Capitulo 1 Fundamentos de los Sistemas Artificiales de Produccin

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CAPITULO 1

Fundamentos de los

Sistemas Artificiales de

Produccin

Capitulo 1 Fundamentos de los Sistemas Artificiales de Produccin

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1.1 Definicin de un Sistema Artificial de Produccin.

En este capitulo se presentan los diferentes tipos de sistemas artificiales disponibles actualmente, el cual cada ao ms y ms pozos en el mundo estn optando por un sistema artificial de produccin y el nmero seguir aumentando. La seleccin del tipo de sistema artificial ms adecuado para un pozo o un grupo de pozos puede ser difcil o fcil, dependiendo de las condiciones del pozo.

La explotacin de un pozo petrolero se lleva acabo de dos maneras:

a) Sistema fluyente

Tambin conocido como sistema natural, este sistema se compone principalmente de un aparejo de produccin donde se aprovecha la energa propia del yacimiento, el cual ser capaz de elevar los hidrocarburos hasta la superficie.

b) Sistema artificial

Son aquellos que de acuerdo a su diseo se adecuan a las caractersticas del pozo para continuar con su explotacin.

Generalmente, ms de un mtodo de levantamiento puede ser usado. Cada mtodo de levantamiento podr ser clasificado de excelente o pobre de acuerdo al cumplimiento del objetivo. Dependiendo de las consideraciones econmicas, operacionales y caractersticas del pozo (presin, temperatura, profundidad, etc.) se podr elegir un sistema u otro.

Un sistema artificial de produccin (SAP) es instalado cuando la presin en el yacimiento no es suficiente para elevar el crudo hasta la superficie, llegando al punto donde un pozo no produce un gasto econmicamente rentable. Es decir, el yacimiento no cuentan con la energa suficiente (presin natural) como para producir los hidrocarburos en forma natural, o cuando los gastos de produccin no son los deseados.

Los SAP son equipos que aportan energa a los fluidos producidos por el yacimiento, esta operacin se realiza para ayudar a vencer las cadas de presin, de tal forma que los fluidos puedan llegar sin problemas a la superficie y pasar por el estrangulador.

Hay dos consideraciones muy importantes que deben tomarse en cuenta en la instalacin de un SAP:

1) Aspectos tcnicos:

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En el se hace un estudio de campo para determinar si es posible instalar un sistema artificial de produccin, considerando todos los problemas que puedan presentarse al pozo en la instalacin del sistema artificial, y tambin al yacimiento.

2) El anlisis econmico

En el se hace un estudio que demuestre los beneficios de instalar un SAP, en ste se incluir los costos de instalacin, los costos de mantenimiento, los operacionales, y los que involucren al cumplimiento de los objetivos de un proyecto.

Dentro de la seleccin de un SAP se encuentra una serie de pasos, empezando por analizar el lugar en donde ser la instalacin (costa afuera, costa adentro, etc.) y la infraestructura existente. La seleccin apropiada del SAP depende del anlisis de informacin de varias disciplinas como perforacin, terminacin, administracin de yacimientos, etc.

La informacin que proporciona las disciplinas son factores que ayudan a la seleccin del SAP, estos factores son:

Gastos de flujo.

ndice de productividad.

Presin esttica (Pws) y de presin de fondo fluyendo(Pwf).

Relacin Gas-Aceite y la relacin de solubilidad (Rs).

% de agua.

Densidad y viscosidad del fluido producido.

Profundidad y temperatura.

Tipo de pozo (desviacin, dimetros de las tuberas, etc.)

Problemas de arena, parafinas, corrosin, emulsin y condiciones de incrustaciones).

Clima y ubicacin del lugar.

Inversin disponible.

Caractersticas del yacimiento (expansin de los fluidos, segregacin gravitacional, empuje hidrulico, expansin del gas)

Infraestructura, etc.

Con toda la informacin obtenida se analiza si ser o no factible instalar un sistema artificial, por ejemplo si un pozo no cuenta con suficiente espacio anular, la seleccin del sistema artificial no estar determinada por el diseo ptimo o por criterios econmicos, sino por limitaciones fsicas, en este caso los sistemas que no requieran de mucho espacio podran ser una opcin, luego si la ubicacin es en mar o en reas terrestres, si hay energa elctrica o no, etc.

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Hoy en da alrededor del mundo ms del 90% de los pozos productores requieren la implementacin de un SAP1. La mayora de estos pozos se encuentran en campos maduros.

