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BOMBEO MECANICO
1. Concepto definición El bombeo mecánico es el primer sistema artificial de producción que fue implementado en la industria petrolera y por consiguiente es el más usado en el mundo El bombeo mecánico opera eficientemente sobre un amplio rango de características de producción de pozo, este sistema es considerado para poder producir volúmenes moderados para profundidades someras y volúmenes pequeños para profundidades intermedias. Si los fluidos del pozo no contienen ácido sulfúrico, o si se usan varillas de succión especiales, es posible levantar 1,000 bpd desde aproximadamente 14,000 pies de profundidad. Si los fluidos del pozo contienen ácido sulfúrico, el sistema de bombeo mecánico puede levantar 1,000 bpd desde 4,000 pies y 200 bpd desde 10,000 pies de profundidad. La mayoría de las partes del sistema de BM están certificadas por estándares internacionales, los cuales han sido establecidos por el American Petroleum Institute (API). 2. Aplicación del método de levantamiento artificial (parámetros)
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 cabillas. 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 cabillas
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.
3. Ventajas desventajas 3.1. Ventajas Diseño simple. Baja inversión. Profundidades someras a intermedias (7,800 pies). Se puede adaptar a pozos con una desviación moderada. Permite producir con niveles de fluidos bajos. Es adaptable a pozos con problemas de corrosión e incrustaciones. 3.2. Desventajas Capacidad para manejar arena limitada. Parafina y sarro interfieren con la operación eficiente de estos sistemas. Se corre el riesgo que el prensaestopas de la varilla pulida se salga de su lugar. 4. Descripción general del funcionamiento del equipo El sistema de bombeo mecánico tiene como objetico elevar los fluidos a la superficie cuando el pozo ha dejado de fluir por la presión natural del yacimiento con un mínimo de: Torsión. Carga en la varilla pulida. Rango de carga en las varillas. Requerimientos de potencia del motor principal. Costos de combustible, instalación y mantenimiento de la unidad. Fallas de varillas. Adicionalmente, el Sistema de Bombeo Mecánico debe de ser resistente, de larga vida, eficiente y barato de transportar; silencioso, no contaminante, y seguro de instalar y de operar. Los componentes generales son: La Unidad de Bombeo Mecánico (UBM). Mecanismos superficiales. Sarta de varillas de succión. Bomba superficial. Motor principal. Unidad de transmisión de potencia o reductor de velocidad. Tubería de producción 5. Equipo superficial y sub superficial 5.1. Equipo superficial
BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE
1. Concepto definición El BES tiene como función levantar el fluido desde el yacimiento hasta la superficie, a través de fuerzas centrifugas que se originan en un equipo rotatorio que incluye un impulsor unido a un difusor, un eje, lo cual permite que el fluido ascienda a través de las etapas de los impulsores y llegue a la presión requerida hasta la estación recolectora. El sistema BES posee una bomba de subsuelo que no es más que una turbo maquina combinada (radial-axial) que se acciona a través de un motor eléctrico instalado en el fondo. La electricidad es suministrada al motor a través de un cable el cual esta especialmente diseñado para resistir las rigurosas condiciones de generación presentes dentro del pozo. Este sistema posee dispositivos para garantizar el enfriamiento apropiado del motor, sellos para que no exista contaminación y además permiten la expansión térmica que experimenta el aceite interno del motor. Este sistema de producción se caracteriza por su capacidad de producir volúmenes considerables de fluidos desde grandes profundidades. El rango de capacidad de los equipos varía desde 200 – 60000 BPD y con profundidades de bombeo de hasta 15000 pies. 2. Aplicación del método de levantamiento artificial (parámetros) La aplicación del sistema artificial de bombeo electrosumergible requiere del conocimiento y comprensión de la parte eléctrica y electrónica, con la finalidad de analizarlo y enfocarlo, el bombeo electrosumergible como un sistema integral en donde todos los parámetros del yacimiento-pozo-equipo BES de fondo, equipo BES de superficie están íntimamente relacionados y correlacionados. La estrecha coordinación técnica y la buena comunicación del personal del área de electricidad – electrónica con el personal del área de Ingeniería de Petróleos (Operaciones – Producción) es uno de los factores preponderantes y de vital importancia para optimizar el sistema y obtener largos tiempos de vida útil de los equipos BES. Básicamente el bombeo electrosumergible está conformado por una bomba centrífuga multi- etapa manejada por un motor eléctrico, ya que esta crea una cantidad relativa de presión constante que incrementa el levantamiento del fluido hacia la superficie, y la cantidad de fluido que pasa a través de la bomba puede variar dependiendo de la presión sostenida en el sistema. La parte técnica del trabajo se ha llevado a cabo en la República del Ecuador, Región Amazónica en las provincias de Orellana y Sucumbíos donde está ubicado el Campo P, que corresponde al Bloque-15, actualmente pertenece al estado ecuatoriano UAOT Bloque-15 / Petroecuador 3. Ventajas desventajas
3.1. Ventajas Es flexible para trabajar en un amplio rango de tazas de flujo Puede manejar altas tazas de flujo y altos cortes de agua No tiene partes móviles en superficie Es de bajo impacto ambiental Se puede automatizar fácilmente Se aplica a pozos desviados y horizontales 3.2. Desventajas Desgaste de componentes de la bomba por solidos abrasivos Posible taponamiento por solidos en su suspensión Limitación en manejo de gas Limitado a trabajar con temperaturas menores de 500 F Alto costo de inversión inicial Requiere de taladro para cambiar la bomba
