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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS
“ANÁLISIS DESCRIPTIVO DE LOS EQUIPOS DE PRUEBAS DE
POZOS MEDIANTE BOMBEO HIDRÁULICO DE LA COMPAÑÍA
SERTECPET”
TRABAJO PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
TECNÓLOGO DE PETRÓLEOS
GUILLERMO FABRICIO VILLEGAS BONILLA
DIRECTOR: ING. RAÚL BALDEÓN LÓPEZ
ii
© Universidad Tecnológica Equinoccial 2013
i
DECLARACIÓN
Yo, GUILLERMO FABRICIO VILLEGAS BONILLA, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente.
_________________________
Guillermo Fabricio Villegas Bonilla
ii
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo que lleva por título “ANÁLISIS DESCRIPTIVO DE LOS EQUIPOS DE PRUEBAS DE POZOS MEDIANTE BOMBEO HIDRÁULICO DE LA COMPAÑÍA SERTECPET” que, para aspirar al título de TECNÓLOGO DE PETRÓLEOS fue desarrollado por GUILLERMO FABRICIO VILLEGAS BONILLA, bajo mi dirección y supervisión, en la facultad de ciencias de la ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el reglamento de trabajos de titulación artículos 18 y 25.
___________________
ING RAÚL BALDEÓN
DIRECTOR DEL TRABAJO
iii
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por darme la vida, la sabiduría y las fuerzas para enfrentar valientemente mis retos y así poder culminar un proyecto más de mi arduo caminar.
A la Universidad Tecnológica Equinoccial, la Carrera de Tecnología en Petróleos, por saber proporcionarme los conocimientos adecuados y oportunos para desarrollarme positivamente en cualquier ámbito profesional.
A mis padres Guillermo y Nelly quienes han sido el pilar de mi vida, que con su ejemplo y amor; me han sabido guiar por un camino, lleno de valores y principios morales, inculcándome perseverancia y ganas de luchar por mis sueños e ideales.
A mí Director de Tesis: Ingeniero Raúl Baldeón, por brindarme incondicionalmente su tiempo, sus conocimientos y su apoyo profesional para que este proyecto se lleve a cabo.
A mi hermana, amigos y en especial a mí enamorada, personas importantes en mi vida, quienes han sabido estar en las buenas y en las malas, apoyándome constantemente para que no desmaye en el luchar de cada día.
A la compañía Sertecpet mi segundo hogar, un sincero agradecimiento por abrirme las puertas para desarrollarme profesionalmente, de una manera especial al Ingeniero Oswaldo Valle, persona de un alto valor humanitario quien me ha autorizado recopilar la información necesaria para la elaboración de mi proyecto de tesis.
iv
DEDICATORIA
Con mucho cariño y un alto valor de estima, dedico el presente proyecto de tesis; a personas que han sido parte fundamental de mí diario caminar:
A Dios ser supremo, encargado de proporcionarme la sabiduría necesaria para desarrollarme como una persona responsable de mis actos, en donde la constancia y dedicación han sido la base de mi actuar diario.
A mis padres que con su sacrificio y valor, me han apoyado oportunamente para que mi esfuerzo sea el camino que me lleve a la cumbre más alta del éxito. A todas esas personas que ocupan un lugar muy importante en mi corazón y que son parte de mi vida, por su apoyo incondicional en momentos buenos y malos.
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ÍNDICE DE CONTENIDO
PÁGINA
RESUMEN XVI
ABSTRACT XVII
1. INTRODUCCION 1
1.1 OBJETIVOGENERAL 3
1.1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 3
2. MARCO TEÓRICO 4
2.1 PRINCIPIOYFUNCIONAMIENTODELBOMBEOHIDRAULICO 4
2.2 COMPONENTESDELEQUIPO 4
2.2.1 EQUIPOS DE SUPERFICIE 6
2.2.1.1 Tanques de almacenamiento, Tanques de Lavado,
Separadores y/o Tratadores 6
2.2.1.2 Bombas de Superficie 6
2.2.1.3 Múltiples de Control 7
2.2.1.4 Válvula de Control 7
2.2.1.5 Lubricadores 7
2.2.2 EQUIPOS DE SUBSUELO 8
vi
2.2.2.2 Bombas Hidráulicas 9
2.3 CAPACIDADESDEFUNCIONAMIENTO 10
2.4 FUNCIONAMIENTO 11
2.5 TIPOSDEBOMBEOHIDRÁULICO 12
2.5.1 BOMBEO HIDRÁULICO TIPO JET (CHORRO) 12
2.5.1.1 Ventajas 14
2.5.2 BOMBEO HIDRÁULICO TIPO PISTÓN 14
2.5.2.1 Arreglo de tubería 15
2.5.2.2 Bomba hidráulica de succión 16
2.6 RAZONESPARAPREFERIRBOMBASPISTONOJET 18
2.7 VENTAJASYDESVENTAJASGENERALESDELBOMBEO
HIDRAULICO 19
2.8 FALLASOPROBLEMASDELBOMBEOHIDRAULICO 20
2.8.1 PROBLEMAS DEL EQUIPO DE FONDO 21
2.8.1.1 Presión en el casing / la bomba no sale del asiento 21
2.8.1.2 La bomba sí se desasienta, pero no llega a la superficie 21
2.8.1.3 Falla de la válvula de pie, el packer o el casing 21
vii
2.8.2 PROBLEMAS DEL EQUIPO EN SUPERFICIE 23
2.8.2.1 Ritmo normal de golpes por minuto (gpm), presión baja, y
producción baja (o nada) 23
2.8.2.2 Bomba de superficie 24
2.8.2.3 Chequeo de las válvulas 24
2.8.2.4 Baja presión de inyección 25
2.8.2.5 Caída gradual de la presión de inyección 25
2.8.2.6 Disminución brusca de la producción 25
2.8.2.7 Disminución gradual de la producción 26
2.8.2.8 Aumento brusco de la presión de inyección 26
2.8.2.9 Aumento gradual de la presión de inyección 27
2.9 SERTECPET,SERVICIOSYMAQUINARIA 27
2.9.1 EVALUACION Y PRODUCCION DE POZOS 27
2.9.2 UNIDAD PORTATIL 28
2.9.2.1 Componentes de la MTU 30
2.9.2.2 Características y Especificaciones Técnicas 31
2.9.2.3 Ventajas de la MTU 37
viii
2.9.2.5 Medición de Gas 40
2.9.3 EMPACADURAS PARA EVALUACIÓN DE POZOS 41
2.9.3.1 Empacadura Recuperable Rh 148 41
2.9.3.2 Empacadura Eskimo 43
2.9.3.3 Empacaduras De Compresión 45
2.9.4 HERRAMIENTAS DE COMPLETACIÓN DE FONDO 47
2.9.4.1 No - Go Nipple 47
2.9.4.2 Standing Valve 48
2.9.4.3 Camisas (Sliding Sleeve) 49
2.9.4.4 Crossover 50
2.9.4.5 Bleeder Valve 50
2.9.4.6 Pup Joint 50
2.9.4.7 Back Pressure Valve 51
2.9.4.8 Separation Tool 51
2.9.4.9 Probes 52
2.9.4.10 Pulling Tool 52
2.9.4.11 Running Tool 52
ix
2.9.4.13 Couplings 53
2.9.4.14 Downhole Plug 54
3. METODOLOGÍA 56
3.1 BOMBASJET 56
3.1.1 BOMBA JET CLAW® DIRECTA 59
3.1.2 BOMBA JET CLAW® REVERSA 61
3.1.3 BOMBA JET CLAW® SMART 65
3.1.4 GAUGE CARRIER 67
3.1.5 BOMBA JET CLAW® PARA CAVIDAD 68
3.1.6 RETRIEVER ASSEMBLY 69
3.1.7 COMPARACIÓN ENTRE LA BOMBA JET CLAW® DIRECTA
Y LA BOMBA JET CLAW® REVERSA 71
3.2 BOMBASTIPOPISTÓN 71
3.2.1 BOMBA PISTON DE SIMPLE EFECTO 72
3.2.2 BOMBA PISTON DE DOBLE EFECTO 75
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS 77
4.1 DISEÑODELEVANTAMIENTOARTIFICIAL 77
x 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONCLUSIONES 97
RECOMENDACIONES 99
BIBLIOGRAFÍA 100
GLOSARIO 101
xi
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1: Emblema de SERTECPET 2
Figura 2: Esquema básico de un Bombeo Hidráulico 5
Figura 3: Muestra de una Bomba Jet 13
Figura 4: Sistema de Bombeo Hidráulico tipo Pistón 15
Figura 5: Pistones 16
Figura 6: Bomba de Pistones Axiales 18
Figura 7: Movil Testing Unit (MTU) 29
Figura 8: Modelo 3406 DITA 32
Figura 9: Bomba Quintuplex 33
Figura 10: Separador Horizontal 34
Figura 11: Componentes externos de un separador 35
