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Bombeo de cavidades progresivasDocente: Ing. Miguel Pozo Produccin III

Alconz Cruz AldoCostas Bustillos CleverChumacero Guarachi MelanyChicchi Llanos MarcialEspada Nava JhonnyFlores Pally Gonzalo SilvioGutierrez Quiroz FabiolaMariscal Cordero Erlin Ariel1

1 BOMBEO CAVIDADES PROGRESIVAS

1. INTRODUCCION AL SISTEMA DE BCP2. PRINCIPIO FUNCIONAMIENTO DEL BCP3. DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS4. DISEO BASICO Y SELECION DE LOS EQUIPOS5. INSTALACION, OPERACIN E IDENTIFICACION DE FALLAS6. APLICACIN PRACTICA7. ANALISIS ECONOMICO8. CONCLUSIONES 9. BIBLIOGRAFIA

Introduccin al sistema de BCP

Resea Histrica.La Bomba de Cavidades Progresivas (B.C.P.) fue inventada en 1932 por un Ingeniero Aeronutico Francs llamado Ren Moineau, quin estableci la empresa llamada PCM POMPES S.A. para la fabricacin de la misma.

La bomba PCP est constituida por dos piezas longitudinales en forma de hlice, una que gira en contacto permanente dentro de la otra que est fija, formando un engranaje helicoidal:

Introduccin al sistema de BCP

El rotor metlico, es la pieza interna conformada por una sola hlice.

El estator, la parte externa est constituida por una camisa de acero revestida internamente por un elastmero(goma), moldeado en forma de hlice enfrentadas entre si, cuyos pasos son el doble del paso de la hlice del rotor.

En 1979, algunos operadores de Canad, de yacimientos con petrleos viscosos y alto contenido de arena, comenzaron a experimentar con bombas de cavidades progresivas.

Muy pronto, las fbricas comenzaron con importantes avances en trminos de capacidad, presin de trabajo y tipos de elastmeros. Algunos de los avances logrados y que en la actualidad juegan un papel importante, han extendido su rango de aplicacin que incluyen:

- Produccin de petrleos pesados y bitmenes (< 18API) con cortes de arena hasta un 50 %

- Produccin de crudos medios (18-30 API) con limitaciones en el % de SH2.

- Petrleos livianos (>30 API) con limitaciones en aromticos.

Produccin de pozos con altos % de agua y altas producciones brutas, asociadas a proyectos avanzados de recuperacin secundaria(por inyeccin de agua).

En los ltimos aos las PCP han experimentado un incremento gradual como un mtodo de extraccin artificial comn. Sin embargo las bombas de cavidades progresiva estn recin en su infancia si las comparamos con los otro mtodos de extraccin artificial como las bombas electro sumergibles o el bombeo mecnico.

Aplicaciones de Bombeo por Cavidades Progresivas.

El sistema de Bombeo por Cavidades Progresivas debe ser la primera opcin a considerar en la explotacin de pozos productores de petrleo por su relativa baja inversin inicial; bajos costos de transporte, instalacin, operacin y mantenimiento; bajo impacto visual, muy bajos niveles de ruido y mnimos requerimientos de espacio fsico tanto en el pozo como en almacn.

Las posibilidades de las bombas de ser utilizadas en pozos de crudos medianos y pesados; de bajas a medianas tasas de produccin; instalaciones relativamente profundas; en la produccin de crudos arenosos, parafnicos y muy viscosos; pozos verticales, inclinados, altamente desviados y horizontales y pozos con alto contenido de agua, las constituyen en una alternativa tcnicamente apropiada para la evaluacin del potencial de pozos o como optimizacin y reduccin de costos.

De igual forma, como alternativa a pozos de gas lift, permite liberar capacidad de compresin y gas (sobre todo en pozos con altas producciones de agua) y optimizar la utilizacin de este ltimo.

Limitaciones del Bombeo por Cavidades Progresiva.

