Criterios Para La Selección de Los Sistemas Artificiales de Producción

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Criterios para la selección de los sistemas artificiales de producción

Sistema

Equipos

Equipos de

de Fondo

Fondo

Eficiencia

Flexibilidad

Bombeo

Neumático

Continuo (BNC)

Esencial un buen diseño de Esencial un buen diseño de válvulas y espaciamiento de válvulas y espaciamiento de mandriles. Costos bajos de mandriles. Costos bajos de equipos de fondo (válvula y equipos de fondo (válvula y mandriles). Válvulas pueden mandriles). Válvulas pueden ser retiradas con línea de ser retiradas con línea de acero

acero

Moderada: aumenta en Moderada: aumenta en pozos que requieren pozos que requieren bajos gastos de gas de bajos gastos de gas de inyección. Baja en inyección. Baja en pozos que requieren pozos que requieren altos gastos de gas de altos gastos de gas de inyección o en pozos inyección o en pozos con altos cortes de agua con altos cortes de agua mayor al 50%. Se ubica mayor al 50%. Se ubica entre 5 y 30%. entre 5 y 30%. Excelente: Gastos de Excelente: Gastos de aceite pueden variarse aceite pueden variarse modificando el gasto de modificando el gasto de inyección, se requiere de inyección, se requiere de una buena selección de una buena selección de tamaño de TP. En caso tamaño de TP. En caso de manejar altos gastos de manejar altos gastos o pozos profundos, se o pozos profundos, se requieren equipos requieren equipos adicionales de adicionales de compresión o de gran compresión o de gran robustez. robustez.

Bombeo Mecánico

Convencional

(BMC)

Se requiere un buen diseño Se requiere un buen diseño de varillas y el uso de de varillas y el uso de buenas prácticas buenas prácticas operacionales. La bomba de operacionales. La bomba de fondo se puede cambiar con fondo se puede cambiar con camión varillero.

camión varillero.

Eficiencia del sistema Eficiencia del sistema excelente. Eficiencias excelente. Eficiencias que se pueden alcanzar que se pueden alcanzar entre 50 y 60%, podría entre 50 y 60%, podría ser mayor en ser mayor en condiciones muy condiciones muy especiales. especiales. Excelente: pueden Excelente: pueden variarse velocidad y variarse velocidad y longitud de la carrera, longitud de la carrera, tamaño del pistón y tamaño del pistón y tiempo producción para tiempo producción para controlar gastos. controlar gastos.

Bombeo

Electo

Bombeo

Electo

centrifugo (BEC)

Se requiere de una Se requiere de una apropiada selección de apropiada selección de cable, motor, bomba y sello, cable, motor, bomba y sello, Esencial un buen diseño y Esencial un buen diseño y buenas prácticas buenas prácticas operacionales.

operacionales.

Buena para pozos con Buena para pozos con altos gastos (> 60%) en altos gastos (> 60%) en algunos casos, pero algunos casos, pero disminuye

disminuye

significativamente para significativamente para pozos con gas.

pozos con gas.

Moderada a buena: Moderada a buena: generalmente las generalmente las bombas operan a bombas operan a velocidad controlada y velocidad controlada y con un rango de gasto con un rango de gasto de aceite limitado por de aceite limitado por empuje de bomba. Se empuje de bomba. Se requiere de diseño muy requiere de diseño muy preciso en cuanto a preciso en cuanto a capacidad. Variadores capacidad. Variadores de velocidad mejoran la de velocidad mejoran la flexibilidad, pero flexibilidad, pero incrementan los costos. incrementan los costos.

Bombeo

Hidráulico

Jet

Hidráulico

Jet

(BHJ)

No posee partes móviles lo No posee partes móviles lo cual le da robustez al cual le da robustez al equipo.

equipo.

Equipo de muy baja Equipo de muy baja eficiencia debido a la eficiencia debido a la gran potencia que se le gran potencia que se le suministra al equipo de suministra al equipo de fondo y lo poco que se fondo y lo poco que se transfiere al fluido de transfiere al fluido de producción. Su producción. Su eficiencia se encuentra eficiencia se encuentra entre 10 y 30%. entre 10 y 30%. Buena, el equipo de Buena, el equipo de fondo puede ser fondo puede ser inestable y fácil inestable y fácil reemplazo permitiendo reemplazo permitiendo producir un amplio rango producir un amplio rango de gastos. El gasto y la de gastos. El gasto y la presión del fluido motriz presión del fluido motriz pueden ajustarse acorde pueden ajustarse acorde a los gastos de a los gastos de producción.

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Bombeo

de

Cavidades

Progresivas (BCP)

Importante la selección del elastómero, debe ser compatible con fluidos de producción, se requiere un buen diseño de varillas.