4. Descripción general del funcionamiento del equipo El bombeo electrosumergible saca el fluido de la formación a la superficie mediante la acción rotacional de una bomba centrífuga de múltiples etapas sumergidas en el pozo y accionada por energía eléctrica que es suministrada desde superficie. Este método de levantamiento es considerado efectivo y económico para producir grandes cantidades de flujo a mediana y grandes profundidades, y variadas condiciones de pozos. 5. Equipo superficial y sub superficial 5.1. Equipo superficial Banco de Transformación Eléctrica: Es aquel que esta constituido por transformadores que cambian el voltaje primario de la línea eléctrica por el voltaje requerido para el motor. Este componente se utiliza para elevar el voltaje de la línea al voltaje requerido en la superficie para alimentar al motor en el fondo del pozo; algunos están equipados con interruptores "taps" que les dan mayor flexibilidad de operación. Se puede utilizar un solo transformador trifásico o un conjunto de tres transformadores monofásicos. Tablero de control: Es el componente desde el que se gobierna la operación del aparejo de producción en el fondo del pozo. Dependiendo de la calidad de control que se desea tener, se seleccionan los dispositivos que sean necesarios para integrarlos al tablero. Este puede ser sumamente sencillo y
Válvula de drenaje Al utilizar válvula de retención debe utilizarse una válvula de drenaje una junta por encima de está, como factor de seguridad para cuando se requiera circular el pozo del anular a la tubería de producción. Se coloca de una a tres lingadas por arriba de la válvula de contra presión. Su función es establecer comunicación entre el espacio anular y la tubería de producción, con el propósito de que ésta se vacíe cuando se extrae el aparejo del pozo. Para operarla, se deja caer una barra de acero desde la superficie por la tubería de producción; la barra rompe un perno y deja abierto un orificio de comunicación con el espacio anular. Controlador de velocidad variable Este dispositivo puede ser considerado como equipo accesorio u opcional, únicamente bajo ciertas circunstancias que impone el mismo pozo. Eventualmente la información disponible para efectuar un diseño no es del todo confiable y como consecuencia se obtiene una instalación que no opera adecuadamente; anteriormente la alternativa sería rediseñar e instalar un nuevo aparejo, debido a que el sistema de bombeo eléctrico trabaja a velocidad constante para un mismo ciclaje. En otros casos, algunos pozos son dinámicos en cuánto a parámetros de presión de fondo, producción, relación gas-aceite y otros para los cuales no es recomendable la operación de un aparejo con velocidad constante. Lo anteriormente expuesto limita la aplicación del sistema a pozos estables donde el número de etapas de la bomba, sus dimensiones y velocidad podrían ser constantes. El controlador de velocidad variable permite alterar la frecuencia del voltaje que alimenta al motor y por lo tanto modificar su velocidad. El rango de ajuste de la frecuencia es de 30 a 90 Hz, lo que implica su amplio rango de velocidades y por lo tanto de gastos que es posible manejar. Una alta frecuencia incrementa la velocidad y el gasto; una baja frecuencia, los disminuye. Centralizadores Como su nombre lo indica, se utilizan para centrar el motor, la bomba y el cable durante la instalación. Se utilizan en pozos ligeramente desviados, para mantener el motor centrado y así permitir un enfriamiento adecuado. También evitan que el cable se dañe por roce con el revestidor, a medida que es bajado en el pozo. Al utilizar centralizadores se debe tener cuidado de que estos no giren o muevan hacia arriba o hacia abajo la tubería de producción
Bandas de Cable También se denominan flejes, se utilizan para fijar el cable de potencia a la tubería de producción durante la instalación, y el cable de extensión del motor al equipo. Las bandas se fabrican de tres materiales distintos: Bandas de acero negro, se utilizan en pozos donde no exista corrosión. Bandas de acero inoxidable, se usan en pozos moderadamente corrosivos. Bandas de monel, se usan en ambientes corrosivos. Otros accesorios pueden ser los sensores de presión y de temperatura de fondo, cajas protectores para transporte del equipo, etc. La integración de todos los componentes descritos es indispensable, ya que cada uno ejecuta una función esencial en el sistema, para obtener en la superficie el gasto de líquido deseado, manteniendo la presión necesaria en la boca del pozo. 5.2. Equipo de sub superficial Son aquellas piezas o componentes que operan instalados en el subsuelo. Las compañías de bombeo electrosumergible se especializan en la fabricación de estos equipos, mientras que los componentes de los otros dos grupos son considerados misceláneos. El conjunto de equipos de subsuelo se encuentra constituido por la bomba centrifuga, la sección de entrada estándar o el separador de gas, la sección de sello o protector, el motor eléctrico. Sensor de Fondo El sensor de presión es un equipo que se coloca acoplado en la parte final del motor. Está constituido por circuitos que permitan enviar señales a superficie registradas mediante un instrumento instalado en controlador, convirtiendo estas, en señales de presión a la profundidad de operación de la bomba. Cuando se utiliza un variador de frecuencia, la información del sensor puede ser alimentada a un controlador, para mantener una presión de fondo determinada, mediante el cambio de la velocidad de la bomba. Este sistema está compuesto por una unidad de lectura de superficie, un dispositivo sensor de presión y/o un instrumento sensor de temperatura colocado en la tubería de producción. El sensor de fondo está conectado a la unidad de lectura de superficie, a través de los bobinados del motor y el cable de potencia.
