4. Análisis y evaluación del Bombeo Hidráulico – Tipo Jet en la producción del
4.5 Problemas frecuentes presentes en la operaciones con Bombeo Hidráulico –
4.5.2 Análisis de problemas en la Unidad de Bombeo (MTU) –
4.5.2.1 Situación: Apagado del sistema; fuga de fluido motriz en Bomba
Tabla Nº 8
Bomba Quíntuplex National Oilwell® 300Q-5H - Características
Potencia entregada Potencia entregada Amortiguador de pulsaciones
Embolo
350 HP @ 1800 rpm.
4000 psi Succión y descarga. 1 7/8” con 5” de carrera.
Fuente: Sertecpet
4.5.2.2 ANÁLISIS DE LA EMPRESA FABRICANTE
Una vez detectada la fuga en la bomba quíntuplex, se determinó que la causa de que el sistema se haya apagado fue la baja succión y descarga de esta bomba. Lo que se concluyó después de desarmar la bomba que uno de los tres émbolos no estaba funcionando correctamente, por encontrarse atascado debido a la ruptura de sus pasadores.
4.5.2.3 ANÁLISIS DEL AUTOR.
Efectivamente hubo fugas y por lo tanto problemas en el sistema debido al mal funcionamiento de la bomba quíntuplex ya que de esta depende en gran medida la presión de inyección o desplazamiento del fluido que ingresa al pozo y por ende a la Bomba Jet en subsuelo. Como hubo una baja presión de inyección nos indicó que la bomba entró en cavitación por succión anormal (escasez de fluido), lo cual desembocó en un apagado del sistema por presión baja. En este caso para cambiar los émbolos y pasadores se realizó los siguientes pasos:
Se apagó el motor y despresurizó el sistema, tanto en el lado de baja como de alta presión, evitando contaminar la plataforma.
Con 2 llaves de tubo numero 36 se desconectó del plunger (Pasador) de 1 7/8” del embolo intermedio.
Con un dado de 2 3/16” se aflojó las 4 tuercas del retenedor del stuffing Box (Caja de relleno) y se retiró la misma.
Se realizó el cambio de Embolo y Pasadores
El ajuste de las tuercas que sostienen el stuffing Box se torquearon a 500 +- 50 lb.
4.5.3 ANÁLISIS DE PROBLEMAS EN LA UNIDAD DE BOMBEO (MTU) – SERTECPET - CAMBIO DE ASIENTOS Y BOLAS POR CAÍDA DE PRESIÓN EN LA INYECCIÓN.
4.5.3.1 SITUACIÓN: CAMBIO DE ASIENTOS Y BOLAS EN BOMBA QUÍNTUPLEX.
4.5.3.2 ANÁLISIS DE LA EMPRESA FABRICANTE.
Una vez que se constató la disminución de la presión de inyección, y después que se dejó pasar un tiempo la bomba quíntuplex no incrementó esta presión, se determinó la necesidad de realizar un cambio de asientos y bolas en la bomba quíntuplexporque no estaba funcionando correctamente.
4.5.3.3 ANÁLISIS DEL AUTOR.
Previamente al cambio de asientos y bolas fue importante descartar posibles causas de daños en la Bomba Jet, tubería de completación y falta de fluido motriz. Una vez que se efectuaron estas comprobaciones, para proceder al cambio de estas partes se siguió los siguientes pasos:
Se apagó el motor y despresurizó el sistema.
Con una llave de pico Número 24 se aflojó las 5 tapas coberteras de los cilindros
Se retiró el retenedor de las canastillas, Resorte, las bolas, canastillas, el asiento y sello de las canastillas. De igual forma para la otra canastilla.
Se limpió completamente el cilindro para inspeccionar que no hubiera rayaduras, ni principio de corte de fluido.
Una vez que se cambió las bolas y los asientos se armó las partes tomando en cuenta que por cada cilindro van 3 cellos, 2 canastillas, 2 asientos, 2 bolas, 2 resortes y 1 retenedor.
4.5.4 ANÁLISIS DEL INCREMENTO EN EL FLUIDO MOTRIZ / SIN INCREMENTO DE LA VELOCIDAD DE CIRCULACIÓN.
4.5.4.1 SITUACIÓN: NO HAY BUENA CIRCULACIÓN DEL FLUIDO
INYECTADO
4.5.4.2 ANÁLISIS DE LA EMPRESA FABRICANTE.
Se determinó taponamiento o daños físicos en la garganta de la Bomba Jet en el subsuelo y de la válvula de pie.
