la cinematica en los sistemas artificiales de produccion

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Estudio completo de los sistemas artificiales de producción

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Page 1: La Cinematica en Los Sistemas Artificiales de Produccion

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Page 2: La Cinematica en Los Sistemas Artificiales de Produccion

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Índice

Introducción ............................................................................................................. 4

Marco Teórico ......................................................................................................... 5

Antecedentes Históricos ...................................................................................... 5

¿Qué es el Bombeo Mecánico? ........................................................................... 6

Levantamiento artificial por bombeo mecánico .................................................... 7

Ventajas, Desventajas y Aplicaciones.................................................................. 8

Componentes del Bombeo Mecánico .................................................................10

Contrabalanceos de la Unidad ............................................................................11

Bomba Subsuperficial .........................................................................................12

APM (emboladas por minuto) .............................................................................13

Función Dinámica ...............................................................................................14

Equipos a nivel de superficie ..............................................................................14

Equipos a nivel de subsuelo ...............................................................................15

Bombas de Subsuelo ..........................................................................................17

Tipos de Varillas (tubo transportador) .................................................................21

Diagrama de Goodman .......................................................................................23

Tipos de Balancín ...............................................................................................24

Motores ...............................................................................................................31

Cartas dinagráficas .............................................................................................32

Ejemplo de Estado mecánico de un BM .............................................................34

Separadores .......................................................................................................35

Aplicación de la dinámica en el bombeo mecánico ................................................45

Marco Referencial ...............................................................................................45

Dinámica de Fluidos............................................................................................45

Dinámica de balanceo.........................................................................................46

Referencias geográficas .....................................................................................47

Problema .............................................................................................................48

Solución ..............................................................................................................48

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3

Conclusión .............................................................................................................51

Bibliografía .............................................................................................................52

Page 4: La Cinematica en Los Sistemas Artificiales de Produccion

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Introducción

El bombeo mecánico es el método de producción primaria mediante elevación

artificial del fluido que se encuentra en el pozo y que por falta de energía no

puede surgir a superficie. Es uno de los métodos más utilizados a nivel mundial

(80-90%). Consiste en una bomba de subsuelo de acción reciprocante que es

abastecida con energía transmitida a través de una sarta de varillas. La energía

proviene de un motor eléctrico o de combustión interna, la cual moviliza a una

unidad de superficie mediante un sistema de engranaje y correas.

El bombeo mecánico es un procedimiento de succión y transferencia casi

continua del petróleo hasta la superficie. La unidad de superficie imparte el

movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de succión que mueve el pistón

de la bomba, colocada en la sarta de producción, a cierta profundidad del fondo

del pozo .El Bombeo Mecánico Convencional tiene su principal aplicación en el

ámbito mundial en la producción de crudos pesados y extra pesados, aunque

también se usa en la

producción de crudos

medianos y livianos. No se

recomienda en pozos

desviados y tampoco es

recomendable cuando la

producción de sólidos y/o

la relación gas–aceite

(RGA) sean muy alta, ya

que afecta

considerablemente la

eficiencia de la bomba.

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Marco Teórico

Antecedentes Históricos

El bombeo mecánico convencional nació prácticamente a la par con la industria

petrolera cuando el Coronel Drake perforó su pozo en Pennsylvania en 1859.

En aquellos tiempos la perforación se hacía con herramientas de percusión. La

barrena se suspendía mediante una especie de balancín hecho con madera y se

dejaba caer, más o menos en la misma forma a como hoy día se hincan los

pilotes en una construcción.

Cuando el pozo perdía presión y dejaba de fluir, era más fácil usar el balancín de

madera que había quedado en el sitio para operar la bomba de sub-suelo. Así

nació el bombeo mecánico convencional. Aunque hoy día ya no se usan varillas

ni balancines de madera y mucho menos máquinas a vapor, los componentes del

método son los mismos solo cambiaron las composiciones.

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¿Qué es el Bombeo Mecánico?

El bombeo mecánico es un procedimiento de succión y transferencia casi

continua del petróleo hasta la superficie.

La unidad de superficie imparte el movimiento de sube y baja a la sarta de varillas

de succión que mueve el pistón de la bomba, colocada en la sarta de producción,

a cierta profundidad del fondo del pozo.

Este método consiste fundamentalmente en una bomba de subsuelo, abastecida

con energía suministrada a través de una sarta de varillas. La energía proviene de

un motor eléctrico o de combustión interna, la cual moviliza una unidad de

superficie mediante un sistema de engranajes y correas.

El método de levantamiento artificial más común y antiguo del mundo es el

bombeo mecánico. Debido a su simplicidad y robustez, es posible su aplicación

en casi todos los tipos de pozos que requieren levantamiento.

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Levantamiento artificial por bombeo mecánico

El bombeo mecánico es el

método más usado en el mundo.

Consiste una bomba de subsuelo

de acción reciprocante, que es

abastecida con energía

producida a través de una sarta

de varillas. La energía es

suministrada por un motor

eléctrico o de combustión interna

colocada en la superficie. Tiene

su mayor aplicación mundial en

la producción de crudos pesados

y extra pesados, aunque también

se utiliza en la producción de crudos medianos y livianos.

La función principal de la unidad de bombeo mecánico es proporcionar el

movimiento reciprocante apropiado, con el propósito de accionar la sarta de

varillas y estas, la bomba de subsuelo. La unidad de bombeo, en su movimiento,

tiene dos puntos muy bien definidos: muerto superior y muerto inferior.

Cuando el balancín está en el punto muerto inferior sus válvulas fija y viajera se

hallan cerradas. Al comenzar la carrera ascendente, la presión de fondo y el

efecto de succión del pistón permite la apertura de la válvula fija; el fluido pasa del

pozo hacia el interior de la bomba. Al mismo tiempo, la columna de fluido ejerce

una presión sobre la válvula viajera y permanecerá cerrada durante la carrera

ascendente.

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Ventajas, Desventajas y Aplicaciones

Ventajas

Gracias al desarrollo de simuladores, hoy en día es muy fácil el análisis y diseño

de las instalaciones.

Puede ser usado prácticamente durante toda la vida productiva del pozo.

La capacidad de bombeo puede ser cambiada fácilmente para adaptarse a las

variaciones del índice de productividad, IPR.

Puede producir intermitentemente mediante el uso de temporizadores (POC´s) o

variadores de frecuencia conectados a una red automatizada.

Puede manejar la producción de pozos con inyección de vapor.

Desventajas

Susceptible de presentar bloque por excesivo gas libre en la bomba.

En pozos desviados la fricción entre las varillas y la tubería puede inducir a fallas

de material.

La unidad de superficie es pesada, necesita mucho espacio y es obtrusiva al

ambiente.