Figura 12: Plataforma de Movilización a escala 36
Figura 13: Paker RH 148 42
Figura 14: Packer Eskimo 44
Figura 15: Medidas de la Empacadura Eskimo 45
xii Figura 17: Empacaduras adicionales que ofrece SERTECPET 46
Figura 18: Principio físico de la Bomba Jet 56
Figura 19: Nomenclatura 58
Figura 20: BOMBA JET CLAW® DIRECTA 59
Figura 21: Plano Vista Horizontal de la Bomba Jet Claw® Directa 60
Figura 22: Medidas de la Bomba Jet Claw® Directa 60
Figura 23: BOMBA JET CLAW® REVERSA 62
Figura 24: Plano Vista Horizontal de la Bomba Jet Claw® Reversa 64
Figura 25: Medidas de la Bomba Jet Claw® Reversa 64
Figura 26: Medidas de la Bomba Jet Claw® Smart 65
Figura 27: Corte Transversal de la Bomba Jet Claw® Smart 66
Figura 28: Vista Frontal de Gauge Carrier 67
Figura 29: Detalle de la Cavidad de la Bomba Jet Claw® 68
Figura 30: Vista frontal y un corte transversal completo de la Retriever
Assembly. 70
Figura 31: Corte Transversal de una Bomba de Pistón de efecto simple. 74
Figura 32: Corte transversal de una Bomba de Pistón de Doble efecto. 76
xiii
Figura 34: Programa Saphir 4.1 Kappa 80
Figura 35: Diagrama de Completación de Pozo 81
Figura 36: Reportes de Evaluación (Primera Hoja) 82
Figura 37: Reportes de Evaluación (Segunda Hoja) 83
Figura 38: Análisis Nodal con Bomba Jet Claw 84
Figura 39: Reporte de Análisis Nodal con Bomba Jet Claw 86
Figura 40: Reporte del Índice de Productividad (IPR), Método: Voguel 87
Figura 41: Registro de Selección de la Bomba Jet Claw 88
Figura 42: Reporte de Presiones y Temperaturas de Fondo realizado por
SERTECPET 89
Figura 43: Hoja de Datos para el Análisis 90
Figura 44: Programación del SENSOR 5576-5611 91
Figura 45: Secuencial Operativo 92
Figura 46: Resumen de evaluación y cierre de pozo 93
Figura 47: Registro del Sensor Serie 5578 94
Figura 48: Registro del Sensor Serie 5605 95
xiv
ÍNDICE DE TABLAS
PÁGINA
Tabla 1: Razones Para Preferir Bombas Pistón o Jet 19
Tabla 2: Resumen de las Ventajas y Desventajas del Bombeo Hidráulico 20
Tabla 3: Datos técnicos de las Unidades Móviles de evaluación (Mobile testing
united) 37
Tabla 4: Ventajas de la Bombas Jet Hidráulicas 57
Tabla 5: Características, ventajas y funcionamiento del Retriever Assembly. 69
Tabla 6: Comparación entre la Bomba Jet Claw® Directa y la Bomba Jet Claw®
Reversa. 71
Tabla 7: Ventajas de las Bombas Tipo Pistón 72
Tabla 8: Características, Ventajas y Desventajas de la Bomba Pistón de Simple
Efecto 73
xv
ÍNDICE DE ANEXOS
PÁGINA
ANEXO 1: Formato para la revisión de las Unidades del MTU 104
ANEXO 2: Comparacion Tecnica De Los Sistemas De Levantamiento
Artificial 106
ANEXO 3: Certificaciones de SERTECPET 108
xvi
RESUMEN
El bombeo hidráulico es un sistema de levantamiento artificial muy eficaz, por lo que es mayormente utilizado en los campos actualmente explotados por SERTECPET, por ello son especialistas en este método.
Para una comprensión completa del funcionamiento del bombeo hidráulico, se ha dividido, en el presente trabajo, su estudio de la siguiente manera:
En el primer capítulo definimos él porque es necesario un análisis descriptivo de los equipos de pruebas de pozos mediante bombeo hidráulico en la compañía SERTECPET, y el uso que puede darse al presente material
En el segundo capítulo hemos recopilado información y definimos el bombeo hidráulico, sus partes, funcionamiento, tipos, ventajas, desventajas, y problemas que presenta este sistema de levantamiento artificial.
En el tercer capítulo se describe distintas unidades que aportan en el buen funcionamiento de un bombeo hidráulico, así como algunos accesorios generales usados en la empresa SERTECPET.
En el cuarto capítulo se procedió a realizar el análisis del as diferentes tipos de bomba jet y pistón que ofrece la compañía SERTECPET para satisfacer las distintas necesidades del cliente.
xvii
ABSTRACT
The hydraulic pump is an artificial lift system very effective, so it is mostly used in the fields currently operated by SERTECPET therefore are specialists in this method.
For a complete understanding of the operation of the hydraulic pump has been divided, in this paper, their study as follows:
In the first chapter we define it because you need a descriptive analysis of well testing equipment using hydraulic pumping SERTECPET company, and the use that can be given to this item
In the second chapter we have collected information and define the hydraulic pump, parts, operation, types, advantages, disadvantages and problems of this artificial lift system.
In the third chapter describes various units that contribute to the proper functioning of a hydraulic pump and some general accessories used in the company SERTECPET.
In the fourth chapter we proceeded to perform the analysis of different types of pumps as jet and piston SERTECPET company offering to meet different customer needs.
1
1. INTRODUCCION
El presente proyecto es realizado en la empresa SERTEPEC, la cual nace en 1990 integrada por los hermanos López Robayo que busca espacios dentro de la actividad hidrocarburífera y energética, con el pasar del tiempo, dicha empresa fue ganando reconocimiento por sus innovaciones tecnológicas y avances en la extracción del tan codiciado oro negro.
En la producción de petróleo se requiere el consumo de energía para levantar el fluido a la superficie; esta energía en un inicio es suministrada el yacimiento, pero a medida que la presión declina, se hace necesario suministrar energía externa.
En la presente investigación se va determinar la correcta utilización de los diferentes equipos del Bombeo Hidráulico, así como su mantenimiento y los distintos factores que afecten su funcionalidad.
En el bombeo hidráulico la energía es transmitida mediante un fluido a presión, este fluido puede ser agua o petróleo dependiendo de factores ambientales y económicos, a este fluido presurizado se lo conoce con el nombre “Fluido Motriz” de fuerza o de poder. Su propósito es mantener una presión de fondo adecuada de tal manera que el flujo del fluido en el pozo sea suficiente para llegar a superficie. Este sistema se abastece de fluido motriz en la superficie, lo pasa a través de una bomba de desplazamiento positivo para incrementar la presión del líquido, se inyecta el líquido a presión dentro del pozo a través de una sarta de tubería. Al fondo de la sarta de tubería de inyección, el líquido a presión se introduce en una sección motriz hidráulica, colocada por debajo del nivel del fluido a producir.
2
través de una bomba reciprocante Triplex o Quíntuplex de desplazamiento positivo ubicada en la superficie, para incrementar la presión de líquido, e inyecta el líquido a presión dentro de pozo a través de una sarta de tubería a la bomba de sub-suelo (BHA) que permite llevar la producción junto con el fluido motriz a superficie.
