bombeo hidraulico jet
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BOMBEO HIDRAULICO BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETTIPO JET
URIEL FERNANDO URIEL FERNANDO FERREIRA MIGUEL ANGEL FERREIRA MIGUEL ANGEL
MEDINAMEDINA
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
BOMBEOBOMBEO HIDRAULIICOHIDRAULIICO
• DEFINICION DE BOMBEO DEFINICION DE BOMBEO HIDRAULICO.HIDRAULICO.
• CARACTERISTICAS. CARACTERISTICAS.
• TIPOS DE BOMBEO HIDRAULICO.TIPOS DE BOMBEO HIDRAULICO.
• ELEMENTOS ELEMENTOS EE INSTALACIONES DEL BOMBEO HIDRA INSTALACIONES DEL BOMBEO HIDRAULICO JETULICO JET
• DISEÑO DE EQUIPOS.DISEÑO DE EQUIPOS.
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
CARACTERISTICASCARACTERISTICASDEL BOMBEO DEL BOMBEO HIDRAULICOHIDRAULICO
• No requiere varillas o cables para la No requiere varillas o cables para la transmisión de energía.transmisión de energía.
• La bomba jet se puede instalar o retirar La bomba jet se puede instalar o retirar hidráulicamente o wireline.hidráulicamente o wireline.
• Los fluidos producidos pueden ser usados Los fluidos producidos pueden ser usados como fluido matriz.como fluido matriz.
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
TIPOS DE BOMBEO TIPOS DE BOMBEO HIDRAULICOHIDRAULICO
• RECIPROCANTE.RECIPROCANTE.
• JET.JET.
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
BOMBEO HIDRAULICO BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETTIPO JET
• DEFINICION.DEFINICION.
• CARACTERISTICAS.CARACTERISTICAS.
• VENTAJAS.VENTAJAS.
• DESVENTAJAS.DESVENTAJAS.
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
CARACTERISTICASCARACTERISTICAS
• Se puede utilizar para profundidades Se puede utilizar para profundidades entre 1000 y 18000 pies, con tasas de entre 1000 y 18000 pies, con tasas de producción de 100 a 10000 BFPD.producción de 100 a 10000 BFPD.
• La energia potencial del fluido motriz, La energia potencial del fluido motriz, se convierte en energia cinetica.se convierte en energia cinetica.
• Usualmente las presiones de operación Usualmente las presiones de operación varian entre 2000 y 4000 psi.varian entre 2000 y 4000 psi.
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
VENTAJASVENTAJAS
• No tiene partes moviles.No tiene partes moviles.
• Se puede utilizar un pozos desviados.Se puede utilizar un pozos desviados.
• Permite levantar crudos pesados.Permite levantar crudos pesados.
• Puede operar a diferentes tasas de Puede operar a diferentes tasas de producción.producción.
• Se puede calentar el fluido motriz.Se puede calentar el fluido motriz.
• Se pueden inyectar quimicos al pozo.Se pueden inyectar quimicos al pozo.
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
DESVENTAJASDESVENTAJAS
• Requiere de altas potencias (HP).Requiere de altas potencias (HP).
• Cuando hay bajas presiones a la Cuando hay bajas presiones a la entrada de la bomba, esta tiende a la entrada de la bomba, esta tiende a la cavitación.cavitación.
• El fluido motriz requiere limpieza El fluido motriz requiere limpieza cuando se utilizan los fluidos de la cuando se utilizan los fluidos de la formación.formación.