En sitios poblados puede ser peligrosa para las personas.

Cuando no se usan varillas de fibra de vidrio, la profundidad puede ser una

limitación.

Aplicaciones

Pozos de profundidades hasta 8,000 pies (2,438m).

Pozos de crudos extrapesados, pesados, medianos y livianos.

No es recomendable aplicar en pozos que producen altos volúmenes de gas.

Puede realizar levantamientos de crudos a altas temperaturas, así como de

fluidos viscosos.

No debe existir presencia de arena.

Solo en pozos unidireccionales.

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Se puede usar en algunos pozos desviados.

Este método de levantamiento se encuentra entre 20 y 2,000 (BPD).

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Componentes del Bombeo Mecánico

De Superficie

Unidad de bombeo mecánico

Motor de combustión interna

Cuadro de producción

De Fondo

Tubería de producción

Varillas de succión

Bomba de subsuelo

Ancla Tubing in

Ancla empacador o mecánica

Rejillas

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Contrabalanceos de la Unidad

Función

Reducir la torsión en el reductor de engranes.

El efecto de contrabalanceo puede obtenerse colocando contra pesos en el

balancín, biela o manivela.

El contrapeso tiene un peso aproximadamente igual al peso de las varillas (Wr)

más la mitad del peso del fluido (Wf).

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Bomba Subsuperficial

Función

Desplazar los fluidos del yacimiento desde el fondo del pozo hasta la superficie

por el interior de la tubería de producción.

Componentes:

1) Cilindro de trabajo /camisa de la bomba

2) Émbolo o pistón

3) Válvula viajera

4) Válvula de pie o estacionaria

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APM (emboladas por minuto)

Estas son las cifras de repeticiones continuas del movimiento ascendente y

descendente (emboladas) que mantienen el flujo hacia la superficie. Como en el

bombeo mecánico hay que balancear el ascenso y descenso de la sarta de

varillas, el contrapeso puede ubicarse en la parte trasera del mismo balancín o en

la manivela. Los diámetros de la bomba varían de 25,4 a 120 milímetros. El

desplazamiento de fluido por cada diámetro de bomba depende del número de

emboladas por minuto y de la longitud de la embolada, que puede ser de varios

centímetros hasta 9 metros.

Existen instrumentos que contabilizan el número de emboladas, donde se

demuestran en pantallas de cristal líquido (LCD), estos aparatos monitorean y

presentan la velocidad del número de emboladas por minuto (EPM) y el número

total de emboladas de las bombas. Se calcula de la velocidad de cada embolada

y actualiza la pantalla de velocidad de bombeo de cada segundo, contabiliza

aproximadamente de 6 a 350 emboladas por minuto y de 0 a 9,999 emboladas

totales acumuladas. El Contador de emboladas es accionado por medio de una

batería con una vida útil de 3 años. El control de la unidad es por medio de

cristales, razón por la cual no requiere de calibración. Presenta también, un

indicador de bajo voltaje de la batería y un sistema único de paro total en

situaciones donde se presente un voltaje extremadamente bajo, para prevenir

daños a las pantallas LCD. La caja, construida en acero inoxidable, es resistente

al agua. Todos los letreros se gravan permanentemente en la caja. El paquete

completo está diseñado para operar en forma confiable en el medio ambiente de

perforación de pozos petroleros, con altas vibraciones y uso constante, tanto en

localizaciones en tierra como costa afuera.

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Función Dinámica

Longitud De Carrera. Distancia que recorre el vástago desde el tope hasta el

fondo, con un diámetro ya establecido, una carrera larga por ejemplo, puede

llegar hasta 9.3 metros se debe hacer lo posible por trabajar a bajos ciclos por

minuto esto permite un completo llenado de la bomba y una menor carga

dinámica, pero cuando la carrera es muy larga el esfuerzo mecánico del vástago y

de los cojinetes es demasiado grande, para evitar el riesgo de pandeo, si las

carreras son grandes deben adoptarse vástagos de diámetros superior a lo

normal. Además al prolongar la carrera de distancia entre cojinetes aumenta, y

con ello, mejora la guía del vástago.

Equipos a nivel de superficie

Motor: Es el encargado de suministrar la energía necesaria a la unidad de

bombeo para levantar los fluidos de pozo. Éstos motores pueden ser de

combustión interna o eléctricos.

Caja de engranaje: Se utiliza para convertir energía del momento de rotación,

sometidas a altas velocidades del motor primario, a energía de momento de

rotación alto de baja velocidad. La máquina motriz se conecta al reductor de

velocidad (caja de engranaje) mediante correa. El reductor de velocidad puede

ser: Simple, doble o triple. La reductora doble es la más usada.

Manivela: Es la responsable de trasmitir el movimiento de la caja de engranaje o

transmisión a la biela del balancín, que está unida a ellos por pínes que están

sujetas al eje de baja velocidad de la caja de engranajes y cada una de ellas

tienen un número igual de orificios, los cuales representan una determinada

carrera del balancín, en ellos se colocan los pines de sujeción de las bielas. El

cambio de pines de un hueco a otro se llama cambio de tiro.

Pesas o contrapeso: Se utiliza para balancear las fuerzas desiguales que se

originan sobre el motor durante a las carreras ascendente y descendente del

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balancín a fin de reducir la potencia máxima efectiva y el momento de rotación.

Estas pesas generalmente, se colocan en la manivela y en algunas unidades

sobre la viga principal, en el extremo opuesto el cabezote.

Prensa estopa: Consiste en una cámara cilíndrica que contienen los elementos

de empaque que se ajustan a la barra pulida permitiendo sellar el espacio

existente entre la barra pulida y la tubería de producción, para evitar el derrama

de de crudo producido.

Unidad de bombeo: Su función principal es proporcionar el movimiento

reciprocante apropiado, con el propósito de accionar la sarta de varillas y estas, la

bomba de subsuelo Mediante la acción de correas y engranajes se logra reducir

las velocidades de rotación.

Equipos a nivel de subsuelo

El equipo de subsuelo es el que constituye la parte fundamental de todo el

sistema de bombeo. La API ha certificado las varillas, las tuberías de producción y

bomba de subsuelo.

Tubería de Producción: La tubería de producción tiene por objeto conducir el

fluido que se está bombeando desde el fondo del pozo hasta la superficie. En

cuanto a la resistencia, generalmente la tubería de producción es menos crítica

debido a que las presiones del pozo se han reducido considerablemente para el

momento en que el pozo es condicionado para bombear.

Varillas de Succión: La sarta de varillas es el enlace entre la unidad de bombeo

instalada en superficie y la bomba de subsuelo. Las principales funciones de las

mismas en el sistema de bombeo mecánico son: transferir energía, soportar las

cargas y accionar la bomba de subsuelo.