El éxito y la economía de cualquier instalación de fluido para el bombeo hidráulico dependen en gran medida del sistema de acondicionamiento en superficie, al suministrar un fluido motriz limpio.
Así, SERTECPET en los últimos años ha sido una empresa pionera en la aplicación del bombeo hidráulico en los campos que actualmente lidera, sin embargo todos los equipos utilizados en la actualidad fueron diseñados de acuerdo a necesidades de trabajo distintas a las que en la actualidad tenemos, estas sufrieron cambios producto de algunos factores como: la composición del petróleo, tiempo de durabilidad, material, grado de desgaste, factores corrosivos, etc. Por lo que necesitan de un mantenimiento o sustitución de distintos equipos por nuevas tecnologías.
En la Figura 1 se muestra el emblema de la empresa.
Figura 1: Emblema de SERTECPET
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1.1 OBJETIVO
GENERAL
Describir los equipos de pruebas de pozos mediante Bombeo Hidráulico de la Compañía SERTECPET, para su uso óptimo.
1.1.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Analizar los rangos de capacidades de operación de los equipos.
Identificar los factores que afectan las operaciones de los equipos para su máximo rendimiento.
Analizar la pertinencia de los equipos para tener un máximo rendimiento.
4
2. MARCO
TEÓRICO
El presente capítulo recopila diferentes conceptos básicos, funcionamientos de ciertos equipos de prueba de pozo, ventajas, desventajas y tipos.
2.1 PRINCIPIO Y FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO
HIDRAULICO
El Bombeo Hidráulico, es uno de los métodos de levantamiento artificial más utilizados, se basa en un simple principio: “La presión ejercida sobre la superficie de un fluido se transmite con igual intensidad en todas las direcciones” (Ley de Pascal). Aplicando este principio es posible inyectar desde la superficie un fluido a alta presión que va a operar el pistón motor de la unidad de subsuelo en el fondo del pozo. El pistón motor esta mecánicamente ligado a otro pistón que se encarga de bombear el aceite producido por la formación. Los fluidos de potencia más utilizados son agua y crudos livianos, los cuales pueden provenir ambos del mismo pozo.
Para diferentes circunstancias, se tiene dos tipos de bombas: las que dan un gran caudal a pequeña presión y las que dan un pequeño caudal a alta presión.
2.2 COMPONENTES DEL EQUIPO
Los componentes del Bombeo Hidráulico se clasifican en dos grupos:
Equipo de superficie
5
En la Figura 2, se muestra un las partes básicas de un Bombeo Hidráulico.
Figura 2: Esquema básico de un Bombeo Hidráulico
6 2.2.1 EQUIPOS DE SUPERFICIE
Entre los equipos de superficie se puede encontrar:
2.2.1.1 Tanques de almacenamiento, Tanques de Lavado, Separadores y/o Tratadores
Cuando se utiliza petróleo como fluido de potencia en un sistema abierto, dicho fluido se obtiene de tanques de almacenamiento o de oleoductos, de donde se suministran al sistema de bombeo o de distribución.
Si se está en un sistema cerrado, el fluido de potencia, bien sea agua o petróleo es manejado en un circuito cerrado, el cual debe disponer de su propio tanque de almacenamiento y equipos de limpieza de sólidos, estos equipos operan independientemente de las operaciones en las estaciones de producción.
2.2.1.2 Bombas de Superficie
Las bombas que transfieren el fluido motor en este tipo de levantamiento artificial, pueden ser triples o múltiples, aunque por lo general las más empleadas son las bombas triples.
a) Bombas triples:
Sus partes principales son: émbolo, camisa de metal a metal y válvula tipo bola.
b) Bombas múltiples:
Se dividen en: terminal de potencia y terminal de fluido.
El terminal de potencia comprende: el cigüeñal, la biela y los engranajes.
7
de retención y descarga, las mismas que suelen estar provistas de resortes. Las bombas múltiples más comúnmente instaladas en el campo son las de configuración horizontal.
2.2.1.3 Múltiples de Control
El múltiple e control sirve para dirigir flujos directamente a cada uno de los pozos, desde una batería central. Los pozos pueden tener Medidores de flujo global o individual en los múltiples de control de fluido de potencia.
Para regular y/o distribuir el suministro de fluido de potencia a uno o más pozos, se usan varios tipos de válvulas de control. La válvula común a todos los sistemas de bombeo libre es la de cuatro vías o válvula control del cabezal del pozo.
2.2.1.4 Válvula de Control
La válvula de control es la encargada de regular la presión en un lado de la línea del fluido de potencia del múltiple, dicha presión normalmente es mayor que la presión más alta requerida por cualquiera de los pozos existentes.
La válvula de control de flujo constante rige la cantidad de fluido de potencia necesaria en cada pozo cuando se emplea una bomba reciprocante.
2.2.1.5 Lubricadores
8 2.2.2 EQUIPOS DE SUBSUELO
Entre los componentes del subsuelo podemos enumerar los siguientes:
2.2.2.1 Sistema de Fluido Motor
El fluido motor en un sistema de bombeo hidráulico, es aquel que se encarga de transmitir la potencia a la bomba que se encuentra en el subsuelo, así como también lubrica todas las partes móviles de la misma,
El fluido motor y el fluido producido se transporta hacia la superficie a través de un sistema de tuberías, que depende del tipo de fluido motor que haya sido seleccionado, así como también de la potencia, bien sea un sistema de fluido cerrado, o un sistema de fluido abierto.
Sistema de Fluido Cerrado (Fmc)
En este sistema el fluido motor se mezcla en el pozo, por lo que son necesarias tres tuberías en el fondo, la primera para inyectar el fluido de potencia, la segunda sirve para el retorno del fluido, y la tercera permite el paso del fluido producido.
Sistema de Fluido Abierto (Fma)
9 2.2.2.2 Bombas Hidráulicas
Las bombas hidráulicas de subsuelo son el principal componente del sistema en el fondo del pozo.
Las bombas hidráulicas utilizan un pistón accionado por cabillas, junto con dos o más válvulas de retención. Estas pueden ser de acción simple o de acción doble.
La bomba de acción simple desplaza el fluido a la superficie, en un recorrido ascendente o descendente (no en ambos).
La bomba de acción doble tiene válvulas de succión y de descarga en ambos lados del pistón, por lo que la bomba desplaza fluido hasta la superficie en ambos recorridos, ascendente y descendente, con la acción combinada de apertura y cierre de las válvulas de succión y de descarga del pistón.
Bombeo por cabilla e hidráulico:
En una instalación de bombeo por cabillas la unidad de superficie y la bomba de subsuelo se unen por medio de la sarta de cabillas. En cambio, en una unidad de bombeo hidráulico, la cabilla se encuentra en el interior de la bomba. Las bombas de cuatro vías se usan en el motor para cambiar la alta presión del fluido de potencia abaja presión y descarga en ambos lados del pistón del motor, de manera alternativa. Estas válvulas del motor se utilizan con bombas de doble acción, para dar igual fuerza en el recorrido ascendente y descendente.
10
estén sometidas precisamente a esa presión.
Los sistemas de bombeo hidráulico proporcionan una flexibilidad extraordinaria en la instalación y capacidad de funcionamiento para cumplir una amplia gama de requerimientos de extracción artificial. La instalación de la potencia superficial puede ponerse en un lugar central para servir a pozos múltiples, o como una unidad conveniente montada sobre patín localizada en el lugar del pozo individual. El requerimiento de equipo mínimo en el cabezal del pozo acomoda de cerca el pedestal de perforación espaciado de cerca, o las terminaciones de plataforma, así como los requerimientos superficiales de perfil bajo.