La aplicacin de la tecnologa del bombeo por cavidades progresivas es relativamente reciente si se compara con los mtodos de produccin convencionales (bombas mecnicas) y solo la evaluacin continua de las mismas en escenarios con diversidad de exigencias permitir madurarla tcnica y tecnolgicamente.En cuanto a las limitaciones del mtodo, es captulos anteriores se ha mencionado la imposibilidad de los elastmeros para bombear fluidos con altos volmenes de gas libre, ambientes de alta temperatura, crudos aromticos, profundidades importantes donde la resistencia de las cabillas constituyan una limitacin, cambios de bomba sin recuperar la completacin, manejo de altos caudales, etc.

Utilizacin del BCP en el mundoA continuacin se muestran las estadsticas de las aplicaciones del bombeo por cavidades progresivas para Venezuela e internacionalmente. Ntese que se han alcanzado periodos de operacin superiores a los 8 aos, aplicaciones en pozos horizontales en las cuales la bomba se instal en una seccin a noventa grados con respecto a la vertical, gravedades API de hasta 45, profundidades superiores a los 9000 pies y viscosidades de hasta 100.000 cps.

Pas Variable Resultados Obtenidos Equipo / Material Observaciones Venezuela Produccin Total 525 MBlsBombas serie 5 Asociada a 150 bombas instaladas Canad Mayor Tasa/pozo 5270 b/d Bomba MultilbuloPozos productores de agua. California, USA Mayor desviacin Posicin Horizontal Bomba 300TP1300 DogLeg de hasta 15 / 100 pies. Texas, USA Crudo mas liviano Gravedad API de 45 Elastmero usado: 199 Temperatura 140 F Canad Mayor contenido de arena 70 % en Volumen Elastmero usado: 194 Duracin promedio de 6 a 9 meses. Canad Mayor contenido de H2S Hasta un 7 % de H2S Elastmero usado: 159 Temperatura 46 C Canad Mayor vida til 99 meses (mas de 8 aos) Bomba 240TP600 Elastmero 159 Ecuador Profundidad de la bomba Mayor de 9800 pies Bomba 180TP3000 Canad Crudo mas pesado Gravedad API de 8 Bomba 660TP2000 Viscosidad 100.000 cps. Argentina Mayor Temperatura 260 F / 127 C Elastmero 159 Bomba 300TP1800 Texas Mayor contenido de aromticos 15% de aromticos solventes Elastmero 204 Bomba 200TP1800 Wyoming Mayor contenido de CO2 30% de contenido de CO2 Elastmero 159 Bomba 200TP1800 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

El Estator y el Rotor no son concntricos , un motor transmite movimiento rotacional al rotor que lo hace girar en si propio eje este movimiento forman una serie de cavidades idnticas y separadas entre si.Cuando el rotor gira en el interior del estator estas cavidades se desplazan axialmente desde el fondo del Estator hasta la descarga creando un efecto de succin Las cavidades estn hidrulicamente selladas y el tipo de bombeo es de desplazamiento positivo.

D= Dimetro mayor del rotordr= Dimetro de la seccin transversal del rotorE= Excentricidad del rotor.Ps= Paso del estator (Longitud de la cavidad = longitud de la etapa)Pr = Paso del rotor

Existen distintas geometras en bombas PCP, y las mismas estn relacionadas directamente con el nmero de lbulos del estator y rotor.En las siguientes figuras se puede observar un ejemplo donde podremos definir algunas partes importantes.

La relacin entre el nmero de lbulos del rotor y el estator permite definir la siguiente nomenclatura:

N de lbulos del rotor 3N de lbulos del estator 4

Por lo tanto esta relacin permite clasificar a las bombas PCP en dos grandes grupos:

Singlelobe o single lobulares : Geometra 1:2Multilobe o Multilobulares : Geometra 2:3; 3:4; etc

Geometra 3:4

Presin en la bomba- Distribucin y efectosLa presin desarrollada dentro de la bomba depende de: Numero de lneas de sello etapas Interferencia o compresin entre rotor y estator. La mayor o menor interferencia o compresin se puede lograr variando el dimetro

La expansin del elastmero hace que la interferencia aumente. Est expansin se pueda dar por Expansin Trmica . Expansin qumica .Cada sello es una etapa en la bomba, diseadas para soportar una determinada presin diferencial. Se pueden presentar distintas combinaciones que afectan la distribucin de la presin dentro de la bomba.