Anclas de Tubería: Este tipo está diseñado para ser utilizados en pozos con el

propósito de eliminar el estiramiento y compresión de la tubería de producción, lo

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cual roza la sarta de cabillas y ocasiona el desgaste de ambos. Normalmente se

utiliza en pozos de alta profundidad. Se instala en la tubería de producción, siendo

éste el que absorbe la carga de la tubería. Las guías de varillas son acopladas

sobre las varillas a diferentes profundidades, dependiendo de la curvatura y de las

ocurrencias anteriores de un elevado desgaste de tubería.

Bomba de Subsuelo: Es un equipo de desplazamiento positivo (reciprocante), la

cual es accionada por la sarta de varillas desde la superficie. Los componentes

básicos de la bomba de subsuelo son simples, pero construidos con gran

precisión para asegurar el intercambio de presión y volumen a través de sus

válvulas. Los principales componentes son: el barril o camisa, pistón o émbolo, 2

o 3 válvulas con sus asientos y jaulas o retenedores de válvulas.

Pistón: Su función en el sistema es bombear de manera indefinida. Está

compuesto básicamente por anillos sellos especiales y un lubricante especial. El

rango de operación se encuentra en los 10K lpc y una temperatura no mayor a los

500°F (260°C).

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Bombas de Subsuelo

Es el primer elemento que se debe considerar al diseñar una instalación de

bombeo mecánico para un pozo, ya que del tipo, tamaño y ubicación de la bomba

depende el resto de los componentes. Es una bomba de desplazamiento positivo.

Tipos de bombas de subsuelo

BOMBAS DE TUBING (TH): Son bombas resistentes en su construcción y

simples en su diseño. El barril se conecta directamente al tubing y la sarta de

varillas se conecta directamente al pistón. En la parte inferior del barril se ubica un

niple de asiento, que alojará la válvula fija. Una de las posibilidades es bajar la

válvula fija con un pescador acoplado a la parte inferior del pistón, hasta fijarla al

niple. Luego el pistón se libera de la válvula fija, rotándolo en sentido contrario a

las agujas del reloj. La bomba TH provee el máximo desplazamiento de fluido

para una determinada cañería de producción, el diámetro del pistón es

ligeramente menor que el diámetro interno del tubing. De estructura robusta, el

barril de pared gruesa está conectado directamente al tubing por un niple. Las

varillas se conectan directamente a la jaula superior del pistón, eliminando la

necesidad de usar vástago. Las ventajas de esta bomba la hacen una de las más

utilizadas por los productores en pozos que no requieren frecuentes

intervenciones.

Como factores limitativos se puede señalar que: Para cambiar el barril hay que

sacar todo el tubing. No es lo más aconsejable para pozos con gas, ya que tiene

un gran espacio nocivo debido al pescador de la válvula fija, lo que en este caso

reduce la eficiencia de la bomba. Los grandes volúmenes desplazados hacen que

las cargas en las varillas y el equipo de bombeo sean muy importantes. Estas

cargas también provocan grandes estiramientos de tubing y varillas con

consecuencias en la carrera efectiva de la bomba.

BOMBAS INSERTABLES (RH / RW): Su característica principal es que se fijan al

tubing mediante un sistema de anclaje, por lo cual para retirarlas del pozo no es

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necesario sacar el tubing, ahorrando en esta operación, más del 50 % de tiempo.

Para su instalación, se debe colocar en el tubing un elemento de fijación

denominado niple de asiento. Posteriormente se baja la bomba mediante la sarta

de varillas, hasta que el anclaje de la bomba se fija al asiento, quedando ésta en

condiciones de operar. El uso ampliamente difundido de estas bombas ha llevado

al diseño de una gran variedad de opciones en bombas insertables.

BOMBA DE BARRIL MÓVIL CON PARED FINA O GRUESA (RWT – RHT): La

particularidad de esta bomba es que el elemento móvil es el barril con su válvula,

en lugar del pistón. En este caso, el pistón está anclado al asiento mediante un

tubo hueco denominado tubo de tiro. Las válvulas fija y móvil están ubicadas en la

parte superior del pistón y del barril respectivamente. El movimiento del barril, en

su carrera ascendente y descendente, mantiene la turbulencia del fluido hasta el

niple de asiento, imposibilitando que la arena se deposite alrededor de la bomba

aprisionándola contra el tubing. Al tener la válvula móvil en la jaula superior del

barril, en caso de pararse el pozo por alguna causa, la válvula se cerrará

impidiendo el asentamiento de la arena dentro de la bomba, lo cual es de suma

importancia ya que sólo una pequeña cantidad de arena depositada sobre el

pistón es suficiente para que éste se aprisione al barril cuando la bomba se ponga

en marcha nuevamente.

Las siguientes son importantes ventajas de este diseño:

Las varillas se conectan directamente a la jaula superior del barril, que es mucho

más robusta que la jaula superior del pistón.

Ambas válvulas tienen jaulas abiertas que permiten un mayor pasaje de fluido.

Por ser una bomba de anclaje inferior, las presiones dentro y fuera del barril son

iguales, haciéndola más resistente al golpe de fluido.

Se pueden considerar como limitaciones las siguientes:

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No es aconsejable en pozos con bajo nivel dinámico debido a la mayor caída de

presión entre el pozo y la cámara de la bomba, producida por la circulación del

fluido en el interior del tubo de tiro.

Como la válvula fija está en el pistón, es de menor dimensión que la válvula fija de

una bomba de barril estacionario. Si, debido a la profundidad, el peso del fluido es

importante puede llegar a pandear el tubo de tiro.

BOMBA BARRIL DE PARED FINA O GRUESA CON ANCLAJE INFERIOR

(RWB–RHB): En este tipo de bomba el anclaje está colocado por debajo de la

válvula fija del barril, por lo tanto las presiones dentro y fuera del barril en la

carrera descendente son iguales y la profundidad no debiera ser un

inconveniente. Una excepción es el caso en que, por excesiva restricción en la

válvula de entrada (fluido muy viscoso u obturación parcial de la válvula), el barril

no se llena completamente durante la carrera ascendente, disminuyendo la

presión en el interior del mismo y produciendo la falla por abolladura o colapso. Es

ideal para pozos con nivel dinámico de fluido bajo, no sólo porque la entrada a la

bomba está muy próxima a la válvula del barril, sino también porque esta válvula

es mayor que la correspondiente a la RHT y RWT. Ambas condiciones mejoran

notablemente el llenado de la bomba.