2.3 CAPACIDADES
DE
FUNCIONAMIENTO
Las capacidades de funcionamiento significativas de este sistema de hidráulico de extracción incluyen:
Caudales de producción desde 100 hasta 15.000 BPD - ajustables en la superficie, del 20 a 100% de capacidad
Profundidades de operación mayores de 15.000 pies
Selección de bombas de chorro de pistón de desplazamiento positivo para que funcionen en tubos de 2" a 4 pulgadas
Las bombas de desplazamiento positivo pueden lograr máximo volumen de desagüe remanente
Las bombas de chorro manejan altas relaciones de gas/petróleo, y fluidos del pozo que son arenosos, corrosivos o de alta temperatura
Uso del agua o crudo producido como fluido de potencia
11
Las bombas de chorro y de pistón pueden encajar intercambiadas en el mismo conjunto del fondo del pozo de "bomba libre
2.4 FUNCIONAMIENTO
En el sistema de bombeo hidráulico, el crudo (o agua) se toma del tanque de almacenamiento y se alimenta a la bomba Triple/Múltiple. El fluido de potencia, ahora con la presión aumentada por la bomba triplex o quintuplex, está controlada por las válvulas en la estación de control y distribuida en uno o más pozos. El fluido de potencia pasa a través de las válvulas del cabezal del pozo y es dirigido a la bomba hoyo abajo. En una instalación de bomba de pistón, este fluido de potencia acciona el motor que a su vez acciona la bomba. El fluido de potencia regresa a la superficie con el crudo producido y es enviado por tubería a tanque de almacenamiento.
Todos los sistemas de bombeo hidráulico trabajan con los segmentos funcionales nombrados y descritos brevemente a continuación:
a) Almacenamiento del fluido de potencia, el sistema de tanque depurador, donde el crudo de potencia mezclado y la producción regresan del (los) pozo(s) con el crudo que la bomba triple o quíntuple toma de la parte superior del tanque.
b) Máquina motriz, este motor puede ser eléctrico, de gas o diesel.
c) Bomba superficial, son bombas triple/múltiple de alta presión están diseñadas especialmente para este fin.
d) Estación de control, el fluido de potencia se puede dirigir a un múltiple de distribución a cualquier distancia de la planta y de allí se puede controlar la velocidad de la bomba de cada pozo de entre muchos.
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disposiciones de cabezales de pozo; arriba o abajo del suelo, arriba o abajo del agua, etc.
f) Configuraciones subterráneas, son una variedad de sistemas hoyo abajo se pueden utilizar. Dos tipos básicos son el de "tubería de revestimiento libre" y el "libre paralelo".
g) Bomba hoyo abajo, la bomba utilizada en el subsuelo definirá el tipo de bomba hidráulico utilizado. La bomba hidráulica de pistón es un dispositivo de alta eficiencia volumétrica, sus debilidades operacionales en términos de calidad del fluido motriz, no la hace una solución versátil y por el contrario es muy limitada su aplicación, razón por la cual la más utilizada es la bomba tipo jet.
2.5 TIPOS DE BOMBEO HIDRÁULICO
Los sistemas de bombeo hidráulico se dividen en dos clases de acuerdo al tipo de bomba de subsuelo: bombas hidráulicas de pistón y las bombas hidráulicas tipo jet.
2.5.1 BOMBEO HIDRÁULICO TIPO JET (CHORRO)
El bombeo hidráulico tipo Jet actúa mediante la transferencia de potencia a una bomba de subsuelo con un fluido presurizado que es bombeado a través de la tubería de producción. La bomba de subsuelo actúa como un transformador convirtiendo la energía del fluido motriz en energía potencial o presión sobre los fluidos producidos.
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chorro de fluido a gran velocidad. El fluido a producir es succionado y mezclado con el fluido motriz en la garganta de la bomba y llevado a superficie. No requiere de varillas o cables eléctricos para la transmisión de potencia a la bomba de subsuelo. Es un sistema con dos bombas una en superficie que proporciona el fluido motriz y una en el fondo que trabaja para producir los fluidos de los pozos. La bomba de subsuelo puede ser instalada y recuperada hidráulicamente o con unida desde cable. Los fluidos producidos pueden ser utilizados como fluido motriz. Su mantenimiento es de bajo costo y de fácil implementación.
En la Figura 3 se muestra un ejemplo de bomba jet normalmente utilizada.
Figura 3: Muestra de una Bomba Jet
14 2.5.1.1 Ventajas
Son muchas las ventajas del bombeo hidráulico tipo jet, mencionamos entre otras: Flexibilidad en la rata de producción.
Cálculo de la Pwf en condiciones fluyentes por el programa de diseño.
La bomba Jet no tiene partes móviles lo que significa alta duración y menor tiempo en tareas de mantenimiento.
Puede ser instalada en pozos desviados.
Pueden ser fácilmente operadas a control remoto.
Puede bombear todo tipo de crudos, inclusive crudos pesados.
Las bombas de subsuelo pueden ser circuladas o recuperadas hidráulicamente. Esta ventaja es muy importante porque reduce los requerimientos de los equipos de reacondicionamiento (workover) para hacer el mantenimiento a los equipos de subsuelo.
La bomba Jet es fácilmente optimizada cambiando el tamaño de la boquilla y la garganta.
Muy apropiadas para instalación de medidores de presión debido a su baja vibración.
Muy apropiadas para zonas urbanas o cerca de zonas urbanas, plataformas costa afuera y zonas ambientalmente sensibles.
Puede manejar fluidos contaminados con CO2, SO2, gas y arena.
2.5.2 BOMBEO HIDRÁULICO TIPO PISTÓN
15 Figura 4: Sistema de Bombeo Hidráulico tipo Pistón
(MANUAL KOBE, 2010)
En el caso de Bombeo Hidráulico Tipo Pistón, el equipo de subsuelo está formado básicamente por los siguientes componentes:
2.5.2.1 Arreglo de tubería
16 2.5.2.2 Bomba hidráulica de succión
El principio de operación es similar al delas bombas del Bombeo Mecánico, sólo que en una instalación de Bombeo Hidráulico Tipo Pistón, la cabilla se encuentra en el interior de la bomba. Las bombas hidráulicas se clasifican en bombas de acción sencilla y las de doble acción. Las de acción sencilla desplazan fluido a la superficie en un solo sentido, es decir, en el movimiento de ascenso o descenso. Las de doble acción desplazan fluido hasta la superficie en ambos recorridos, ya que poseen válvulas de succión y de descarga en ambos lados del pistón que combinan acciones de apertura y cierre de las válvulas de succión y descarga del mismo.
En la Figura 5 se muestra las distintas acciones que realizan los pistones en el funcionamiento de la bomba.
Figura 5: Pistones
17
Las bombas de pistones están formadas por un conjunto de pequeños pistones que van subiendo y bajando de forma alternativa de un modo parecido a los pistones de un motor a partir de un movimiento rotativo del eje. Estas bombas disponen de varios conjuntos pistón-cilindro de forma que mientras unos pistones están aspirando líquido, otros lo están impulsando, consiguiendo así un flujo menos pulsante; siendo más continuo cuantos más pistones haya en la bomba; el líquido pasa al interior del cilindro en su carrera de expansión y posteriormente es expulsándolo en su carrera de compresión, produciendo así el caudal.
Las bombas de pistones tienen, en general, mayor eficiencia que cualquier otro tipo, venciendo, generalmente, presiones de trabajo más elevadas que las bombas de engranajes o de paletas. Las tolerancias muy ajustadas de estas bombas las hacen muy sensibles a la contaminación del líquido. Según la disposición de los pistones con relación al eje que los accionan, estas bombas pueden clasificarse en tres tipos:
Axiales: los pistones son paralelos entre si y también paralelos al eje.
Radiales: los pistones son perpendiculares al eje, en forma de radios.
Transversales: los pistones, perpendiculares al eje, son accionados por bielas
De todos los tipos nombrados, los que más se utilizan actualmente son las primeras de pistones axiales, por esta razón nos vamos a referir a este tipo de bombas y descartaremos los demás tipos.
18 Figura 6: Bomba de Pistones Axiales
(BOMBEO HIDRÁULICO DE SERTECPET, 2009)
Las bombas tipo pistón no son aconsejables en pozos con alta relación gas-aceite ya que si el fluido de producción contiene mucho fluido gaseoso, la capacidad de manejar el fluido liquido disminuye cada vez que el gas aumente, lo que traduce baja eficiencia.