Este componente también llamado Sección sellante ver Figura 5, se localiza entre el motor y la bomba: está diseñado principalmente para igualar la presión del fluido del motor y la presión externa del fluido del pozo a la profundidad de colocación del aparejo. Las funciones básicas de este equipo son: Permitir la igualación de presión entre el motor y el anular. Absorber la carga axial desarrollada por la bomba a través del cojinete de empuje, impidiendo que estas se reflejen en el motor eléctrico. Prevenir la entrada de fluido del pozo hacia el motor. Proveer al motor de un depósito de aceite para compensar la expansión y contracción del fluido lubricante, durante los arranques y paradas del equipo eléctrico. Transmitir el torque desarrollado por el motor hacia la bomba, a través del acoplamiento de los ejes. Sección Succión: El siguiente componente a considerar es la succión o intake. Esta es la puerta de acceso de los fluidos del pozo hacia la bomba, para que esta pueda desplazarlos hasta la superficie. Existen dos tipos básicos de succiones o intakes de bombas: Las succiones estándar Los separadores de Gas Las succiones estándar solamente cumplen con las funciones de permitir el ingreso de los fluidos del pozo a la bomba y transmitir el movimiento del eje en el extremo del sello al eje de la bomba. Separador de Gas: Los separadores de gas, además de permitir el ingreso de fluidos al interior de la bomba, tiene la finalidad de eliminar la mayor cantidad del gas en solución contenido en estos fluidos. Su uso es opcional y se emplea cuando se prevé alta RGP. El separador de gas (Figura 4) es un componente opcional del aparejo construido integralmente con la bomba, normalmente se coloca entre ésta y el protector. Sirve como succión o entrada de fluidos a la bomba y desvía el gas libre de la succión hacia el espacio anular. El uso del separador de gas permite una operación de bombeo más eficiente en pozos gasificados, ya que reduce los efectos de disminución de capacidad de carga en las
curvas de comportamiento, evita la cavitación a altos gastos, y evita las fluctuaciones cíclicas de carga en el motor producidas por la severa interferencia de gas. Existen dos tipos de separadores: Convencional, y Centrífugo., donde su operación consiste en invertir el sentido del flujo del líquido, lo que permite que el gas libre continúe su trayectoria ascendente hacia el espacio anular. Su aplicación es recomendable en pozos donde a la profundidad de colocación del aparejo, las cantidades de gas libre no son muy grandes. El separador centrífugo, que trabaja en la siguiente forma: en sus orificios de entrada, recibe la mezcla de líquido y gas libre que pasa a través de una etapa de succión neta positiva, la cual imprime fuerza centrífuga a los fluidos; por diferencia de densidades el líquido va hacia las paredes internas del separador y el gas permanece en el centro. Una aletas guías convierten la dirección tangencial del flujo, en dirección axial; entonces el líquido y gas se mueven hacia arriba, pasan a través de un difusor que conduce a los líquidos a la succión de la bomba y desvía al gas hacia los orificios de ventilación, donde el gas libre va al espacio anular por fuera de la turbina de producción. Bomba Centrífuga Sumergible Es de tipo centrifugo-multicapas, cada etapa consiste en un impulsor rotativo y un difusor fijo. El número de etapas determina la capacidad de levantamiento y la potencia requerida para ello. El movimiento rotativo del impulsor imparte un movimiento tangencial al fluido que pasa a través de la bomba, creando la fuerza centrifuga que impulsa al fluido en forma radial, es decir, el fluido viaja a través del impulsor en la resultante del movimiento radial y tangencial, generando al fluido verdadera dirección y sentido de movimiento. Su función básica es imprimir a los fluidos del pozo, el incremento de presión necesario para hacer llegar a la superficie, el gasto requerido con presión suficiente en la cabeza del pozo. BIBLIOGRAFIA: http://saber.ucv.ve/bitstream/123456789/2411/1/T.E.G.%20OPTIMIZACI%C3%93N %20UTILIZANDO%20MODELAJE%20DEL%20BOMBEO %20ELECTROSUMERGIBLE.pdf https://www.monografias.com/trabajos63/bombeo-electrosumergible/bombeo- electrosumergible2.shtml#xcompon