4.5.4.3 ANÁLISIS DEL AUTOR.
Si el ritmo de la bomba no sube, aunque se inyecte mucho más fluido motriz al pozo, primero hay que asegurarse que la bomba múltiplex y la presión de succión de la bomba estén bien. Como se observó que estaba funcionando normalmente esta baja velocidad de circulación se da por taponamiento con la acumulación de parafina en la Bomba Jet (Garganta) o en la tubería de producción.
4.5.5 ANÁLISIS DEL INCREMENTO EN LA PRESIÓN DE OPERACIÓN - BOMBA JET PRODUCE.
4.5.5.2 ANÁLISIS DE LA EMPRESA FABRICANTE.
Luego de observar los síntomas de los fluidos producidos se determinó que el aumento gradual de la presión de operación se debió principalmente a que el nivel del fluido de producción cayó gradualmente, y el porcentaje de agua (BSW) se incrementó gradualmente. Para lo cual se sacó la bomba para la revisión de boquilla, válvulas, y luego se incremento gradualmente la presión de inyección de la bomba con el objetivo de limpiar cualquier obstrucción que haya en la línea de producción y sacar el incremento del agua.
4.5.5.3 ANÁLISIS DEL AUTOR.
Las causas antes mencionadas son las más indicadas pero también este incremento de la presión pudo haberse dado en gran medida por un taponamiento de la tubería de producción, de inyección o de la bomba; la razón más probable tendría que haber sido la acumulación paulatina de parafina en las paredes de dichas partes mencionadas. Pero no se consideró de gran importancia esta causa ya que el petróleo producido era de una densidad API (American Petroleum Instituto) = 35º, lo que indica que no posee en su composición una cantidad importante de parafina.
4.5.6 ANÁLISIS DEL INCREMENTO EN LA PRESIÓN DE OPERACIÓN
4.5.6.2 ANÁLISIS DE LA EMPRESA FABRICANTE.
Después de sacar la bomba se determinó que la bomba (boquilla) se encontraba taponada por acumulación de parafinas y arena. También como observaciones se informó una posible obstrucción en la línea de producción lo cual se genera por cambio súbito en las condiciones del pozo
4.5.6.3 ANÁLISIS DEL AUTOR.
Este taponamiento de la boquilla y de la línea de producción no solo se debió al cambio súbito de las condiciones del pozo, sino también a las condiciones del fluido motriz (deficiente procesamiento en superficie, con impurezas y emulsiones). Para solucionar este problema se incremento la presión de inyección, para lo cual se considero subir también gradualmente la regulación de la válvula de alivio de presión de la bomba quíntuplex, esto debido a que la presión de operación ya estaba alta.
4.5.7 ANÁLISIS DE LA REDUCCIÓN SÚBITA DE LA PRESIÓN DE OPERACIÓN - BOMBA JET NO OPERA
4.5.7.1 SITUACIÓN: REDUCCIÓN DE LA PRESIÓN DE OPERACIÓN.
4.5.7.2 ANÁLISIS DE LA EMPRESA FABRICANTE.
Luego de que se observo los síntomas y realizó la inspección se encontró que hay insuficiente caudal de fluido motriz desde los tanques en superficie hasta el fondo del pozo.
4.5.7.3 ANÁLISIS DEL AUTOR.
En este caso la Bomba Jet se encontró en buenas condiciones, por lo que la escasez de fluido motriz fue la causa del no funcionamiento de la bomba jet, por lo que se revisó el volumen de fluido descargado de la bomba quíntuplex, una válvula dañada o tapada en las líneas de superficie. Por otro lado también se debe verificar si no hay daño en la tubería de producción, en tal caso se debe retirarla y repararla si hay fuga.
4.5.8 ANÁLISIS DE LA CONDICIÓN FÍSICA DE LA GARGANTA DE LA BOMBA JET
4.5.8.1SITUACIÓN: DESGASTE POR CORROSIÓN Y EROSIÓN
4.5.8.2 ANÁLISIS DE LA EMPRESA FABRICANTE.
Después de sacar y revisar la Bomba Jet se determinó que por la gran velocidad que alcanza el fluido al entrar a la garganta, en este sitio la presión es menor que la presión de burbuja de los fluidos; lo cual provocó desgaste por cavitación.