2.6 RAZONES PARA PREFERIR BOMBAS PISTON O JET
19 Tabla 1: Razones Para Preferir Bombas Pistón o Jet
# CONDICIONES LIMITANTES DE
OPERACION PISTON JET
1 Baja presión de entrada a la bomba Sí No
2 Mala calidad de fluido motriz No Sí
3 Grandes volúmenes Bomba tipo E No Sí
4 Alta relación Gas – Petróleo (GOR) No Sí
5 Alta corrosión No Sí
6 Utilización de agua como fluido motriz No Sí
7 Ahorro de potencia (HP) en superficie Sí No
8 Presencia de arena en la formación Sí
9 Presencia de parafina
10 Presencia de escala
11 Pozos profundos Sí Sí
12 Restricción de producción Sí Sí
13 Bajo costo de operación No Sí
2.7
VENTAJAS Y DESVENTAJAS GENERALES DEL BOMBEO
HIDRAULICO
20 Tabla 2: Resumen de las Ventajas y Desventajas del Bombeo Hidráulico
VENTAJAS DESVENJAS
Pueden ser usados en pozos profundos (+/- 18000 pies).
Costo inicial alto y diseño complejo.
No requieren taladro para remover el equipo de subsuelo.
Altos costos en la reparación del equipo.
Puede ser utilizado en pozos desviados, direccionales y sitios
inaccesibles.
Las instalaciones de superficie presentan mayor riesgo, por la presencia de altas presiones. Varios pozos pueden ser
controlados y operados desde una instalación central de control.
No es recomendable en pozos de alto RGP.
Puede manejar bajas
concentraciones de arena. Problemas de corrosión. Las bombas pueden ser
recuperadas por recirculación.
Susceptible a problemas por la presencia de gas.
Puede usar gas o electricidad como fuente de poder
Requiere gran cantidad de petróleo para el circuito cerrado No se requiere de taladro para el
cambio de las bombas
Producción de sólidos causan problemas
2.8 FALLAS O PROBLEMAS DEL BOMBEO HIDRAULICO
21 2.8.1 PROBLEMAS DEL EQUIPO DE FONDO
El equipo del fondo de pozo tiene distintos problemas como:
2.8.1.1 Presión en el casing / la bomba no sale del asiento
Si puede desarrollarse la presión por el lado del casing, pero no se puede desasentar la bomba, es obvio que algo se ha acumulado alrededor de la bomba en la cavidad.
La acumulación podría darse alrededor de las copas de asentamiento en el cuello de sellamiento de la cavidad o fuera de cilindro de la propia bomba por debajo del cuello de sellamiento de la cavidad. Una acumulación debajo de dicho cuello impediría que el extremo inferior de la bomba pase a través del cuello.
2.8.1.2 La bomba sí se desasienta, pero no llega a la superficie
Si es evidente que la bomba se ha desasentado pero no llega a la superficie después de un tiempo normal es probable que las copas de swabeo en el recuperador se han salido, en la válvula de pie no funciona, o que existe alguna obstrucción en la tubería, como parafina. Esto puede verificarse, pero el proceso puede complicarse bastante.
2.8.1.3 Falla de la válvula de pie, el packer o el casing
22
perdiendo fluido dentro del pozo. Si es así, entonces la válvula de pie, el packer o el casing tiene fuga.
2.8.1.4 La bomba no se desasienta / no hay acumulación de presión
En las operaciones cuando se quiere sacar la bomba hidráulicamente no hay ninguna indicación de que la bomba se haya salido de su asiento, y no se puede desarrollar la presión necesaria, puede haber varios motivos como:
Tubería perforada
Probablemente el problema más fácil de detectar será un hueco en la sarta de tubería. No debe haber retornos de regreso por la sarta de tubería hasta que la bomba se desasiente. Por lo tanto si la bomba no se desasienta y si hay retornos por el lado de la tubería entonces el fluido está pasando desde el casing hasta la tubería en algún punto de la bomba. Esto no implicaría ninguna pérdida de fluido motriz en el pozo.
Pérdida del fluido motriz
Si se detecta una pérdida de fluido motriz su causa podría ser:
Una fuga de packer.
Un hueco en el casing
Daños en el diámetro exterior del asiento de la válvula de pie.
23
Si el ritmo de la bomba no sube, aunque se mande mucho más fluido motriz al pozo:
Primeramente hay que asegurarse que la bomba multiplex y la presión de succión de la bomba estén bien.
Si están bien todos los elementos, la causa puede ser desgaste en la sección motriz de la bomba, daños en el cuello de sellamiento, destrucción de los cuellos de la bomba o una fuga en la tubería de alta presión.
Existen causas para que el sistema se apague, éstas pueden ser por presión baja debido a que hay un hueco en la tubería o una falla de la bomba en el fondo del pozo o por descarga alta, esto debido a que la boquilla puede estar bloqueada en la bomba jet o a la acumulación de parafina en la tubería.
2.8.2 PROBLEMAS DEL EQUIPO EN SUPERFICIE
En el equipo de superficie se pueden presentar problemas como:
2.8.2.1 Ritmo normal de golpes por minuto (gpm), presión baja, y producción baja (o nada)
Esta condición usualmente indica que el émbolo de la bomba se ha desconectado de la varilla central. La causa puede ser una varilla central rota o un émbolo que se destornilló.
24
pérdida y la presión del fluido motriz será equivalente al área del émbolo.
Esta condición puede indicar también una fuga de la bola y asiento de la válvula corrediza de la bola y asiento de la válvula de pie, rines desgastados en el émbolo, un cilindro reventado en la bomba, copas de asentamiento rupturadas o una fuga en la válvula de pie de la tubería.
2.8.2.2 Bomba de superficie
Una causa común de que el sistema se apague por baja succión o descarga se debe a las propias bombas. Asegúrese que las válvulas se encuentren abiertas. Siempre que se inicie la operación se recomienda arrancar el motor sin carga y con la válvula de alivio bien calibrada.
2.8.2.3 Chequeo de las válvulas
Si estas verificaciones no revelan las razones de los volúmenes bajos, es necesario chequear las válvulas.
Para verificar la eficiencia volumétrica de las bombas de superficie, se emplea el siguiente procedimiento:
• Verificar las RPM de la multiplex.
• Verificar el caudal de inyección.
• Verificar la presión de descarga.
25 2.8.2.4 Baja presión de inyección
Este problema operacional puede deberse a:
• Bomba trabaja con bajas RPM
• Falla de la bomba hidráulica en donde parte del fluido motriz pasa sin actuar sobre la bomba.
• Fuga de fluido motriz en el tubing por rotura del mismo.
• Fuga de fluido motriz entre la estación centralizada o individual y el pozo.
• Rotura del nozzle
2.8.2.5 Caída gradual de la presión de inyección
Normalmente la velocidad de la bomba se mantiene constante, esto puede variar debido a los siguientes factores:
• Cambio en las condiciones del pozo; ya sea en aumento gradual del nivel de fluido o del volumen del gas a través de la bomba.
• Fuga de fluido motriz en el tubing aumentándose gradualmente.
• Sellos rotos de la bomba
• Liqueo de tubería
• Recirculación por las válvulas de la bomba reciprocante
• By- pass liqueando
• Válvulas mal cerradas
2.8.2.6 Disminución brusca de la producción
26 • Falla en la bomba hidráulica.
• Pérdidas en la tubería de producción ya sea en el pozo o en superficie.
• Cambio brusco en las condiciones del pozo.
• Daño en la formación.
• Garganta cavitada.
• Dicharge body comunicado
• Falla del equipo de superficie
• Mal medido el tanque o medidor de caudal con fallas.
• Bomba taponada (no permite el ingreso de la producción)
• Bomba desasentada.
2.8.2.7 Disminución gradual de la producción
• Desgaste normal y progresivo en las partes de la bomba.
• Cambio en las condiciones del pozo, como disminución en la presión de yacimiento (yacimientos de gas).
• Taponamiento gradual de la bomba.
• Rotura de sellos del packer (liqueo mínimo).
• Cavitación de la bomba.