El inconveniente más importante se produce en pozos con presencia de arena, la

cual decanta y se deposita entre el barril y el tubing desde el anclaje inferior hasta

la parte superior de la bomba, impidiendo la extracción de la misma. Esta

situación obliga a la extracción del tubing lleno de petróleo. Debido a que el barril

está abierto en la parte superior, y en caso de operaciones intermitentes durante

la parada del equipo, la arena u otros elementos se pueden introducir en el interior

de la bomba, bloqueando el pistón en el arranque.

BOMBA BARRIL DE PARED FINA O GRUESA CON ANCLAJE SUPERIOR

(RWA–RHA): Las bombas de anclaje superior son extensamente usadas en el

bombeo de fluidos con arena. Por su diseño, la descarga de fluido de la bomba se

produce prácticamente a la altura del anclaje evitando el depósito de arena sobre

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el mismo y por lo tanto el aprisionamiento de la bomba. Debe prestarse especial

atención en las instalaciones profundas, sobre todo en el caso de barriles de

pared fina, ya que la presión interior durante la carrera descendente es a menudo

muy superior a la exterior creando riesgo de reventón del barril. En esta breve

descripción de equipos, ventajas y limitaciones de los mismos y variedad de

aplicaciones, se puede apreciar que la tarea de seleccionar la bomba más

adecuada puede resultar bastante compleja.

Especificaciones de las bombas de subsuelo

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Tipos de Varillas (tubo transportador)

Varillas API o convencionales: Existen tres tipos de varillas API de acuerdo al

material de su fabricante C., D., K. Las longitudes de las cabillas pueden ser de

25 o 30 pies (7.6 a 9.1m), utilizando niples de varillas (tramos de cabillas de

menor longitud), en los casos que ameriten para obtener la profundidad de

asentamiento de la bomba, otros elementos adicionales de la sarta de varillas

podrían ser una barra (Sinker Bar), diseñado para adicionar peso al colocar en la

parte inferior de la barras de peso es de 1 ½ a 2 pulgadas. En pozos productores

de crudo pesado; donde se crea una especie de colchón que aumenta el efecto

de flotación de las varillas durante su carrera descendiente, dificultando el

desplazamiento del pistón dentro del barril de la bomba 0, con una consecuente

disminución de la eficiencia volumétrica de la bomba, es ventajoso utilizar barra

de peso en la sarta de varillas, ya que facilita el desplazamiento de crudo viscoso

al mantener tensión en la sarta de varillas.

Varillas no API o continuas: Son aquellas que no cumplen con las normas API,

ellas son: Electra, continuas, fibra de vidrio dentro de las cuales las más usadas

son las continuas, su elongación es 3.8 veces mayor que las de acero para la

igual carga y diámetro.

Ventajas

La ausencia de cuellos y uniones elimina la posibilidad de fallas por desconexión.

La falta de uniones y protuberancias elimina la concentración de esfuerzos en un

solo punto y consiguiente desgaste de la unión y de la tubería de producción.

Por carecer de uniones y cuellos, no se presentan los efectos de flotabilidad.

Desventajas

Presentan mayores costos por pies que las convencionales.

En pozos completados con varillas continuas y bomba de tubería, la reparación de

la misma requiere de la entrada de una cabria convencional

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Especificaciones de las Varillas

Se fabrican en longitudes de 25 pies, aunque también pueden manufacturarse de

30 pies.

Se dispone de longitudes de 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 y 12 pies denominados por lo

general niples de varilla que se utilizan para complementar una longitud

determinada y para mover la localización de los cuellos de cabillas, a fin de

distribuir el desgaste de la tubería de producción.

Se fabrican en diámetros de 5/8, 3/4, 7/8, 1, 1-1/8 de pulgadas

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Diagrama de Goodman

El sistema de bombeo mecánico (sucker rod pumping) requiere de varillas de

bombeo para poder transmitir el movimiento alternativo desde la superficie al

pistón de la bomba. Durante este proceso alternativo, las varillas de bombeo

están sometidas a cargas máximas y mínimas, pasando por estados intermedios.

Este sometimiento a cargas cíclicas tiende a llevar al material a la fatiga del

mismo, lo que entre otras cosas provocará una modificación en su límite máximo

en lo que respecta a la tensión máxima admisible (ya no regirá la tensión

admisible en condiciones estáticas).

Si bien no existe una relación que nos permita conocer el comportamiento en

fatiga de un acero con datos estáticos, se han logrado buenas aproximaciones.

Goodman recopiló y generalizó los ensayos de Wöhler y los resumió en un

diagrama, el Diagrama de Goodman que establece la zona de trabajo segura para

cada material y para un número dado de ciclos. A continuación se presenta una

planilla de cálculo que permite calcular y graficar las tensiones mínimas, máximas

y las admisibles para distintos tramos de varillas de bombeo, basado en el

Diagrama de Goodman modificado por el API.

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Tipos de Balancín

Unidad Convencional

Es el más antiguo y usado en la industria. Las unidades convencionales basan su

geometría en un sistema de palanca CLASE I, es decir, con un punto de apoyo en

medio de la viga balancín. La rotación de la manivela puede ser en ambas

direcciones.

Ventajas

Bajo costo de mantenimiento.

Costos menores que otro tipo de unidades.

Puede girar en sentido de las agujas del reloj y de forma contraria.

Puede bombear más rápido que la Mark II sin problemas.

Requiere menos balanceo que la Mark II.

Desventajas

Para muchas aplicaciones, no es tan eficiente como la Mark II.

Puede requerir una caja de velocidades mayor que otro tipo de unidades

(especialmente con varillas de acero).

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Unidad Mark II

Las unidades Mark II basan su geometría de tres características, las cuales

reducen el torque y la carga con respecto a una unidad convencional. Estas son:

La ubicación de la caja reductora.

Un punto de apoyo en el extremo de la unidad.

Una manivela desfasada.

Ventajas

Tiene bajo torque en muchos casos (con varillas de acero)

Puede bajar entre 5 y 10% los costos, comparada con el siguiente tamaño de la

unidad convencional.

Es más compacta y fácil de balancear que las otras unidades

Los costos de envío son más bajos que otras unidades (debido a que pesa

menos)

Desventajas

En muchas aplicaciones no puede bombear tan rápido como la convencional

Puede girar solamente en sentido contrario a las agujas del reloj

Puede causar más daño a las varillas y bomba en caso de fluido pesado

Unidad Balanceada por Aire

Son más complicadas y requieren mayor mantenimiento (compresor de aire,

cilindro de aire)

La condensación del aire en el cilindro puede constituir un serio problema

La caja de engranaje podría dañarse si el cilindro pierde la presión del aire

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La utilización de aire comprimido en vez de pesadas manivelas y contrapeso, el

sistema de aire ha sido tan simplificado que las únicas partes de funcionamiento

continuo son el cilindro y el pistón equilibrio. Como resultado el tamaño de la

unidad es considerablemente más pequeño, minimizando los costos de traslado y

montaje.