4.5.8.3 ANÁLISIS DEL AUTOR.
La cavitación de la garganta en la Bomba Jet fue la principal causa de desgaste en el momento de la producción. Pero también el fluido producido conlleva arena que fue erosionando el material de la garganta. Por estas razonas se le cambió con una de material y tamaño más apropiadas.
4.5.9 ANÁLISIS CUANDO HAY PRESIÓN EN EL CASING
4.5.9.1SITUACIÓN: LA BOMBA JET NO SALE DEL ASIENTO
4.5.9.2ANÁLISIS DE LA EMPRESA FABRICANTE.
Después de que se incrementó la presión inversa (por el anular) a través del fluido motriz la bomba no llega a superficie por lo que se produjo un atascamiento alrededor de la Bomba Jet en el subsuelo.
4.5.9.3 ANÁLISIS DEL AUTOR.
La Bomba Jet se encontraba atascada alrededor del cilindro de la propia bomba por debajo del cuello de sellamiento de la cavidad debido a la acumulación de arena lo que estaba impidiendo que la parte inferior de la bomba pase y retorne a superficie. Para solucionar este problema se introdujo una herramienta de pesca para recuperar dicha bomba.
CAPÍTULO V
5.1 CONCLUSIONES.
Después de haber realizado el análisis completo del funcionamiento de la Bomba Hidráulica Tipo Jet; se puede concluir que las partes más importantes de dicha bomba son: la garganta, el espaciador, difusor y nozzle ya que del área de estos elementos va a depender en gran medida la producción del pozo.
En lo referente a los elementos constitutivos de la bomba Jet se puede decir que hay dos partes sujetas a gran desgaste que son la boquilla y la garganta. Las partes internas de la bomba pueden ser reemplazadas y acopladas en el campo por algún técnico. La contaminación del fluido motriz es la causa más frecuente de daños en la bomba Jet y en la bomba triplex, ya que este retorna a la superficie y va produciendo desgaste en las partes internas de los equipos y empiezan las fallas.
Con la utilización de una Bomba Hidráulica - Jet en operaciones de extracción de petróleo, se puede lograr una buena durabilidad del producto; pero analizando los datos de producción (promedio 159 barriles de petróleo por día) durante el año 2010 en el pozo Libertador 123 se puede decir que da como resultado una producción relativamente baja en comparación con la producción de otros pozos del oriente ecuatoriano, pero sin duda hay que tomar en cuenta que en este pozo hay un gran porcentaje de corte de agua (promedio % 87,88), de ahí el bajo volumen de crudo limpio.
En este caso la bomba tiene que ser seleccionada con mayor rigurosidad tanto en lo que se refiere a la configuración entre el tamaño de la garganta y la boquilla como los materiales de fabricación; de tal forma que al tener en el fluido producido elementos corrosivos o desgastantes (arena) no provoque daños considerables en la geometría de la bomba y no tener problemas de producción.
El principal problema que afecta en este pozo al Sistema de Bombeo Hidráulico Tipo Jet es el manejo del cambio de las condiciones del pozo; principalmente cuando se encuentra la presencia de gas tanto en solución como libre, Ya que esto provocó que las tazas de producción bajen y la presión de operación decrezca.
5.2 RECOMENDACIONES
Es indispensable el uso de un fluido motriz libre al máximo de sólidos materiales abrasivos y gases, que afectaran gravemente la operación y vida útil de la bomba en el subsuelo y de la unidad de fuerza en la superficie. Y por supuesto de esto dependerá en gran medida el éxito y la economía del proyecto.
El Bombeo Hidráulico Tipo Jet debe ser ejecutado por personal bien capacitado para el manejo tanto de equipos de superficie como el de fondo de pozo, para de esta manera obtener un rendimiento óptimo y poder evitar problemas en el funcionamiento del sistema.
Se debería usar el Bombeo Hidráulico Tipo Jet en locaciones donde no haya acceso terrestre, ya que esto no sería un problema para la unidad de bombeo de superficie (que se analizó en este trabajo) ya que dispone de gran facilidad para ser helitransportado y además no requiere de una torre para la reparación de la bomba.