2.8.2.8 Aumento brusco de la presión de inyección
Aumento de presión de inyección con bomba operando, debido a la obstrucción en la línea de fluido motriz dentro del pozo o en la línea de producción.
27
se encuentren cerradas.
2.8.2.9 Aumento gradual de la presión de inyección
• Taponamiento lento con sólidos del fluido motriz o cuerpos extraños como: trapo, manilas; o corrosión de la tubería.
• Depósitos graduales de la escala u otro material en cualquier parte del sistema.
• Incremento del Bsw.
2.9 SERTECPET, SERVICIOS Y MAQUINARIA
SERTECPET es una empresa ecuatoriana que provee productos y servicios a la industria petrolera. Su especialidad es el bombeo hidráulico, su ingeniería en petróleos, diseño y construcción de diferentes equipos y herramientas.
Los equipos actualmente utilizados en SERTECPET, requieren de constante mantenimiento, por lo que los definiremos a continuación, junto con su funcionamiento y las revisiones periódicas que son realizadas por los operadores.
En el Bombeo Hidráulico, SERTECPET ofrece distintos tipos de bombas jet, bombas pistón herramientas de completación de fondo, etc.
2.9.1 EVALUACION Y PRODUCCION DE POZOS
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Estos servicios se resumen en lo siguiente:
1. Inspección en taller de bombas hidráulicas jet y pistón.
2. Elaboración de listado de partes para la reparación.
3. Reparar las bombas pistón y jet.
4. Pruebas de funcionamiento en banco de pruebas.
5. Emisión del reporte con los parámetros de funcionamiento.
6. Instalación de las bombas en los pozos.
7. Provisión de personal especializado para la instalación y operación.
SERTECPET cuenta con la tecnología necesaria para evaluar pozos con el fin de determinar su real potencial, parámetros de operación y recomendar las mejores estrategias para la optimización de producción de los pozos en evaluación.
2.9.2 UNIDAD PORTATIL
Movil Testing Unit (MTU), unidad móvil de prueba, es un equipo utilizado para la evaluación y producción de pozos por medio del bombeo hidráulico.
29
En la Figura 7 se muestra un claro esquema de la composición del MTU.
Figura 7: Movil Testing Unit (MTU)
30
Su funcionamiento básico consiste en: la bomba de desplazamiento positivo (bomba quintuplex o triplex), que se encuentra acoplada a un motor a diésel para su operación, tome el fluido motriz (agua o petróleo) proveniente de una bomba Booster (bomba centrifuga), la misma que toma dicho fluido desde el separador o tanque, con una presión baja (20 a 80 psi), y la entrega con una alta presión (hasta 3500 psi), para luego ser inyectada al pozo.
El fluido inyectado es medido a través de un medidor de flujo MCII, luego el fluido motriz más la producción del pozo retorna hasta el separador en donde se separa agua, gas y petróleo. La producción del pozo es enviada a la Sub Estación donde ingresa el fluido en un tanque Bota de gas, liberando gran cantidad de gas que se envía la Tea para ser quemado junto con el gas obtenido de los scrubbers.
El residuo que pasa a los scrubbers donde se separa nuevamente el gas del crudo, posteriormente es enviado los tanques de almacenamiento, y el gas es enviado al Daniel donde es medido por el medidor de la placa orificio y posteriormente es enviada a la tea para ser quemado.
Luego de pasar el petróleo por todos los procesos descritos anteriormente se procede a transportarlo mediante un vacuum hacia la estación central.
2.9.2.1 Componentes de la MTU
La MTU se divide principalmente en las siguientes partes:
Motor de Combustión interna
Caja de velocidades
Reductor de velocidades
31
Manifold de Inyección
Modulo Separador Trifásico (Crudo, Gas, y Agua)
Plataforma para su movilización
2.9.2.2 Características y Especificaciones Técnicas
En el presente, se utilizan equipos con las siguientes especificaciones técnicas:
Motor a Diesel Caterpillar 3406.- El motor diesel funciona con pistones de movimiento alternativo, ciclo de cuatro tiempos y su ignición se basa en la compresión de aire hasta temperaturas superiores a los 1000 ºF, donde al llegar al punto muerto superior inyecta el combustible que se mezcla con el aire caliente e inmediatamente comienza a arder.
Características:
Motor de 6 cilindros en línea, con una potencia de 425 Hp a 2000 rpm.
Especificaciones:
Modelo 3406 DITA
1800 RPM
Potencia 350 HP
Completo con refrigeración para el radiador
32
En la Figura 8, se muestra el motor convencionalmente utilizado en SERTECPET.
Figura 8: Modelo 3406 DITA
(Manual Práctico de MTU de SERTECPET, 2011)
Caja de Velocidades Eaton o Fuller.- Equipo que proporciona las marchas para la estabilización de la presión de inyección, posee 5 velocidades.
Reductor de Velocidades National Oilwell.- Es el equipo que reduce las rpm del motor, entregando el adecuado par motor para el desplazamiento de los plunger en el fluid end.
Relación de transmisión 4,38:1
33
por cada carrera del pistón.
Especificaciones:
Bomba Quintuplex
300Q National Oilwell, 300 HP
Caudal 4800 BFPD, 400 RPM
Bomba Booster 150 psi – 5000 BFPD
En la Figura 9, se muestra la Bomba Quintuplex convencionalmente utilizada en SERTECPET.
Figura 9: Bomba Quintuplex
34 Manifold de Inyección.- Conjunto de válvulas tapón de 2", que nos permite con facilidad operar la inyección y retorno de fluido, o para reversar la bomba sin la necesidad de cambiar las líneas, evitando de esta manera posibles contaminaciones en las locaciones, únicamente abriendo y cerrando los by pass.
Modulo Separador.- Separador trifásico (agua-petróleo-gas) con capacidades que van desde 38 a 46 barr en normas ASME 150 y ANSI 300
Especificaciones:
Separador horizontal diámetro 60'', longitud 12'.
Capacidad proceso 8000 BFPD.
Capacidad estática 36 BLS.
Capacidad separación gas 1600 M std. Cu ft.
Tiempo de residencia 6.5 minutos.
En la Figura 10, se muestra el Separador horizontal convencionalmente utilizada en SERTECPET.
Figura 10: Separador Horizontal
35
En la Figura 11 se muestra las partes externas de un separador horizontal.
Figura 11: Componentes externos de un separador
(PETROPRODUCCION, 2011)
36
En la Figura 12 se muestran las especificaciones de la Plataforma de Movilización.
Figura 12: Plataforma de Movilización a escala
37
Tabla 3: Datos técnicos de las Unidades Móviles de evaluación (Mobile testing united)
Unidades: MTU - 01 MTU - 02 MTU - 03
Motor
Descripción Motor de combustión interna de cuatro tiempos turbo cargado
Marca Caterpillar
Modelo 3306 3406
Combustible Diesel
Reductor
Descripción Reductor de velocidades de engranajes lubricado por semi-inundado
Marca National
Relación 4.85:1 4.38:1 4.38:1
Bomba
Descripción Bomba de desplazamiento positivo de émbolos buzos múltiples, alimentada por bomba booster de engranajes
Marca Trico National Weatherford - Siam
Tipo Triplex Quintuplex
Modelo 4J 200T J-300
Capacidad 2400 BPD @ 400 RPM 4100 BPD @ 400
RPM
Potencia 200 HP 200 HP 300 HP
Presión Máxima 5000 psi 3800 psi
Émbolos 3 émbolos de 1-7/8" de diámetro y carrera de 5"
5 émbolos de 1-7/8" de diámetro y carrera
de 5" Lubricación Forzada con bomba al émbolo Por goteo al émbolo
38
Unidraulic
Descripción Recipiente separador de fluidos con mirillas de nivel, válvula de seguridad y descarga de gas.