Requerimientos de Torque y PotenciaAl transmitir la rotacin al rotor desde superficie a travs de las varillas de bombeo, la potencia necesariapara elevar el fluido me genera un torque el cual tiene la siguiente expresin:Torque = K * Potencia / NDonde:K= Constante de pasaje de unidadesPotencia= Potencia SuministradaN= velocidad de operacinEl torque requerido tiene la siguiente composicinTorque total : Torque Hidrulico + Torque friccin + Torque resistivo

Torque hidrulico, funcin de (presin de boca de pozo, presin por prdida de carga, presin por presin diferencial)Torque por friccin en bomba, friccin entre rotor y estator. Este parmetro se puede obtener de la mediciones realizadas en un test de banco Torque resistivo, friccin entre varillas y tubing. El mximo torque resistivo esta en boca de pozoLa potencia suministrada la podramos calcular de la siguiente forma:Potencia suministrada = C * HHp / = C * (Q*P)/

Instalacin tpica

Consiste en un rotor de acero de forma helicoidal y un estator elastmero sinttico moldeado en un tubo de acero.El estator es bajado al fondo del pozo siendo parte del extremo inferior de la columna de tubos de produccin, el rotor es conectado y bajado y bajado junto a las varillas de bombeo. El movimiento de rotacin del rotor dentro del elastmero es transmitido por las varillas que estn conectadas a un Cabezal.

20Bombeo por Cavidades Progresivas-PCPSISTEMA PCP

Grampa de la barra pulidaRelacin de la transmisinMotor elctricoCabezal de rotacinBarra pulidaStuffing BoxPumping TeeCabezal de pozoRevestidor de produccinTubera de produccinSarta de cabillasTubera de produccinSarta de cabillasRotorEstatorPin de paroAncla antitorqueRevestidor de produccin

21 ESTATOR Es una hlice doble interna y moldeado aprecisin, hecho de un elastmero sinttico el cual est adherido dentro de un tubo de acero.

Equipos de fondo22 Elastmeros El Elastmero reviste internamente al Estator y en si es un polmero de alto peso molecular con la propiedad de deformarse y recuperarse elsticamente, esta propiedad se conoce como residencia o memoria, y es la que hace posible que se produzca la interferencia entre el Rotor y el Estator.

Fuente. Principios Fundamentales para diseos de bombas PCP.22

23ROTOREl rotor est fabricado con acero de alta resistencia mecanizado con precisin y recubierto con una capa de material altamente resistente a la abrasin. Se conecta a la sarta de cabillas (bombas tipo Tubular) las cuales le transmiten el movimiento de rotacin desde la superficie (accionamiento o impulsor).

Fuente. Principios Fundamentales para diseos de bombas PCP.23

24NIPLES DE PAROEs parte componente de la bomba y va roscado al extremo inferior del estator. Su funcin es:

Hacer de Tope al rotor en el momento del espaciamiento, para que el rotor tenga el espacio suficiente para trabajar correctamente.

Servir de pulmn al estiramiento de las varillas, con la unidad funcionando.

Como succin de la bomba.

24

25NIPLE INTERMEDIOSu funcin es la de permitir el movimiento excntrico de la cabeza del rotor con su cupla o reduccin de conexin al trozo largo de maniobra o a la ltima varilla, cuando el dimetro de la tubera de produccin no lo permite.

25TUBERIA DE PRODUCCIONEs una tubera de acero que comunica la bomba de subsuelo con el cabezal y la lnea de flujo. Si no hay ancla de torsin, se debe ajustar con el mximo API, para prevenir el desenrosque de la tubera de produccin.