El equipo con mejor eficiencia hidráulica un buen diseño puede llegar a sobrepasar el 70%, su rango típico está entre 40 y 70%. Excelente: se puede cambiar velocidades de rotación en la superficie; se puede cambiar la bomba de fondo tipo insertables.

Sistema

Corrosión

Desviación del

pozo

Manejo de

Parafinas

Manejo de

Asfáltenos

Manejo de

Sólidos/arena

Bombeo

Neumático

Continuo

(BNC)

Bueno Tratamiento con inhibidor aplicado en la inyección de gas Excelente Algunos problemas de línea de acero en pozos de hasta 70° de desviación para recuperar las válvulas Bueno Tratamiento con inhibidor aplicado en la inyección de gas Regular: Inyección continua de dispersante de asfáltenos desde el fondo del pozo aplicado por la inyección de gas. Excelente Los problemas de flujo son en la entrada y superficie. Límite típico es de 0.1% de arena para evitar los problemas de entrada y salida.

Bombeo

Mecánico

Convencional

(BMC)

Buena a excelente. Usando materiales resistentes a la corrosión en la construcción de bombas de fondo. Razonable Aumento la carga y los problemas por desgaste. Pozos con alto ángulo de desviación y horizontales. Hay cierto éxito en este sistema en 15°/100 ft utilizando rodillos. Regular a Bueno Tratamiento con agua o aceite caliente. Regular: Inyección continua de dispersante de asfáltenos desde el fondo del pozo por espacio anular.

Pobre a Regular Puede ser capaz de manejar hasta 0.1% arenas con bomba especial de la producción total, mayor a eso se requiere instalar un cedazo por debajo de la bomba

Bombeo

Electo

centrifugo

(BEC)

Razonable Tratamiento con inhibidor solo a la entrada de la bomba con un capilar Bueno pocos problemas, experiencia limitada en pozos horizontales. Regular Tratamiento con agua o aceite caliente o inyección de inhibidor por capilar. Regular: Inyección continua de dispersante de asfáltenos desde el fondo del pozo por medio del capilar. Pobre Requiere <200 ppm de sólidos. Se requieren materiales resistentes a la abrasión en la bomba disminuyendo el desgaste aumenta los costos del equipo de fondo.

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Bombeo

Hidráulico Jet

(BHJ)

Bueno a Excelente Circular tratamiento de inhibidor con fluido motriz para que pase por la bomba jet

Excelente Bomba Jet puede pasar a través de desviación hasta 24°/100 ft en 2 pg de tubería nominal Bueno a Excelente Circular tratamiento de inhibidor con fluido motriz para que pase por la bomba jet

Bueno a

Excelente: Circular

tratamiento de dispersante con fluido motriz para que pase por la bomba jet.

Regular a Bueno Bomba Jet opera con 3% de arena en el total del fluido producido. El fluido motriz le da a la bomba Jet una tolerancia de 200 ppm de 25 mm de tamaño de partícula. En caso de sal realizar tratamiento de agua dulce para la acumulación de sal.

Bombeo de

Cavidades

Progresivas

(BCP)

Bueno a Excelente Utilizar frecuentemente tratamiento con inhibidor por espacio anular Pobre a razonable Aumento la carga y problemas de desgaste. Actualmente muy pocas instalaciones conocidas Regular No circular líquidos calientes, posible daño a la bomba (daño al elastómero) Regular: Inyección continua de dispersante de asfáltenos desde el fondo del pozo por espacio anular. Excelente Hasta 50% de arena con alta viscosidad del crudo (> 200 cp). Disminuye a

Rangos máximos de operación criterios de Petróleos Mexicanos (PEMEX).

CRITERIOS

BM

BCP

BNC

BHJ

BEC

Profundidad

(m)

2500 1524 3500 4500 5000

ngulo

(grados/ 328

m)

15 15 50 20 35

Temperatura

de

Operación

(°C)

200 120 200 170 200

Gasto (bpd)

1500 1000 3000 4000 15000

RGA (m3/m3)

200 200 350 350 200

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Corte

de

Agua (%)

90 90 50 90 90

°API

>8 >8 >15 >8 >10

IP (psi/bpd)

9 12 15 7 10

Mo (cP)

Bueno Excelente Pobre Bueno Bueno

Manejo

de

Corrosión (%

CO2, H2S)

Bueno Regular Bueno Excelente Bueno

Manejo

de

Gas

Regular Pobre Excelente Regular Pobre

Manejo

de

Sólidos

Pobre Regular Bueno Regular Pobre

Servicio

a

pozos

Repara / C. V. Repara / C.V. L. A. Hidraul. / L.A. Reparar

Movimiento

Primario

Gas / Eléctrico Gas / Eléctrico Gas Gas / Eléctrico Eléctrico

Aplica

en

Mar

No Bueno Excelente Bueno Excelente

Eficiencia

del Sist. (%)

Bueno Bueno Pobre Pobre Regular

Costos

Operativos

Bajos Bajos Bajos Moderado Altos

Ventajas

Desventajas

BOMBEO

NEUMÁTICO

CONTINUO

Inversiones bajas para pozos profundos.