Marca Anusco Trico Brazoria
Modelo Un recipiente: Separador Dos recipientes: Separador y acumulador de presión
Válvula de alivio Una en Separador (200 psi)
Dos: una Separador (200 psi) y una en Acumulador
(265psi) Presión 300 Psi @ 150 ºF 300 psi y 350 psi @ 150 ºF
Hidrociclones
Descripción Unidad dual de limpieza de fluido por centrifugado a alta velocidad
Marca National
Tamaño Entrada de 3/4", salida de 2"
Panel de control
Descripción Panel de control para ininterrupción de operación, con manómetros para succión y descarga de bomba; pantalla digital para revoluciones y código de interrupción
Marca Murphy
Modelo 50-30-0153 REV 50-30-1359
Interrupciones Parada de emergencia, Alto/bajo nivel de aceites (en motor, reductor y/o bomba), Alta/baja presión de succión y/o descarga en bomba
Instrumentos
Manómetro alta Manómetros de glicerina de 0 a 5000 psi,
Manómetro alta Manómetros de glicerina de 0 a 500 psi, Contador Analizador de flujo con totalizador
39
Líneas y accesorios
Descripción Tubería de 2" de diámetro para alta presión cédula N80 con uniones de golpe Fig. 602 roscadas en los extremos,
Longitud total 100 metros de tubería con uniones de golpe Manifold Un Manifold para cambio rápido del circuito de fluido Juntas deslizables Juntas deslizables (Chiksan) de 2" de alta presión cédula N80
Control de fluido Válvula de contrapresión y de presión diferencial Control de presión Válvula reguladora de presión
Centrifugadora
Bomba para Inyección de químicos
Plataforma
Descripción Plataforma transportable reforzada de doble eje, con luces de periferie
Tipo Cama baja Cama Alta
Frenos Pulmón de aire de doble acción
Estabilizadores Estabilizadores de altura graduable delanteros y niveladores laterales
Tanque de combustible
Capacidad 1300 Galones
Filtrado Con filtro transparente tipo racor
Auxiliares
Extintores 2 extintores de polvo seco de 100 Libras para fuego de origen A,B y C por unidad
Conos de
seguridad 6 Conos plásticos por cada unidad
Iluminación interna 6 Focos industriales de 120 voltios y 2 halógenos de 24 voltios por unidad
40
2.9.2.3 Ventajas de la MTU
No es necesario almacenamiento para fluido motriz.
Mide la cantidad de fluido de gas y líquido.
Se puede desplazar la producción hasta la estación si es necesario con presión del separador.
El fluido motriz es filtrado y no daña la formación.
Es una unidad compacta ideal en locaciones pequeñas y puede ser helitransportada.
Panel de control incorporado, control de parada por alta y baja presión.
La separación de fluido (petróleo, agua, gas) es óptima.
Este sistema de pruebas se ha usado en el Ecuador y el exterior.
2.9.2.4 Módulos de Fluido Motriz para Bombeo Hidráulico
Estos equipos pueden ser fabricados en las siguientes dimensiones:
Diámetro del recipiente: desde 42” hasta 60”.
Longitud del recipiente horizontal: desde 7 hasta 20 pies.
Diámetro del recipiente vertical: 26”.
Alto del recipiente vertical: 6 pies.
2.9.2.5 Medición de Gas
El método más usual para el control de la producción y consumo de gas es el de medición con placa orificio.
41
valores de presión diferencial y presión estática.
La presión diferencial es la diferencia de los valores de presión medidos en ambos lados de la placa orificio (P1 - P2) normalmente en pulgadas de agua, y la presión estática corresponde al valor medido aguas abajo de la placa (P2) en psi.
SERTECPET en los MTU disponen los equipos necesarios: Elemento primero: Equipo de placa orificio y Elemento secundario: Registrador Barton para realizar una medida exacta de la producción de gas de los pozos que están siendo evaluados.
2.9.3 EMPACADURAS PARA EVALUACIÓN DE POZOS
SERTECPET cuenta con tres principales tipos de empacaduras para sus trabajos, las cuales son:
Empacadura Recuperable RH 148
Empacadura Eskimo
Empacadura de Compresión
2.9.3.1 Empacadura Recuperable Rh 148
42
problemas por restricción de flujo. Ha sido diseñada para manejar altos diferenciales de presión, ya sea de arriba o de abajo. El sistema integral de by pass permite la circulación alrededor de la herramienta, de tal forma que el cemento u otros materiales puedan ser removidos del pozo.
Entre sus características tenemos:
Construcción para trabajo pesado con hold down hidráulico superior.
Mandril hold down con balance de presión.
Segmentos dentados de las cuñas y botones de carburo.
Abertura de pleno caudal.
By pass interno grande.
Maneja altos diferenciales de presión.
Patrones J opcionales para fraguado.
En la Figura 13 se muestra un ejemplo de la empacadura ya descrita.
Figura 13: Paker RH 148
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2.9.3.2 Empacadura Eskimo
La empacadura Eskimo de 6-5/8” es un set mecánico recuperable con un mandril integral y un sello simple para by pass, esta reemplaza y cumple la misma función que la empacadura RBP, puede ser utilizada en operaciones de inyección, bombeo y producción. El seguro mecánico maneja fuertes presiones desde arriba o abajo de la empacadura, sin importar que ésta esté en tensión, en compresión o neutral. Un by pass interno reduce el efecto de pintoneó cuando se la corre o se la recupera. El mandril integral permite que la empacadura funcione con un solo sello elastomérico interno, maximizando la integridad del sello.
Entre las características tenemos:
Maneja presiones diferenciales desde arriba o abajo.
El tubing y la empacadura pueden permanecer en compresión, en tensión o neutral.
Puede ser instalada a poca profundidad.
Operación simple – ¼ de vuelta a la derecha para colocar y soltar.
Diseño de cuñas para distribuir la fuerza sobre el diámetro interno del casing.
El by pass se abre antes de soltar el hold down.
La ubicación del by pass permite que se limpien los escombros desde las cuñas superiores.
Disponible en vuelta rotacional o seguridad en tensión.
Disponible con elementos especiales y sellos para ambientes hostiles.
44
En la Figura 14 se puede observar un ejemplo de la empacadura eskimo.
Figura 14: Packer Eskimo
45
Las medidas que ofrece SERTECPET en este tipo de empacadura se las puede observar en la Figura 15 a continuación.
Figura 15: Medidas de la Empacadura Eskimo
(CATALOGO DE SERTECPET, 2000)
2.9.3.3 Empacaduras De Compresión
Esta empacadura es utilizada en el armado de BHA de evaluación y BHA de pruebas de casing, también se la utiliza en pruebas de pozos con zonas múltiples de producción, excelente para aislamiento de zonas productivas, es de fácil asentamiento y recuperación.
En la Figura 16 podemos observar las medidas que ofrece SERTECPET en este tipo de empacadura.
Figura 16: Medidas de las Empacaduras de Compresión
46
Adicional a las empacaduras ya nombradas, SERTECPET también ofrece más tipos de empacaduras, las mismas que son nombradas en la Figura 17.
Figura 17: Empacaduras adicionales que ofrece SERTECPET
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2.9.4 HERRAMIENTAS DE COMPLETACIÓN DE FONDO
Entre las herramientas de fondo podemos encontrar las siguientes:
2.9.4.1 No - Go Nipple
Son herramientas que se utilizan cuando se requiere un medio para asentar equipos de control de flujo de fondo, elementos registradores de presión, tapones, entre otros.
Se construye en acero 4340 y 4140. Para incrementar la vida útil de la herramienta, se realiza tratamiento térmico, lo cual le permite alcanzar mayor resistencia a la abrasión y corrosión.
Entre sus aplicaciones podemos encontrar:
Para instalar tapones para cerrar o aislar el flujo a través del tubing, cerrar el pozo en fondo, probar la tubería de producción en operaciones de wo, etc.
Instalar check valves (standing valves),
Instalar choques para reducción de presiones fluyentes de superficie o en el fondo para prevenir congelamiento cuando se tiene pozos de gas.
Colocar electos de presión y temperatura.
Prevenir perdidas de herramientas en el interior del pozo.
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Tiene como características y ventajas:
En su interior tiene un acabado muy liso para que se acople los sellos de cualquier herramienta,
Dispone de dos modelos: F y R El No-go modelo “F” permite que la herramienta se aloje en la parte superior, mientras que el tipo R hace que la herramienta se asiente en la parte inferior.