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Unidad de Bombeo Churchill

Disponibles únicamente por el fabricante Lufkin, estas ofrecen la misma dureza y

resistencia que las unidades convencionales. Han sido utilizadas regularmente en

pozos poco profundos.

Unidades de Bombeo de Bajo Perfil

Unidades de bombeo compactas diseñadas para la instalación en campos de

irrigación con sistemas de aspersores móviles o en aéreas urbanas donde las

características del bajo perfil serian deseadas.

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Unidades de Bombeo Rotaflex

Utiliza tecnología probada en innovación en el diseño para proveer una eficiencia

excelente y eficacia en los costos para pozos profundos, problemáticos y de alto

potencial.

El Rotaflex cumple casi a la perfección con la situación ideal para bombeo

mecánico: carrera larga y baja velocidad. Esta combinación asegura un mejor

llenado de la bomba y carga parasitas muy bajas (aceleración, fricción mecánica y

viscosa) y por eso la carta de superficie de instalación con Rotaflex, es casi

parecida a la ideal.

Características para reducir significativamente los costos de levantamiento con

diseños de carreras largas:

Manejo eficiente de altos volúmenes, mayores cargas y desviación de pozos.

Reduce el desgaste y las varillas en las tuberías. Incrementando la vida útil.

Menos ciclos.

Aumento en la eficiencia del sistema.

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Fácil de instalar y hacer servicio.

Torques menores, lo que se traduce en menores requerimientos de energía.

Reducción significativa de las cargas dinámicas. Resultando en menores costos

operacionales.

Proporciona una mejor razón de compresión a la bomba lo que minimiza

problemas de bloqueo por gas.

Facilidad para balancearlo ya que esta operación consiste simplemente en quitar

o agregar bloques a la caja de contrapeso.

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Unidad de Bombeo Dynapump

Es un sistema de unidad de bombeo computarizado. Utiliza sensores electrónicos,

equipamiento hidráulico y sistemas de monitoreo computarizado con el propósito

de extraer petróleo lo más eficientemente posible para pozos profundos como

para pozos someros.

El Dynapump consiste en dos componentes principales, que son la unidad de

bombeo y la unidad de potencia. La unidad de potencia maneja la unidad de

bombeo y es el control central del sistema. Este consiste en una computadora

controlada con un sistema de modem radio, electrónica sólida, controladores de

motor y bombas hidráulicas.

30

Page 31: La Cinematica en Los Sistemas Artificiales de Produccion

31

Motores

La función del motor es suministrar la energía que el sistema de bombeo necesita

para moverse. La potencia del motor depende de la profundidad de la bomba,

nivel del fluido, de la velocidad de bombeo y del balanceo de la unidad y demás

características propias del pozo, normalmente se usan dos tipos de motores, unos

eléctricos y otros de combustión interna podemos definirlo de la siguiente manera.

Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en

energía mecánica por medio de campos electromagnéticos variables. Algunos de

los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en

energía eléctrica funcionando como generadores.

Un motor de combustión interna, es un tipo de máquina que obtiene energía

mecánica directamente de la energía química de un combustible que arde dentro

de una cámara de combustión. Su nombre se debe a que dicha combustión se

produce dentro de la máquina en sí misma, a diferencia de, por ejemplo,

la máquina de vapor.

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Page 32: La Cinematica en Los Sistemas Artificiales de Produccion

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Cartas dinagráficas

La producción petrolera requiere cada día instrumentos de análisis muy

sofisticados que le permitan mantener su ritmo y sus costos.

Una de las herramientas más usadas en el diagnóstico operacional de pozos de

bombeo mecánico es el de las Cartas Dinagráficas de Fondo. Estas cartas son

curvas de esfuerzo versus desplazamiento de la varilla de la bomba pero

calculadas en el fondo del pozo a partir de datos tomados en la superficie. Para

este cálculo uno de los métodos más usados es el de la solución de la ecuación

de onda de la varilla, método desarrollado por Gibbs en los años sesenta.

La acertada identificación de problemas de fondo es esencial en el bombeo

mecánico para lograr una producción óptima y reducir los costos de operación y

mantenimiento. Es necesario desarrollar y aplicar metodologías que permitan

identificar de forma rápida problemas que puedan afectar la operación. La

condición mecánica y desempeño del equipo de fondo (sarta de varillas, bomba,

válvulas, entre otros componentes) y las propiedades físicas del pozo, como

interferencia de gas y fugas en las bombas, pueden ser evaluadas utilizando

cartas dinagráficas.

Se presenta una metodología de análisis de fallas y condiciones de operación del

sistema de bombeo, que incluye el desarrollo de un software de análisis basado

en redes neuronales para identificar problemas en el sistema usando dinagrámas

de fondo.

El sistema desarrollado permitió identificar un conjunto de los problemas más

comunes con una alta precisión y es una herramienta que podría asistir a

ingenieros y personal de operaciones en los trabajos diarios en sistemas de

bombeo mecánico. Adicionalmente, fue desarrollada una funcionalidad básica

para identificar las cartas más cercanas de acuerdo a características estadísticas

y geométricas, la cual puede ser usada como punto de partida para desarrollar un

sistema inteligente para predecir potenciales fallas a futuro.

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Page 33: La Cinematica en Los Sistemas Artificiales de Produccion

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Ejemplo de Estado mecánico de un BM

TC 20“

J-55, 94 lb/ft.

41 m

TR 13 3/8”

J-55, 54.5 lb/ft.

154 m.

TR 7“

N-80, 29 lb/ft.

3647 m.

PT @ 3650 m.

3605-3611 m. (disparado)

TR 9 5/8”

J-55, 36 lb/ft.

1011 m.

Empacador HID FH 7”

2927-2924 m. (disparado

3581-3591 m. (re disparó disparado).

PI @ 3630 m

Zapata Guía c/asiento exp.

.

Camisa Desl. 2 7/8” 2964.41 m.

3525-3528 m. (disparado).

Tapón PSP 3592 m

3367-3375m. (disparado).

pescado de

t.f. + hta.3,350 m (T.F)

3023-3019m. (disparado).

3119-3122m.

3004-3008 m

2927-2924 m. (disparado

2922-2921 m. ponchera

2960 m.MFTV - CIEGO

1886 m.

FL SL

CNSR

3647 md

FORMACION PROFUNDIDAD

COLUMNA GEOLÓGICA REAL

PJSL AFLORA

2536 md

Bomba 25-175-RHBM-18-5-2

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Page 35: La Cinematica en Los Sistemas Artificiales de Produccion

35

Separadores

El término separadores, aplica a los recipientes empleados en las instalaciones de

producción, para separar gas, crudo y agua, proveniente de las líneas de pozos y

localizaciones. De acuerdo a su rango de aplicación, se denominan separadores

bifásicos (separación gas-liquido) y separadores trifásicos (gas-liquido-agua).