Es recomendable que la compañía operadora capacite a su personal para que pueda seleccionar y analizar adecuadamente el sistema de Bombeo Hidráulico Tipo Jet en los pozos en los que está instalado este sistema de levantamiento artificial.
Tomar muy en cuenta el fluido motriz inyectado que se encuentre en óptimas condiciones principalmente con poco porcentaje de parafinas, lo cual puede generar acumulaciones en las tuberías, en la bomba jet, etc.; lo cual afectaría a la presión del sistema incrementándola sin el aumento de la tasa de producción.
ANEXOS
Anexo 1
Hoja de datos – medidas y tolerancia de equipos
Fuente: Sertecpet.
Anexo 2
Hoja de datos para diseñar bomba jet claw, de la CIA. Sertecpet.
.
Fuente: Sertecpet.
Anexo 3
Hoja para la selección de medidas de la válvula de pie y el NO - GO
Fuente: Sertecpet.
Anexo 4
Bomba Jet – Claw de la CIA, Sertecpet
Fuente: Sertecpet.
Elaborado por: Julio Sánchez D
Anexo 5
Bomba Jet Claw – Sertecpet (Mantenimiento)
Fuente: Sertecpet.
Anexo 6
Bomba Jet – Claw con cavidad
Fuente: Sertecpet.
Elaborado por: Julio Sánchez D
Anexo 7
Empacaduras Hidráulicas para BHA
Fuente: Sertecpet.
Anexo 8
Separador trifásico - MTU
Fuente: Sertecpet.
Elaborado por: Julio Sánchez D
Anexo 9
Medidor de presión y de gas
Fuente: Sertecpet.
Anexo 10
Motor Caterpillar - MTU
Fuente: Sertecpet.
Elaborado por: Julio Sánchez D
Anexo 11
Variador de frecuencia - - MTU
Fuente: Sertecpet.
Anexo 12
Programa de mantenimiento en las unidades MTU – de Sertecpet CIA LTDA
Fuente: Sertecpet.
Anexo 13
Variables de entrada = Operación Bomba Jet Claw
Fuente: Sertecpet.
Anexo 14
Diferentes tipos de completaciones: Simples, dobles y triples
Fuente: Sertecpet.
Anexo 15
Bomba Quíntuplex 300Q-5H
Fuente: Sertecpet.
Anexo 16
Guía para la localización de fallas en la operación del sistema de bombeo hidráulico tipo jet
Indicaciones Causas Solución
1. Incremento en la presión de operación Válvulas cerradas Línea plegada en la unidad o en el pozo Verificar la posición correcta de válvulas abiertas
Verificar las líneas para swabeo 2. Incremento súbito en la presión de operación – Bomba Jet produce Válvulas parcialmente o totalmente cerradas Acumulación de parafinas u obstrucción en la línea de fluido motriz, línea de fluido o válvula
Bombear material pesado como agua salada o lodo
Verificar la posición correcta de válvulas abiertas. Verificar las líneas para swabeo
Introducir un tapón soluble, raspador, petróleo caliente o quitar la obstrucción
Mantener la bomba en funcionamiento.
3. Golpes erráticos con presión que varía mucho
Válvula cerrada
Nivel que cae gradualmente. Válvula de pie o formación que se tapona
Acumulación de paulatina de parafina
Incremento en la producción de agua
Verificar que la válvula este totalmente abierta
Subir la bomba a superficie e inspeccionarla Introducir un tapón soluble, raspador o petróleo caliente Incrementar la presión de la bomba
Continuación
4. Golpes erráticos con presión que varía mucho
Sección motriz fallo o se taponó
Subir la bomba a superficie y repararla
Indicaciones Causas Solución
5. Reducción súbita en la presión de operación – bomba jet produce
Nivel del fluido sube, eficiencia de la bomba sube
Falla en sello de la bomba, lo que permite fuga de parte del fluido motriz
Gas pasa por la bomba
Falla de tubulares en el subsuelo o en línea de fluido motriz en la superficie Desgaste o falla de la camisa de sellamiento en la cavidad. Reducción de la velocidad Fuga en la válvula de 4 vías Subir la presión en la Bomba Jet para incrementar la producción
Subir la bomba y reparar el sello
Introducir un ancla del gas, revidar línea de gas en busca de obstrucciones
Chequear los tubulares – introducir una bomba “falsa” para presurizar la sarta de tubería. Si se pierde presión, hay fuga
Sacra la tubería y reparar la cavidad