2.9.4.2 Standing Valve
Es una válvula de retención que está conformado por una bola, un asiento y un by pass el que se abre cuando se recupera del fondo del pozo.
Se dispone de standing valve para no-go y para cavidades.
Entre sus aplicaciones tenemos:
Se aloja en el no-go nipple tipo F y R, como también en camisas.
Se utiliza como válvula check para permitir el flujo en un solo sentido.
Mantener el fluido en la tubería de producción para evitar que contamine a la formación productora.
Son usados para realizar pruebas de presión de tubería de producción y del espacio anular.
Esta válvula puede ser corrida y recuperada solo con unidad de cable liso o flexible.
49
2.9.4.3 Camisas (Sliding Sleeve)
SERTECPET ofrece dos principales modelos:
Modelo SL
Es un nipple con orificios dispuestos en su parte media de manera especial para permitir la comunicación entre la tubería de producción y el espacio anualar. En el interior de la camisa se aloja un elemento deslizable denominado Closing Sleeve que posee los elementos sellantes y que, mediante su operación permite abrir o cerrar los orificios de la camisa, de esta forma se permite o se impide el paso de fluido del tubing al casing o viceversa.
Entre sus aplicaciones tenemos:
En esta herramienta se aloja la bomba jet para pruebas de producción o completaciones definitivas.
Generalmente son colocadas cerca del intervalo de la zona o arena productora, permitiendo únicamente la producción de los fluidos de esta zona.
Modelo CLS
Esta herramienta tiene las mismas aplicaciones que el modelo anterior, pero tiene un dispositivo extra que iguala la presión entre el Tubing y el Casing al abrir la camisa.
50
2.9.4.4 Crossover
Son nipples pequeños que permiten realizar conexiones entre tuberías con distinta rosca o diferentes diámetros.
2.9.4.5 Bleeder Valve
Se utiliza en bombeo electro sumergible como válvula de circulación.
Generalmente es usada una vez que se ha decidido sacar el equipo de fondo, para lo cual debe romperse en pin de ruptura con una barra.
Entre sus características y ventajas tenemos:
Es un nipple corto del mismo diámetro de la tubería de producción, internamente tiene un pin transversal rompible denominado knockout plug.
2.9.4.6 Pup Joint
Es una herramienta utilizada para realizar espaciamientos de la tubería de producción en los diseños de completaciones de fondo.
Entre sus características y ventajas tenemos:
Tiene las mismas características de las tuberías de producción con la diferencia de su longitud que generalmente está entre 5 y 15 pies.
51
Sertecpet actualmente puede fabricar Pup Joings en tubería de hasta 7” de diámetro tanto en roscas certificadas por Sertecpet o en cualquier tipo de roscas solicitadas.
2.9.4.7 Back Pressure Valve
Es utilizada cuando se requiere un sistema para aislar el pozo cuando se está retirando el cabezal o se va a instalar el preventor de reventones (bop) o viceversa.
Entre sus características y ventajas tenemos:
Es una válvula de retención, que está conformada por un cuerpo, una válvula, un asiento y un resorte que acciona la válvula.
Cierra automáticamente y no permite el paso de fluido del pozo hacia fuera.
2.9.4.8 Separation Tool
Denominada bomba falsa, se aloja dentro de la camisa de circulación o dentro de la cavidad y sirve para aislar los orificios de la misma, impidiendo la comunicación tubing- casing.
Se utiliza cuando la camisa tiene dificultades para cerrar o ya no realiza sello perfecto.
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Entre sus características y ventajas tenemos:
Posee dos sellos cuando va alojada en una camisa, y un sello en la parte superior y una cabeza de standing valve en la parte inferior cuando va alojada en una cavidad.
Dispone además de un pin de ruptura instalado en la parte superior que se rompe para recuperar de la camisa.
2.9.4.9 Probes
Es un pin que va acoplado en el pulling tool y sirve para recuperar bombas o tapones RZR. Se introduce dentro de la cabeza de pesca cerrando al lock mandreal (anclas) permitiendo recuperar las herramientas antes descritas con la unidad de cable.
Se los fabrica bajo las necesidades de utilización del cliente.
2.9.4.10 Pulling Tool
Se utiliza para recuperar bombas jet, standing valve, RZR, válvulas de gas lift, y cualquier herramienta de fondo que tenga una cabeza de pesca, como también para dejar herramientas en el fondo, realizando la función de running tool.
2.9.4.11 Running Tool
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Entre sus características y ventajas tenemos:
Es una herramienta que se acopla a la cabeza de pesca de una bomba, standing valve, o tapón RZR y se asegura a la misma con un pin de aluminio o de bronce.
Se fabrican Running Tools para herramientas de pesca en tuberías de 3 1/2, 2 7/8 y 2 3/8.
2.9.4.12 Válvula Reguladora De Presión
Es una válvula de control de presión manual de acción directa. Mantiene la presión en cualquier valor deseado en la descarga aunque el flujo o la presión en la entrada varíen.
La regulación de la presión se realiza por limitación del flujo por medio de un vástago roscado.
Entre sus usos tenemos:
Se usan principalmente en la descarga de bombas y en la salida de sistemas presurizados para regular la presión del sistema tanto, aguas arriba y aguas abajo de la válvula según el requerimiento del proceso.
2.9.4.13 Couplings
Los couplings son uniones roscadas (female-female) para line pipe y sus roscas se fabrican de acuerdo al requerimiento del cliente.
54
Características de construcción
Sertecpet fabrica couplings con diámetro exterior máximo de 7”.
Sertecpet está calificado para fabricar roscas tipo API y Tenaris en su línea Premium: Blue, Batrix y Antares.
Cualquier tipo rosca bajo requerimiento del cliente también puede ser fabricada.
Pueden ser manufacturadas también en conexiones roscadas Tenaris Blue, Sec, New Van, Antares y más roscas especiales a requerimiento del cliente.
2.9.4.14 Downhole Plug
Es una herramienta de fondo que se utiliza en forma de tapón ciego recuperable se aloja en las camisas no-go’s o cualquier otra herramienta que tengan el perfil adecuado para su alojamiento de latsh. Se desplaza hidráulicamente y se recupera con slick line utilizando un dispositivo llamado probe.
Sus características son:
Se utiliza para aislar zonas productoras que estén bajo la herramienta.
Se usa para restringir la producción del pozo en el fondo utilizando como choque.
Entre sus ventajas tenemos:
Recuperable con slick line.
55
Se puede alojar en varios tipos de herramienta que tengan el perfil adecuado.
56
3. METODOLOGÍA
Para la selección adecuada de un sistema de levantamiento artificial, se debe analizar las condiciones del pozo, así como varias alternativas para las bombas a utilizarse. A continuación se resumirá sus ventajas y distintas características:
3.1 BOMBAS
JET
La bomba jet es una clase especial de bomba hidráulica cuyo principio de levantamiento se basa en la transferencia de energía entre el fluido de inyección y el fluido producido, cuando el fluido inyectado atraviesa el nozzle en el fondo del pozo, se produce la transformación de energía potencial en energía cinética (Principio de Venturi, que se ilustra en la Figura 18, lo que finalmente causa la producción de fluidos desde el reservorio.
Figura 18: Principio físico de la Bomba Jet
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Para la selección adecuada y más precisa de una bomba, SERTECPET ofrece diferentes bombas tanto jet, como de pistón para las distintas necesidades.
Las ventajas que tiene una Bomba Hidráulica tipo Jet, se resumen en la Tabla 3 a continuación:
Tabla 4: Ventajas de la Bombas Jet Hidráulicas
Fluido inverso recuperable
Capacidad de
producción flexible Pozos
Pozos profundos Pozos múltiples Plataformas Costa Afuera
Sitios apartados y urbanos
Ambientalmente
amigable Zonas Múltiples
Económica Unificada y transportable
Terminaciones de Pozo Complicadas
Bajo perfil Reparable en el
campo Sin partes móviles
Arena y sólidos Gas y agua Parafina y petróleo pesado
Fluidos corrosivos
DST, limpieza y comprobación de
pozo
Bajo mantenimiento