Bajos costos en pozos con elevada producción de arena.

Flexibilidad operativa al cambiar condiciones de producción.

Las válvulas pueden ser recuperadas con línea de acero.

El equipo superficial puede centralizarse en una estación. Se requiere alimentación de gas a alta presión.

Requiere una fuente continua de gas.

Altos costos de operación cuando se manejan gases amargos.

Altos costos de operación si el gas es comprado

Se requieren niveles de líquido altos. Se requiere alimentación de gas a alta presión.

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Capaz de producir grandes volúmenes de fluidos. La TR debe soportar una alta presión del gas

BOMBEO

NEUMÁTICO

INTERMITENTE

Inversiones bajas para pozos profundos.

Bajos costos en pozos con elevada producción de arena

Flexibilidad operativa al cambiar condiciones de producción.

Adaptable a pozos desviados.

El equipo superficial puede centralizarse en una estación

Su vida útil es mayor que la de otros sistemas. Las válvulas pueden ser recuperadas con línea de acero, por lo que las reparaciones son baratas

Requiere una fuente continua de gas.

Los ritmos de producción son reducidos.

Su eficiencia es muy baja (10% -15%).

Mayor cantidad de gas para producir un barril

Se requiere alimentación de gas a alta presión

La TR debe soportar una alta presión del gas.

BOMBEO MEC NICO

Baja inversión para producción de volúmenes bajos y profundidades someras a intermedias (2400m).

Permite producir con niveles de fluidos bajos. Es adaptable a pozos con problemas de corrosión e incrustaciones.

Cuando su aplicación es apropiada, es el método más barato.

Diseño Simple

Familiar para ingenieros de diseño y el personal operativo.

Inversiones altas para producciones altas, así como para profundidades medias y profundas.

Debido a las características de las varillas se limita el BM a profundidades mayores y volúmenes altos de producción.

Problemas en agujeros desviados. Para reparación de la bomba, las varillas deben ser extraídas

BOMBEO

HIDRÁULICO

Flexibilidad para cambiar condiciones operativas. Instalaciones grandes ofrecen una inversión baja por pozo.

La recuperación de las bombas se hace por circulación inversa.

Se puede instalar en pozos desviados.

Mantener limpio el fluido motriz. Condiciones peligrosas al manejar aceite a alta presión en líneas. La pérdida de potencia en superficie ocasiona fallas en el equipo subsuperficial.

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Adaptable a la automatización.

Inversiones bajas para volúmenes producidos mayores a 400 BPD en pozos profundos.

El equipo puede ser centralizado en un sitio.

En ocasiones requiere de sartas múltiples.

Es difícil la instalación de la bomba en agujero descubierto.

El manejo de arena, incrustaciones, gas o corrosión ocasionan muchos problemas.

Demasiada inversión para producciones altas a profundidades someras e inmediatas.

BOMBEO ELECTRO

-CENTRÍFUGO

Buena habilidad para producir altos volúmenes de fluido a profundidades someras e intermedias. Baja inversión para profundidades someras. Adaptable a la automatización.

Es aplicable a grandes profundidades (alrededor de 4200m).

El cable eléctrico es la parte más débil del sistema.

Poca flexibilidad para variar condiciones de producción.

Tiempos de cierre prolongados. Requiere fuentes de suministro de energía eléctrica.

Los problemas de incrustaciones son fatales para la operación.

Dificultad para manejar alto porcentaje de arena o gas

BOMBEO DE

CAVIDADES

PROGRESIVAS

Bajas inversiones para pozos someros y bajos gastos.

Excelente eficiencia hidráulica (50% al 70%). Fácil de instalar y operar

Ofrece mayor resistencia que cualquier otro sistema al operar con altos contenidos de arena y altas RGA

Aumenta su eficiencia conforme aumenta la viscosidad del fluido.

Es un sistema nuevo, por lo que requiere un buen desarrollo de la experiencia y de su conocimiento. Su vida útil es corta por los problemas con el elastómero

Disminuye su eficiencia cuando trabaja con gas.

Problemas de desgaste TP/varillas cuando se aplica a pozos desviados.

Bibliografía

Cruz E. (2015). Sistema Experto para la Selección de los Sistemas Artificiales de Producción Aplicables en pozos de aceite. UNAM. M éxico, D.F.

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Ortega E. (2009). Sistema de Bombeo para cavidades progresivas aplicados a pozos desviados. UNAM. México, D.F.