Hasta ahora solo se ha mencionado la palabra sistema artificial de produccin, pero dentro de este concepto hay mtodos que pueden clasificarse como tal, estos mtodos son:

a. Bombeo Neumtico b. Bombeo Mecnico c. Bombeo Hidrulico d. Bombeo Electrocentrfugo e. Bombeo de Cavidades Progresivas f. Embolo Viajero g. Sistemas hbridos

En este captulo se describe a cada sistema artificial de produccin, por lo tanto en este momento solo se mencionan.

1.2 Limitaciones de los Sistemas Artificiales de Produccin.

Otras consideraciones importantes para la seleccin de un SAP son las condiciones geogrficas y de produccin como por ejemplo, para el primero son las condiciones climticas y la ubicacin, para las condiciones de produccin son; anlisis de hidrocarburos (presencia de CO2 o H2S), produccin de slidos, arena, parafinas o asfltenos y las relaciones gas-aceite y agua.

Los SAP trabajan bajo ciertas condiciones y limitaciones, estas estarn en funcin del diseo, aplicacin, capacidades de manejo de slidos, temperatura de fondo y capacidades de volmenes, la Tabla 1.1 y 1.2 muestran las consideraciones de diseo de cada sistema artificial.

Las condiciones de operacin que manejan los SAP son importantes, ya que no ser posible seleccionar un sistema artificial sino se examina los criterios y condiciones de operacin de cada uno.

En resumen la seleccin de un SAP est basado en los resultados de un anlisis tcnico y econmico, adems debe ser considerado desde el principio del plan de desarrollo del campo o yacimiento, desde la perforacin, la terminacin y as tomar las decisiones de produccin a las que estar trabajando el sistema.

Capitu

lo 1 Fundamentos de lo

s Sistemas Artificiales de Produccin

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Tabla

1.1 Consideraciones de diseo de los sistem

as artificiales de produ

ccin2

B

ombe

o M

ecn

ico

Bom

beo

de

cavi

dade

s pr

ogre

siva

s

Bom

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elec

troc

entr

fug

o B

ombe

o H

idr

ulic

o re

cip

roca

nte

Bom

beo

hidr

uli

co

jet

Bom

beo

)eu

mt

ico

Con

tin

uo

Bom

beo

)eu

mt

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Inte

rmit

ente

Pis

tn

viaj

ero

Cos

to d

e ca

pita

l Mod

erado o

bajo:

Increm

enta

con la

profundidad.

Bajo: pero

increm

enta

con la

profundidad

y gastos

muy

grandes.

Relativam

ente bajo

e increm

entan con

la potencia

requ

erida po

r la

bomba.

Vara pero a

menud

o es

competitivo con

el bom

beo

mecnico.

Com

petitivo con

el

BM. L

os costos

increm

entan con

altos caballos de

fuerza requerido

s.

Costos bajos en

el equ

ipo, pero

los costos de

compresin

pueden ser

altos.

Lo mismo qu

e el BN

continuo.

Bajo: si n

o requ

ieren

compresor.

Equ

ipo

subs

uper

fici

al

Relativam

ente

bueno en el

diseo

de las

varillas, y es

necesaria un

a practica de

operacin.

El b

anco de

datos de fallas

beneficia en

la correcta

seleccin de

operacin y

reparacion

es

para varillas y

bombas.

Buen

diseo

y se

necesita una

operacin

de prctica.

Puede tener

problemas

con la

seleccin

apropiada

del

elastmero.

Requiere de un

cable apropiado

adem

s del m

otor,

bombas, sellos, etc.

Un buen diseo

ms una buena

operacin son

esenciales.

Un tamao

adecuado

de la

bomba y una

operacin de

prctica son

esenciales.

Requiere de dos

cond

iciones

(fluido motriz y

un conducto por

donde fluya)

Requiere de un

equipo de cmpu

to

con programas de

diseo

. Tolera

mod

eradam

ente

slidos en el fluido

producido.

Las partes de la

bomba son

inmviles.

El b

uen diseo

de las vlvulas y

el

espaciam

iento

son esenciales.

Costos

mod

erados para

el quipo del

pozo.

Opcin de

vlvulas

recuperables o

convencion

ales.

Descarga en el

fond

o con

vlvulas de

BNC.

Las prcticas de

operacin tienen

que ser a cada

pozo para la

optimizacin.

Pueden

presentarse

problemas en el

embo

lo.

Efi

cien

cia

Excelente:

Cuando la

bomba est

llena, tiene

una eficiencia

de 50 a 60%.

Excelente:

El sistema

tiene un

a eficiencia

de 50 a

70%.

Bueno

para altos

gastos de po

zo

pero disminuye

significativam

ente

para