1 ;; Gnidad de bombeo de bao perfil Gnidad de bombeo rota Hle%

Balancn Convencional

'a unidad convencional de manivela es la ms conocida y aceptada en loscampos petroleros$ es la unidad universalmente adaptable$ sencilla de operar yrequiere mantenimiento mnimo.

Balancn $ar II

Esta unidad$ debido a su geometra singular y caractersticas decontrabalance en fase$ reduce las necesidades de caballae y torque pico. 'ageometra e%cepcional del /ar1 ;;$ produce una carrera ascendente algo ms lenta yuna carrera descendente ms rpida con aceleracin reducida donde la carga esmayor$ resultando en cargas pico menores y una vida ms larga de la cabilla.

!ni&a& balancea&a por aire

'a utilizacin de aire comprimido en vez de contrapesos de )ierro fundidopermite un control ms preciso del contrabalance$ como consecuencia$ el peso de launidad se reduce grandemente$ disminuyendo significativamente los costos detransporte e instalacin. 'as unidades balanceadas por aire tienen una ventaadistintiva en los tama>os mayores con las carreras largas$ donde las contrapesas de)ierro fundido en unidades convencionales de manivela tienen que ser tan grandesque su uso es prcticamente pro)ibitivo.


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CONCL!SION

El levantamiento artificial por bombeo mecnico es el mecanismosecundario ms utilizado en la produccin de la industria petrolera$ es porello que disminuyendo sus desventaas se lograra alcanzar el nivel deproduccin deseado$ trayendo consigo menores gasto de inversin tanto enla e%plotacin como en los equipos a utilizar$ mediante a esto debemosconocer las condiciones en las que se encuentra el pozo para poder baareste equipo al subsuelo$ ya que cuando )ay presencia de arena y otroscomponentes decrementa la vida =til de dic)o equipo.

or estas razones$ se )ace necesario obtener conocimientosempricos tanto del equipo como del pozo$ optimizando el margen de errorque ocasiona el deficiente uso del mismo.


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