BOMBEO HIDRÁULICO (BH)

Un sistema artificial de producción por bombeo hidráulico (ver figura 3.14) es aquel que genera y transmite energía al fondo del pozo mediante un flujo bajo presión que fluye desde la superficie y a través de una tubería de inyección, hasta una unidad de protección subsuperficial colocada a cierta profundidad dentro del pozo. El fluido inyectado bajo presión se le denomina fluido motriz y puede tratarse de agua o aceite.

La unidad de producción subsuperficial o bomba de fondo accionada por el fluido actúa como un transformador que convierte la energía potencial del fluido motriz en una caja de presión estática, la cual es transmitida a los fluidos producidos para ser llevados a la superficie.

De manera general el bombeo hidráulico puede instalarse en tubulares de pequeño diámetro (hasta 2-3/8”) y con tubería flexible (1-1/4”), en pozos horizontales o altamente desviados y/o de diámetro reducido.

SISTEMAS ARTIFICIALES DE PRODUCCIÓN PARA CRUDOS PESADOS

Los dos tipos de bombeo hidráulico existentes son:

• El tipo pistón o convencional

• El tipo Jet

El tipo pistón, que es la forma más común de bombeo en cuanto al tipo de bomba se refiera, es mostrado en la figura 3.15. Éste consiste de un juego de pistones reciprocantes acoplados entre sí, uno superior denominado “pistón motriz” y que es accionado por el fluido motriz al tiempo que el pistón inferior denominado “pistón de producción”, bombea los fluidos del pozo hacia la superficie.

Para el desempeño óptimo del bombeo hidráulico tipo pistón, se recomienda aplicarlo a: crudos pesados (8.5 [°API]) hasta ligeros (40 [°API]), pozos con una producción que oscila entre 100 y 10,000 [bpd] y con relación gas – aceite menor a 2000 [PCN/BN].

Figura 3.15 Mecanismo del Bombeo Hidráulico tipo pistón o convencional, (levantamiento artificial, next 2007).

El otro tipo de bombeo hidráulico que ha llegado a ser aun más popular es el bombeo tipo jet (ver figura 3.16), el cual se realiza cuando el fluido motriz pasa por los elementos estáticos que constituyen la bomba subsuperficial, succiona los fluidos del yacimiento. Los dos elementos básicos de esta bomba son la boquilla y la garganta.

En la ruta del fluido motriz existe una sección donde se incrementa su velocidad, con lo cual se produce una zona de baja presión, lo cual permite succionar el fluido de producción dentro de la corriente. El principio se basa en un intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido motriz y el fluido a producir. Después que se mezclan los dos

SISTEMAS ARTIFICIALES DE PRODUCCIÓN PARA CRUDOS PESADOS

fluidos, ambos son conducidos a una zona de menor velocidad, donde se incrementa la presión, de acuerdo a lo requerido para alcanzar la presión de descarga. Este esquema, en el cual los fluidos de potencia y producción se mezclan, se denomina esquema abierto.

Figura 3.16 Mecanismo del Bombeo Hidráulico tipo jet, (levantamiento artificial, next 2007).

El transporte del fluido motriz desde la superficie puede hacerse a través de la tubería de producción, en cuyo caso el retorno del fluido motriz mezclado con la producción se realiza a través del espacio anular, o bien se inyecta a través del espacio anular en cuyo caso la producción se maneja por dentro de la tubería de producción. El primer esquema es el más común, pues permite manejar el retorno de fluidos, la cual tiene más gasto, pues incluye el gasto del fluido motriz más el gasto producido por el yacimiento, a través del anular, el cual tiene mayor área de flujo.

En superficie se emplean bombas reciprocantes o centrífugas, para suministrar el fluido motriz a altas presiones requeridas para este tipo de bombeo. La eficiencia mecánica de este sistema es la menor dentro de los sistemas que utilizan bombas de fondo de pozo. El BHJ es un método versátil cuya aplicación está limitada principalmente por la disponibilidad de presión en superficie y la presencia de gas libre en la succión de la bomba. La limitación de la presión de operación en superficie es debida al riesgo que implica el uso de líneas de alta presión y potenciales problemas de contaminación ambiental. Los diseños están orientados a trabajar con una presión de operación en superficie máxima de 4000 [lb/pg2].

Generalmente se limita la cantidad de gas libre en la entrada de la bomba sub - superficial por debajo de 20 [%]. Aunque existe una terminación con una tubería adicional para manejo del gas libre separado en fondo, este esquema es más complicado y no ha sido probado ampliamente.

Para el desempeño óptimo del bombeo hidráulico tipo jet, se recomienda aplicarlo a: crudos pesados (8.5 [°API]) hasta ligeros (40 [°API]), pozos con una producción que oscila entre 100 y 15,000 [bpd] y alta relación gas - aceite.

III.VII.I COMPONENTES DE UNA INSTALACIÓN DE BOMBEO HIDRÁULICO

Una instalación de un sistema artificial de producción por bombeo hidráulico consta de los siguientes elementos básicos.

Tanque para fluido motriz: permite tratar y almacenar adecuadamente el fluido motriz

antes de ser succionado por la bomba de la unidad de potencia superficial. Aquí es donde regresa el fluido motriz utilizado (si es aceite) y los fluidos del pozo.

Unidad de potencia superficial: es la fuente central de potencia del bombeo hidráulico.

Proporciona la potencia requerida (alta presión) por el sistema para inyectar el fluido motriz y operar una o varias unidades de producción superficiales. Esta unidad está constituida por una bomba accionada por un motor.

Múltiple de distribución: el fluido puede ser dirigido a un múltiple de distribución que

puede ser instalado a cualquier distancia desde la unidad de potencia superficial. Este múltiple se encarga de distribuir y controlar la cantidad de fluido motriz proveniente de la bomba superficial y con dirección hacia las cabezas de pozo mediante os dispositivos con que cuenta, como son: medidores de flujo y válvulas reguladoras de presión.

Válvula de control de la cabeza del pozo: este dispositivo controla la dirección del fluido

así como el volumen proveniente del múltiple de distribución.

Bomba de fondo o unidad de producción sub - superficial: actúa como un transformador

de energía que convierte la energía potencial del fluido motriz en una carga de presión estática suficiente pare elevar los fluidos producidos hacia la superficie.

III.VIII ALGUNOS PROBLEMAS PRESENTES EN LOS SISTEMAS ARTIFICIALES DE