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ELEMENTOS ELEMENTOS EE INSTALACIONES INSTALACIONES DEL DEL
BOMBEO HIDRAULICO JETBOMBEO HIDRAULICO JET
1. 1. INSTALACIONES DE SUPERFICIEINSTALACIONES DE SUPERFICIE
2. 2. INSTALACIONES DE SUBSUELO Y COINSTALACIONES DE SUBSUELO Y CONFIGURACIONESNFIGURACIONES
3. 3. TIPOS DE BOMBAS JETTIPOS DE BOMBAS JET
4. 4. EL FLUIDO MOTRIZEL FLUIDO MOTRIZ
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
Bomba de circulación
Bomba de fondo
Bomba triplex o múltiplex
Válvula maestra de cabeza de pozo
Ensamblaje de fondo
Tanque de recolección
ELEMENTOS E INSTALACIONES
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
1. INSTALACIONES DE 1. INSTALACIONES DE SUPERFICIESUPERFICIE
• TANQUE DE TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE ALMACENAMIENTO DE FLUIDO MOTRIZFLUIDO MOTRIZ
• MAQUINA MOTRIZMAQUINA MOTRIZ• BOMBA DE SUPERFICIEBOMBA DE SUPERFICIE• LINEAS DE CONDUCCION LINEAS DE CONDUCCION
DEL FLUIDO MOTRIZ EN DEL FLUIDO MOTRIZ EN SUPERFICIESUPERFICIE
• ESTACION DE CONTROL ESTACION DE CONTROL DE INYECCION O MULTIPLE DE INYECCION O MULTIPLE DE DISTRIBUCIONDE DISTRIBUCION
• CABEZA DE POZO, CABEZA DE POZO, VALVULAS Y SISTEMA DE VALVULAS Y SISTEMA DE SEGURIDADSEGURIDAD
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
2. INSTALACIONES DE 2. INSTALACIONES DE SUBSUELO Y SUBSUELO Y
CONFIGURACIONESCONFIGURACIONES• BOMBAS FIJASBOMBAS FIJAS
-FIJA INSERTADA-FIJA INSERTADA
-FIJA A CASING-FIJA A CASING
• BOMBAS LIBRESBOMBAS LIBRES
-LIBRE PARALELA-LIBRE PARALELA
-LIBRE DE REVESTIMIENTO-LIBRE DE REVESTIMIENTO
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
Fluido de producción
Fija a casing
Fluido motriz
Fluido de formación
Fija Insertada
BOMBAS FIJAS
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
Fluido de Formación
Fluido Motriz
Fluido de producción
Libreparalela
Libre derevestimiento
BOMBAS LIBRES
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
3. TIPOS DE BOMBAS JET3. TIPOS DE BOMBAS JET
Los componentes de trabajo de la Los componentes de trabajo de la bomba jet, boquilla, garganta y bomba jet, boquilla, garganta y difusor, están ensamblados en difusor, están ensamblados en variedad de configuraciones y variedad de configuraciones y materiales para adecuarse a los materiales para adecuarse a los requerimientos de producción y diseño requerimientos de producción y diseño de fondo de pozo. de fondo de pozo.
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
BOMBA TIPO JET DE SELLO BOMBA TIPO JET DE SELLO SENCILLO ESTANDARSENCILLO ESTANDAR
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
BOMBAS BOMBAS TIPO JETTIPO JETDE ALTO DE ALTO VOLUMENVOLUMENY DE Y DE MANGOMANGO DESLIZANTE DESLIZANTE
Tubing
Ensamblaje de fondo
Bomba Jet libre
Boquilla
Garganta
Difusor
Válvula recuperable
Empaque
Casing
Nariz del Empaque
Ensamblaje de fondo
Válvula de retención igualadora
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
BOMBA TIPO JET DE CILINDRO BOMBA TIPO JET DE CILINDRO FIJOFIJO Casing
Tubing
Coiled ó tubo macarroni
Asiento de la bomba
Empaque
Casing
Coiled
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
BOMBA TIPO JET DE “COILED BOMBA TIPO JET DE “COILED TUBING”TUBING” Coiled o tubo
convencional
Cavidad de la bomba
Bomba Jet libre1 1/4 “
Válvula
Empaque
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
4. EL FLUIDO MOTRIZ4. EL FLUIDO MOTRIZ
• ACEITE CRUDOACEITE CRUDO
-PARAMETROS DE CONTROL SOBRE -PARAMETROS DE CONTROL SOBRE CURDOCURDO
• AGUAAGUA
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
Pozos Manifold
Bomba desuperficie
Tanques
Tanque defluido motríz
Bota de gas
Tratador separadores
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
DISEÑO DE EQUIPOSDISEÑO DE EQUIPOS
• CONCEPTOS FUNDAMENTALES.CONCEPTOS FUNDAMENTALES.
• SELECCIÓN DE BOQUILLAS Y SELECCIÓN DE BOQUILLAS Y GARGANTAS.GARGANTAS.
• EJEMPLO.EJEMPLO.
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
Q2
P2
G2
Q1
P1
G1
PwhPs
Tubing del fluido de inyección
Tubing de Retorno de fluido producido y fluido de inyección
P3 Q3 G3
Pwf
Casing
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
CONCEPTOS CONCEPTOS FUNDAMENTALESFUNDAMENTALES
BoquillaP1, Q1
P3, Q3 Garganta
DifusorP2, Q2
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
CONCEPTOS CONCEPTOS FUNDAMENTALESFUNDAMENTALES• Area adimensional Area adimensional
• Tasa de flujo adimensional Tasa de flujo adimensional
• Cabeza adimensional Cabeza adimensional
t
j
A
AR
1
3
M
21
32
PPPP
H
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
CONCEPTOS CONCEPTOS FUNDAMENTALESFUNDAMENTALES• Eficiencia Eficiencia
• CavitaciónCavitación
• PIPPIP
HMp *
331
3
)(*35.1*
1*)0724.1(
PPPP
RR
Mc
1
2
11113 *
*5.1214*
jAq
FGhPsP
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
CAVITACIONCAVITACION
BoquillaP1, Q1
P3, Q3 Garganta
DifusorP2, Q2
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
Como seleccionar las boquillas Como seleccionar las boquillas y las gargantasy las gargantas
Evaluar H, y de Evaluar H, y de las las curvascurvas determinar M y determinar M y Eficiencia para la Eficiencia para la relación (R) más relación (R) más eficienteeficiente..