Encontramos también como definición que un separador es un dispositivo

mecánico usado en la separación de líquidos (agua, hidrocarburos, aminas, entre

otros) de los gases; de manera general, corresponde a un tambor metálico que

opera a una condición de presión establecida que optimice la separación de las

fases involucradas.

Los principios fundamentales considerados para realizar la separación física de

vapor, líquidos y sólidos son:

El momentum o cantidad de movimiento de la corriente,

La fuerza de gravedad,

La fuerza de flotación,

La fuerza de arrastre y

La coalescencia.

Todo proceso de separación puede emplear uno o más de estos principios, pero

siempre las fases de los fluidos deben ser inmiscibles y de diferentes densidades

para que ocurra la separación.

La separación normalmente es la operación inicial de procesamiento en cualquier

instalación de producción y el diseño inapropiado de este componente puede

atascar y reducir la capacidad de la instalación completa. Por esto es importante

conocer las condiciones del proceso y establecer las bases de diseño adecuados.

El propósito principal del proceso es separar los diversos componentes (crudo,

agua, gas y contaminantes), con el fin de optimizar el procesamiento y

comercialización de algunos de ellos (crudo y gas).

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Page 36: La Cinematica en Los Sistemas Artificiales de Produccion

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Funciones que debe cumplir un separador

Dentro de las funciones que debe cumplir un separador, tenemos las siguientes:

Permitir una primera separación entre los hidrocarburos, esencialmente

líquidos y gaseosos.

Refinar el proceso, mediante la recolección de partículas líquidas atrapadas

en la fase gaseosa.

Liberar parte de la fracción gaseosa que pueda permanecer en la fase líquida.

Descargar, por separado, las fases líquidas y gaseosas, para evitar que se

puedan volver a mezclar, parcial o totalmente.

Clasificación de los equipos de separación

La corriente de producción, proveniente de los pozos, es multifásica (agua, crudo

y gas) y la misma requiere de diferentes métodos de manejo, medición y

procesamiento. La separación de los fluidos se hace en los separadores los

cuales se clasifican:

De acuerdo a su configuración

En verticales,

Horizontales y

Esféricos

Según su función

en separadores de prueba y

separadores de producción general;

Por la presión de operación

En separadores de baja,

intermedia y

Alta presión

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De acuerdo al número de fases que pueden separar

en separadores bifásicos (gas-liquido) y

trifásicos ( gas-liquido-agua).

Separador horizontal

Separador vertical

Separador esférico

Deflector

Entrada

Salida del gas

Salida del

líquido

Extractor

de niebla

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Selección de los equipos y su aplicación

A continuación se indican algunas ventajas, desventajas y aplicaciones de los

principales tipos de separadores.

Separadores verticales:

Aplicaciones:

1. Cuando las corrientes de producción contienen arena y/o parafinas.

2. Espacio físico limitado en las áreas de producción y procesamiento.

3. Requerimiento de controles de nivel liquido sencillos.

4. Manejo de flujos volumétricos bajos, de las fases involucradas.

5. Manejo de relaciones gas-aceite muy bajas o muy altas.

Ventajas:

1. Estos equipos muestran una mayor versatilidad en comparación a cualquier otra

configuración.

2. El control de nivel de líquido puede llevarse a cabo de manera sencilla debido al

área transversal constante del equipo, así como también la instalación física de la

instrumentación asociada al control.

3. La configuración del equipo permite facilidades para su limpieza interna y drenaje

por el fondo.

4. Pueden manejar una mayor cantidad de arena, lodos y solidos orgánicos sin el

taponamiento del recipiente, en relación a cualquier otra configuración.

5. Menor tendencia al arrastre de las fases por acción de turbulencias y agitación

interna.

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6. El diámetro del equipo (en la zona superior) define su capacidad para el manejo

del flujo del gas y el flujo de crudo se maneja en la zona inferior o fondo del

recipiente.

7. Ocupa una menor área física en las instalaciones de producción y procesamiento.

Desventajas:

1. Equipos más costosos, en relación a los separadores horizontales de similar

capacidad

2. Requiere mayores diámetros para una capacidad de manejo de gas especifica,

por eso sus aplicaciones están relacionadas con corrientes de producción que

registren valores altos o bajos de Relación gas-aceite RGA, así como para

operaciones de despojamiento.

3. Se registran mayores dificultades para la ubicación del equipo sobre una base

para transportar o en labores de izamiento.

4. Mayores dificultades para llevar a cabo el mantenimiento de los instrumentos y

válvulas de seguridad, que se encuentren en el tope superior del equipo

(problemas de accesibilidad).

Separadores horizontales:

Aplicaciones:

1. Manejo de flujos volumétricos de gas y líquidos elevados.

2. Manejo de corrientes de producción que registren valores de RGA de altos a

medianos.

3. Manejo de crudos espumosos, o en su defecto, crudos con tendencia a la

formación de espumas.

4. Aquellas aplicaciones donde el equipo corresponda a un separador trifásico.

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Ventajas:

1. Más económicos en comparación con separadores verticales de capacidad

similar.

2. Requieren menores diámetros, con respecto a separadores verticales para la

misma capacidad de manejo de gas.

3. Muestran mayores facilidades para su montaje en skid y para su transporte e

izamiento.

4. No se registra un flujo en contracorriente en la zona de manejo de gas ( la

dirección del flujo de gas no se opone al drenaje de líquidos, proveniente del

extractor de neblina).

5. Registran una mayor área interfacial liquido-gas, para el tratamiento de las

dispersiones (gas-liquido ó espumas).

6. Poseen mayor capacidad volumétrica para el manejo de oleajes en la interface

gas-liquido (producto del flujo de gas).

7. Presentan mejor control de turbulencia con platos longitudinales.

Desventajas:

1. Solamente una parte del área transversal del equipo, está disponible para el

manejo de gas.

2. Ocupa una mayor área física, en comparación a los separadores verticales, en

instalaciones de producción y procesamiento.

3. El control de nivel de líquido corresponde a una variable crítica, las

determinaciones de volumen de líquido acumulado en el recipiente no son tan

sencillas debido al área variable.

4. Mayores dificultades para la limpieza del equipo (limpieza y remoción de la arena,

lodos y sólidos orgánicos precipitados, asociados a los fluidos de producción).