Reparar o reemplazar la válvula de cuatro vías 6. Bomba no produce, sube la presión, la bomba da golpes Sección motriz taponada
Línea de flujo taponada
Succión taponada Subir y reparar la bomba Ubicar y eliminar restricción en línea de flujo
Continuación
Indicaciones Causas Solución
7. Reducción súbita en la presión de operación – bomba no da golpes La bomba no está asentada Falla en la unidad de producción o sello externo
Fuga mala en la sarta de tubería para el fluido motriz
Fuga mala en la línea de fluido motriz en la superficie
Insuficiente fluido motriz
Circular bomba para que vuelva a asentar
Subir y reparar la bomba
Chequear la tubería. Retirar y repararla si hay fuga
Ubicar y reparar la fuga
Chequear el volumen de fluido descargado de la multiplex; si hay una válvula dañada; línea de suministro taponada. 8. Caída en la producción- Presión constante en Bomba Jet Falla en sección de unidad que bombea
Fuga en venteo de gas, sarta de tubería
Pozo agotado – bomba se acelero Fuga en línea de retorno de producción Cambio en condiciones del pozo Taponamiento en bomba o válvula de pie
Subir y reparar la bomba Chequear el sistema de venteo de gas Reducir la velocidad de la bomba Ubicar la fuga y repararla Chequear el sistema y el pozo Subir y chequear la bomba Fuente: Sertecpet
BIBLIOGRAFÍA:
Dresser Oil Tools, Introducción a los Sistemas de Bombeo hidráulico
Manual de Bombeo Hidráulico KOBE – 1995.
VINICIO MELO, Sistemas de producción en campos petroleros.
Schlumberger, Artificial Lift Configuration
Manual de Bombeo Hidráulico Petroproduccion-2008
Maxi Oil & Gas de Venezuela C.A, Nomenclatura - formulación Bombas Jet
Glosario de términos petroleros y ambientales (EP. Petroecuador)
Centrilift, Manual de operaciones.
Sertecpet. Bombeo Hidráulico Jet Claw. 2008.
Sertecpet. Manual para operaciones d campo Jet Claw. 2008.
Schlumberger, Pump Training Manuel.
National Oilwell. Artificial Configuration. 2008
CORRALES, Manual Didáctico para levantamiento Artificial 1. UTE.2008.
WILSON, P. M.; Introducción al Bombeo Hidráulico;1976
CITAS BIBLIOGRÁFICAS
Sertecpet Bombeo Hidráulico jet claw. 2008
National Oilwell. Artificial Lift Configuration. 2008
www.slb.com
www.petroproduccion.com
Sertecpet. Bombeo Hidráulico jet claw. 2003
GLOSARIO DE TÉRMINOS.
Acción hidráulica:
Tipo de energía producida por el movimiento del agua.
Árbol de Navidad:
Instalación en la parte superior de un pozo productor de petróleo o gas, mediante el cual se abre o se cierra el flujo. El conjunto de válvulas y tuberías se asemejan al adorno navideño y así se le conoce en la industria.
Bomba:
Dispositivo empleado para elevar, transferir o comprimir líquidos y gases. En la mayoría de ellas se toman medidas para evitar la cavitación (formación de un vacio), que reduciría el flujo y dañaría la estructura de la bomba. Las bombas empleadas para gases y vapores suelen llamarse compresores. El estudio del movimiento de los fluidos se denomina dinámica de fluidos.
Boquilla – Nozzle –
Es una herramienta fabricada de aleación para que soporte grandes presiones, la característica de esta boquilla es que en el extremo superior tiene un diámetro más grande que en el extremo inferior. Esto para crear mayor velocidad y menor presión a la salida de boquilla (extremo inferior)
El fluido motriz pasa a través de esta boquilla donde virtualmente toda su presión se transforma en energía cinética.
Camisa:
Provista de ranuras que se abren y cierran a voluntad establece comunicación entre la tubería de producción y el espacio anular y es el lugar donde se asienta la camisa.
Difusor:
Tiene un área expandida donde la velocidad se transforma en presión suficiente para levantar fluidos a la superficie.
Espaciador:
Es una herramienta que se coloca entre la boquilla y la garganta, y es aquí en donde entra el fluido inyectado.
Hidráulica:
Aplicación de la mecánica de fluidos en ingeniería, para construir dispositivos que