Calcular el área Calcular el área de boquilla de boquilla necesaria, Aj.necesaria, Aj.
fm
jPP
QA
31
1
5.1214
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
CURVAS DE DESEMPEÑO CURVAS DE DESEMPEÑO ADIMENSIONALADIMENSIONAL
H
EDCBA
A
B
C
D
E
M
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
A B C D E
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2
Efic
R= 0.410
R= 0.328 R= 0.262 R= 0.210 R= 0.168
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
TABLA PARA ESCOGER EL TIPO TABLA PARA ESCOGER EL TIPO DE BOQUILLA Y GARGANTADE BOQUILLA Y GARGANTA
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
EJEMPLOEJEMPLO
Seleccionar la bomba hidráulica jet Seleccionar la bomba hidráulica jet apropiada, determinando: apropiada, determinando:
• el tamaño de la toberael tamaño de la tobera
• la presión de operación en la superficiela presión de operación en la superficie
• el gasto del fluido motriz el gasto del fluido motriz
• la potencia hidráulicala potencia hidráulica
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
DADOS LOS SIGUIENTES DADOS LOS SIGUIENTES DATOS:DATOS:
• Diámetro de tubería de producción: 2 3/8”Diámetro de tubería de producción: 2 3/8”
• Diámetro de tubería de revestimiento: 7”Diámetro de tubería de revestimiento: 7”
• Profundidad de la bomba: 7600 piesProfundidad de la bomba: 7600 pies
• Presión de separación: 80lb/pgPresión de separación: 80lb/pg22
• Presión en la línea de descarga: 80lb/pgPresión en la línea de descarga: 80lb/pg22
• Presión de fondo estática (PPresión de fondo estática (Pwsws): 1500 lb/pg): 1500 lb/pg2 2 lb/pglb/pg22
• Índice de productividad constante: 0.2(bl/dia)/(lb/pgÍndice de productividad constante: 0.2(bl/dia)/(lb/pg22))
• Densidad del aceite: 41ºAPIDensidad del aceite: 41ºAPI
• Temperatura en la cabeza del pozo: 110 ºFTemperatura en la cabeza del pozo: 110 ºF
• Temperatura de fondo: 167 ºFTemperatura de fondo: 167 ºF
• Producción de agua: 0.0%Producción de agua: 0.0%
• Relación gas-aceite: 300 piesRelación gas-aceite: 300 pies33/bl/bl
• Producción deseada: 200bl/diaProducción deseada: 200bl/dia
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
Q2
P2
F2
G2
Q1
P1
F1
G1
PwhPs
Tubería de inyección
Tubería de retorno de fluido producido y fluido de inyección
P3 Q3 H3
Pwf
Casing
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
DESARROLLO:DESARROLLO:
Lo primero es considerar la relación gas-Lo primero es considerar la relación gas-aceite igual a cero.aceite igual a cero.
Tener en cuenta los parámetros de Tener en cuenta los parámetros de bomba Kbomba Kjj= 0.15= 0.15
IIcc= 1.35 = 1.35
Encuentro la Encuentro la viscosidadviscosidad por la gravedad por la gravedad API y y la temperatura de fondo.API y y la temperatura de fondo.
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
Es aproximadamente de 2 Es aproximadamente de 2 cs.cs.
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
Para bombear este pozo no se usa mas de Para bombear este pozo no se usa mas de 500 a 600 bl/dia de fluido motriz. Para los 500 a 600 bl/dia de fluido motriz. Para los cálculos iniciales se puede despreciar las cálculos iniciales se puede despreciar las perdidas por fricción.perdidas por fricción.
1.1. Determinar H considerando Ps: Determinar H considerando Ps: 4000lb/pg4000lb/pg22(supuesto).(supuesto). Si el crudo es Si el crudo es de 41ºAPI la gravedad especifica es :de 41ºAPI la gravedad especifica es :
8203.0415.131
5.41
º5.131
5.141
API
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
De la tabla 3.1 encuentro el De la tabla 3.1 encuentro el gradiente con los datos gradiente con los datos anteriores…anteriores…
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
El resultado del El resultado del gradientegradiente es: es: 0.355lb/pg0.355lb/pg22/pie./pie.G=0.355G=0.355
P1= 7600 pies * 0.355lb/pgP1= 7600 pies * 0.355lb/pg22/pie +Ps/pie +Ps
P1= 7600 pies * 0.355lb/pgP1= 7600 pies * 0.355lb/pg22/pie /pie +4000lb/pg+4000lb/pg22
P1= 6698lb/pgP1= 6698lb/pg22
Ahora encuentro P3.Ahora encuentro P3.