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Condiciones mecánicas de los separadores

Los separadores poseen cuatro secciones principales:

Separación inicial

Asentamiento por gravedad

Coalescencia

Recepción de líquidos

Secciones de un separador horizontal bifásico

Primera sección de separación: Es aquella en la cual ocurre la separación

inicial y en donde se separan esencialmente la fase liquida y la fase gaseosa (en

el caso de separadores bifásicos), debido al cambio de momentum. Puede

contener una boquilla de entrada que dirija el flujo tangencialmente o un deflector

de entrada para aprovechar los efectos inerciales de un cambio abrupto en la

dirección para separar la mayor cantidad posible de líquido de la corriente de gas.

El principal objetivo de esta sección es eliminar lo más rápido posible las gotas

más grandes de líquido de la corriente de gas, para reducir al mínimo la

turbulencia del gas y el retorno de las partículas liquidas en la segunda sección de

separación. En los recipientes verticales, se modifica la dirección del flujo de

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fluidos mediante una toma divergente para que la fuerza centrífuga elimine

grandes volúmenes de líquido; por otro lado, en recipientes horizontales y

esféricos, se lleva a cabo esta operación mediante la colocación de placas de

desviación o deflectoras.

Sección de las fuerzas gravitacionales: Es la parte libre del separador en la

cual, teóricamente el gas fluye a una velocidad relativamente baja y con poca

turbulencia; las partículas liquidas son separadas del flujo de gas debido a la

acción de la gravedad, mientras que las partículas liquidas de muy bajo diámetro

continuaran en la corriente de gas como arrastre. En esta sección se utiliza

únicamente la aceleración de la gravedad como mecanismo para inducir la

separación de las fases.

Su principal objetivo es eliminar las gotas de líquido más pequeñas. Esta acción

se lleva a cabo mediante la drástica reducción de la velocidad del gas, logrando el

asentamiento de las gotas de líquido por gravedad. La eficiencia de esta sección

dependerá de las propiedades del gas y el líquido, el tamaño de las gotas y el

grado de turbulencia. En algunas ocasiones en esta sección se emplean tabiques

y otros tipos de extractores de neblina, con el fin de controlar la formación de

espuma y la turbulencia.

Sección de coalescencia: Es la sección donde las partículas liquidas más

pequeñas colisionan mediante los internos para unirse entre sí y convertirse en

partículas de mayor tamaño para que puedan ser separadas posteriormente por

asentamiento gravitatorio.

Su principal objetivo es eliminar al máximo las gotas de líquido que aún

permanecen en la corriente de gas. La acción se lleva a cabo mediante la

acumulación de pequeñas gotas en una superficie, las cuales al formar gotas más

grandes caen a la sección de separación primaria.

Sección de acumulación de líquido: Es el espacio adoptado para manejar el

líquido decantado proveniente de las secciones anteriores. Se define un tiempo

de residencia de líquido dentro del recipiente que permita la eficiente separación

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de las burbujas de gas retenidas en el líquido (desgasificación). Esta sección

integra un volumen suficiente de almacenamiento y equipos de control de nivel de

líquido para evitar el sobrellenado del recipiente; así mismo necesita un volumen

mínimo de alimentación, en especial cuando el flujo es intermitente.

Separadores trifásicos

Son recipientes capaces de separar el gas y las dos fases de los líquidos

inmiscibles. Por lo general, resultan muy grandes porque se diseñan para

garantizar que ambas fases (agua y petróleo) salgan completamente libres una de

la otra (agua sin petróleo y petróleo sin agua). Estos separadores se emplean

para separar el agua que pueda estar presente en el crudo, con lo cual se reduce

la carga en el equipo de tratamiento del petróleo y se aumenta la capacidad de

transporte en las tuberías. También ayuda a mejorar la precisión de las

dimensiones del flujo.

Los aspectos básicos del diseño de separadores trifásicos son similares a los

anteriormente descritos. A pesar de eso, deben agregarse los cálculos de las

tasas de asentamiento líquido-líquido, así como los medios para remover el agua.

El tiempo de retención en este tipo de separador debe ser lo suficientemente

grande para hacer posible la separación del crudo del agua y viceversa.

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En el separador trifásico horizontal representado en la figura anterior la

separación de la producción comienza cuando los flujos del pozo ingresan de

forma horizontal a un recipiente y golpean una serie de placas perpendiculares.

Esto hace que el líquido caiga al fondo del recipiente, mientras que el gas (rojo)

se eleva hacia la parte superior. La gravedad separa los líquidos en petróleo

(marrón) y agua (azul). Las fases de gas, petróleo y agua se miden

individualmente a medida que salen de la unidad, a través de líneas de flujo de

salida separadas. Los medidores mecánicos miden los fluidos; un medidor de

orificio mide el gas. Ambos dispositivos requieren recalibración periódica.

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Aplicación de la dinámica en el bombeo mecánico

Marco Referencial:

Dinámica de Fluidos

La dinámica de fluidos estudia los fluidos en movimiento y es una de las ramas más

complejas de la mecánica. Aunque cada gota de fluido cumple con las leyes del

movimiento de Newton las ecuaciones que describen el movimiento del fluido

pueden ser extremadamente complejas. En muchos casos prácticos, sin embargo el

comportamiento del fluido se puede representar por modelos ideales sencillos que

permiten un análisis detallado. En un principio vamos a trabajar con lo que

llamaremos fluido ideal, es decir un fluido que es incompresible yque no tiene

rozamiento interno o viscosidad.

• La hipótesis de incompresibilidad es un suposición razonable para líquidos pero

no para los gases. Un gas puede tratarse como incompresible si su movimiento

es tal que las diferencias de presión que aparecen no son demasiado grandes.

• El rozamiento interno en un fluido da lugar a esfuerzos cortantes cuando dos

capas adyacentes se mueven la una sobre la otra o cuando el fluido se mueve

por tubos o se encuentra a un obstáculo. En algunos casos estos esfuerzos son

despreciables si se comparan con fuerzas gravitatorias o con la originadas por

diferencias de presión.

La trayectoria descrita por un elemento de fluido en movimiento se llama línea de

flujo. La velocidad del elemento varía en magnitud y dirección a lo largo de su línea

de flujo. Si cada elemento que pasa por un punto dado sigue la misma línea de flujo

que los elementos precedentes se dice que el flujo es estable o estacionario. Un flujo

puede empezar no estacionario y hacerse estacionario con el tiempo. En un flujo

estacionario la velocidad en cada punto del espacio permanece constante en el

tiempo aunque la velocidad de la partícula puede cambiar al moverse de un punto a

otro.