P3=P3=
222 500
)//()/(2.0
200/1500
pg
lb
pglbdiabldiabl
pglb
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
Encuentro P2.Encuentro P2.
22 80355.0*76002pg
lb
piepg
lbpiesP
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
2. Determinar la relación 2. Determinar la relación mas mas eficienteeficiente con el valor de con el valor de H calculado.H calculado.
581.027786698
5002778
21
32
PP
PPH
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UISUIS BOMBEO HIDRAULICO TIPO JETBOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
H
EDCBA
A
B
C
D
E
M
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
A B C D E
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2
Efic
R= 0.410
R= 0.328
R= 0.262
R= 0.210
R= 0.168
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Solamente las relaciones A y B pueden Solamente las relaciones A y B pueden bombear para un H=0.581 o mayor.bombear para un H=0.581 o mayor.
Elegimos la relación A por su eficiencia mas Elegimos la relación A por su eficiencia mas alta.alta.
3. 3. Determino Determino MM que es igual a 0.370. que es igual a 0.370.
4. 4. Determino q1 y el tamaño de tobera.Determino q1 y el tamaño de tobera.
q1=q3/M q1=200/0.370=541 bl/diaq1=q3/M q1=200/0.370=541 bl/dia
31
1
5.1214PP
qAj
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De la De la siguiente tabla siguiente tabla se se obtubo que el valor calculado obtubo que el valor calculado equivale a las toberas numero equivale a las toberas numero 2 y 3 pero la seleccionada es 2 y 3 pero la seleccionada es la numero 3la numero 3
00540.0
8203.05006698
5.1214
541
jA
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Calculando Calculando
540.0
8203.05002778
)00579.0(5.1214
200
R
32
5.1214
3
PPA
q
j
R
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De la siguiente figura De la siguiente figura depuramos los datos de M y Hdepuramos los datos de M y H
M= 0.335M= 0.335 para = 0.540 para = 0.540
Y Y H= 0.615H= 0.615 para M = 0.335 para M = 0.335
De la ecuación De la ecuación
R
P
3)1(21
1 PHPH
P
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Ps=P1- 7600 pies * 0.355lb/pgPs=P1- 7600 pies * 0.355lb/pg22/pie /pie
Ps=3784lb/pgPs=3784lb/pg2 (depreciando fricción)2 (depreciando fricción)
y de esta maneray de esta manera
q1=q3/M q1=200/0.335=597 q1=q3/M q1=200/0.335=597 lb/dialb/dia
2
6482500)615.1(2778615.0
11
pg
lbP
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q1=600 bl/diaq1=600 bl/dia
Usando la ecuación :Usando la ecuación :
31
5.12141PP
Aq j
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LA POTENCIA REQUERIDA EN LA POTENCIA REQUERIDA EN LA SUPERFICIE ES:LA SUPERFICIE ES:
hp=1.7*10hp=1.7*10-5 -5 q1*Psq1*Ps
hp=1.7*10hp=1.7*10-5-5 (597) (3784) =38.4 (597) (3784) =38.4
Comprobación del punto de cavitación :Comprobación del punto de cavitación :
3)31(
31
1
PPPIc
PKj
R
RMc
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Como M = 0.335, el diseño no Como M = 0.335, el diseño no tiene cavitación.tiene cavitación.
373.0500)5006482(35.1
50015.1
410.0
410.01
Mc
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• CONCLUSION: CONSIDERANDO CONCLUSION: CONSIDERANDO ACEITE SIN GAS, EL POZO PUEDE ACEITE SIN GAS, EL POZO PUEDE BOMBEAR CON UNA BOMBA 3-A BOMBEAR CON UNA BOMBA 3-A A UNA PRESION DE SUPERFICIE A UNA PRESION DE SUPERFICIE DE 3784 LB/PGDE 3784 LB/PG22, USANDO , USANDO 597BL/DIA DE FLUIDO MOTRIZ. 597BL/DIA DE FLUIDO MOTRIZ. ESTO REQUIERE UNA POTENCIA ESTO REQUIERE UNA POTENCIA DE 38.4 HP EN LA SUPERFICIE.DE 38.4 HP EN LA SUPERFICIE.
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•Gracias por su Gracias por su atención.atención.