La línea de corriente: curva, cuya tangente en un punto cualquiera tiene la dirección

de la velocidad del fluido en ese punto. En el régimen estacionario las líneas de

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corriente coinciden con las líneas de flujo. Si dibujamos todas las líneas de corriente

que pasan por el contorno de un elemento del fluido de área S (ver dibujo) estas

líneas rodean un tubo denominado tubo de flujo o tubo de corriente. En virtud de la

definición de línea de corriente el fluido no puede atravesar las paredes de un tubo

de flujo y en régimen estacionario no puede haber mezcla de fluidos de dos tubos

diferentes.

Se llama flujo laminar al tipo de movimiento de un fluido cuando éste es

perfectamente ordenado, estratificado, suave, de manera que el fluido se mueve en

láminas paralelas sin entremezclarse. Las capas adyacentes del fluido se deslizan

suavemente entre sí. El mecanismo de transporte es exclusivamente molecular. Se

dice que este flujo es aerodinámico. Ocurre a velocidades relativamente bajas o

viscosidades altas como veremos. Se llama flujo turbulento cuando se hace más

irregular, caótico e impredecible, las partículas se mueven desordenadamente y las

trayectorias de las partículas se encuentran formando pequeños remolinos

aperiódicos.

Aparece a velocidades altas o cuando aparecen obstáculos abruptos en el

movimiento del fluido.

Dinámica de balanceo

En una BIMBA el motor mediante la reducción de engranes hace girar las

manivelas y que a su vez mueven el balancín.

El peso de la sarta de varillas, la sarta y la columna de fluidos desequilibran la

fuerza necesaria para el movimiento reciprocante, es decir, se requiere mucha

fuerza para levantar el aparejo, y solo de la gravedad para bajarlo.

Para disminuir este esfuerzo el peso del aparejo se equilibra o balancea con

masas de acero (contrapesos), en el caso de las BIMBA y de la UBH, con la

fuerza que proporciona el nitrógeno a presión.

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Una vez balanceado, solo es necesaria poca fuerza para subir y bajar la bomba

en el fondo, esto reduce por mucho el consumo de energía necesaria.

Referencias geográficas

El campo Tupilco se localiza en el Estado de Tabasco, a 29 kilómetros,

aproximadamente, al oeste de la ciudad de Comalcalco. Geológicamente se ubica

dentro de las Cuencas Terciarias del Sureste, forma parte de una tendencia

estructural en la que se encuentran también los campos Santuario, El Golpe y

Castarrical. Geográficamente se localiza en los 18° 15’ latitud norte y 93° 29’

longitud oeste del Meridiano de Greenwich.

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Problema:

El pozo Tupilco 203 tiene un sistema de producción con Bombeo Mecánico. El

diámetro del émbolo es de 1 ½ pulg. y tiene una carrera efectiva de 110 pulg. El

ritmo de producción se ha mantenido constante durante la vida productiva del

pozo, con una velocidad de bombeo de 11 spm, teniéndose una producción en

superficie de 240 bpd de gasto líquido.

Dentro del mismo campo petrolero se tiene al Tupilco 83, el cual ha dejado de ser

fluyente debido a la baja de presión que existe en la formación que producia la

cual era de 130 km/cm2.

Ya se tomaron todos los registros necesarios y se definió meter el mismo sistema

artificial y con los mismas características que tiene el Tupilco 203; solo que la

carrera del émbolo será de 144 pulg. a una velocidad de bombeo de 9 spm.

El ingeniero de productividad necesita calcular el gasto de líquido que tendrá el

Tupilco 83, para asignarle una cuota de producción y con ello justifique la

rentabilidad y que el activo de producción le autorice un equipo similar al Tupilco

203.

Solución:

1. Debido a que se tiene velocidad y distancia constante en un sistema cíclico en el

Tupilco 203, calcularemos primeramente cuál es el desplazamiento de líquido

“teórico” de la bomba, con la fórmula:

[

]

Donde:

PD = Desplazamiento teórico de la bomba

AP = Área del émbolo

SP = Carrera efectiva del émbolo

N = Velocidad de bombeo

2. Habiendo calculado el Gasto teórico y como conocemos el Gasto real en

superficie, podemos calcular la eficiencia de la bomba con la fórmula:

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Donde:

Ev = Eficiencia volumétrica de la bomba

q = Gasto de producción en superficie

3. Ahora haremos el mismo cálculo del paso #1 para los datos del Tupilco 83. Es

decir, obtendremos el desplazamiento “Teórico” de la bomba en este pozo.

4. Finalmente calcularemos el gasto de líquido real que tendrá el Tupilco 83 usando

el gasto “teórico” calculado en el paso anterior y la eficiencia volumétrica de la

bomba que obtuvimos en el paso 2.

Cálculo:

Paso 1. Datos:

dp = 1 ½ pulg

Sp = 110 pulg

N = 11 spm

q = 240 bpd

[

]

Paso 2. Datos:

q = 240 bpd

PD = 317 bpd

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Paso 3. Datos:

dp = 1 ½ pulg

Sp = 114 pulg

N = 9 spm

Paso 4. Datos:

PD = 340 bpd

Respuesta: El pozo Tupilco 83 producirá 258 bpd de líquido.

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Conclusión

La aplicación del bombeo mecánico, como método de producción de fluidos

constituye un factor relevante dentro de la industria petrolera. Cuando los

yacimientos han declinado su presión a tal punto que no producen de manera

natural, habrá un efecto causado por las presiones capilares que pueden hacer

que un cierto volumen de fluido se eleve a una cierta profundidad del pozo, y es

en este momento cuando la utilización de las unidad de bombeo mecánico que

este en uso, tiene la función de terminar de levantar esa columna de fluidos que

se elevó hasta cierta profundidad del pozo.

El uso de cada una de las unidades de superficies (Balancín) como método de

recuperación secundaria, debe depender de ciertos parámetros a evaluar. Estos

parámetros son la productividad que tenga el equipo de manejar la producción

disponible y de soportar las cargas generadas por los fluidos y equipos de

bombeo del pozo, así como también los niveles de profundidad a los que estarán

sometidos y en los cuales influye los esfuerzos de tensión, elongación y peso. El

objetivo principal siempre es recuperar la mayor cantidad de hidrocarburos de la

formación, de acuerdo al programa de producción, la demanda y la capacidad

instalada.

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Bibliografía

Diseño Conceptual De Separadores. Marcías J. Martínez. Ingenieros

Consultores, S.R.L., Maracaibo-Venezuela

Bombeo Mecánico, Optimización, Diagnóstico Y Operación. Ing. Héctor

Partidas. 2003. San Tomé Edo. Anzoaregui - Venezuela

Pérdida De Carga En Bombas Mecánicas: Eduardo Dottore & Eduardo

Bausela. Bolland & Cía.

La Producción de petróleo en yacimientos no convencionales. Mario

Ottuich, Federico García y Roberto Grande. Pan American Energy LLC

52