Fuente. Principios Fundamentales para diseos de bombas PCP.EQUIPOS DE FONDOSARTA DE VARILLAS Es un conjunto de varillas unidas entre s por medio de cuplas. La sarta esta situada desde la bomba hasta la superficie. Los dimetros mximos utilizados estn limitados por el dimetro interior de la tubera de produccin.

Fuente. Principios Fundamentales para diseos de bombas PCP.28EQUIPOS DE SUPERFICIE

29CABEZAL DE ROTACIONSu funcin es la de permitir el movimiento excntrico de la cabeza del rotor con su cupla o reduccin de conexin al trozo largo de maniobra o a la ltima varilla, cuando el dimetro de la tubera de produccin no lo permite.

Fuente. Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas.29

30MOTOREs el equipo giratorio que genera el movimiento giratorio del sistema.

Requiere bajos costos de mantenimiento, posee alta eficiencia, bajos costos de energa, es de fcil operacin y de muy bajo ruido.

Fuente. Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas.30

VARIADORES DE FRECUENCIAEstos equipos son utilizados para brindar la flexibilidad del cambio de velocidad en muy breve tiempo y sin recurrir a modificaciones mecnicas en los equipos.

El Variador de frecuencia rectifica la corriente alterna requerida por el motor y la modula electrnicamente produciendo una seal de salida con frecuencia y voltaje diferente.

Fuente. Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas.31SISTEMA DE CORREAS Y POLEASDispositivo utilizado para transferir la energa desde la fuente de energa primaria hasta el cabezal de rotacin.

La relacin de transmisin con poleas y correas debe ser determinada dependiendo del tipo de cabezal seleccionado y de la potencia/torque que se deba transmitir a las varillas de bombeo (a la PCP).

Fuente. Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas.32Cuando el sistema PCP esta en funcionamiento, se acumula gran energa en forma de torsin sobre las varillas.Si se para el sistema repentinamente la energa de las varillas se libera y gira inversamente para generar torsin. Este proceso se conoce como Back Spin.Durante este proceso se pueden alcanzar velocidades muy altas y genera grandes daos:Daos en equipo de superficie Desenrosque de la sarta de varillas rotura violenta de la polea de cabezal.

Sistema de frenado

MODELAMIENTO MATEMTICOVOLUMENLa bomba se debe disear y seleccionar de manera que tenga capacidad de producir la tasa requerida a las condiciones de operacin:

Donde:Qdiseo =Tasa de Diseo (m3/da o Bls/da)Qrequerida =Tasa Requerida (m3/da or Bls/da) =Eficiencia Volumtrica de la Bomba (%)MODELAMIENTO MATEMTICOLa tasa de flujo de diseo siempre ser mayor a la tasa requerida debido a las ineficiencias del sistema:

Donde:Vmnimo =Desplazamiento Mnimo Requerido (m3/da/rpm o Bls/da/rpm)Qdiseo =Tasa de Diseo (m3/da o Bls/da)N =Velocidad de Operacin (rpm)MODELAMIENTO MATEMTICOLa capacidad mnima de presin requerida es determinada por el levantamiento neto necesario, es decir, la diferencia entre la presin de descarga y la de entrada:PRESION DE LA BOMBA

Donde:Pneto =Levantamiento Neto Requerido (kPa o psi)Pdescarga =Presin de Descarga (kPa o psi)Pentrada =Presin de Entrada (kPa o psi)MODELAMIENTO MATEMTICOLa presin de entrada de la bomba es determinada por la energa del yacimiento (comportamiento IPR). Puede calcularse como:

Donde:Pentrada =Presin de Entrada (kPa o psi)Pcasing =Presin de Superficie del Anular (kPa o psi)Pgas =Presin de la Columna de Gas (kPa o psi)Plquido =Presin de la Columna de Lquido (kPa o psi)MODELAMIENTO MATEMTICOLa presin de descarga es determinada por el requerimiento de energa en la superficie y la configuracin mecnica del pozo:Donde:Pdescarga =Presin de Descarga (kPa o psi)Ptubing =Presin de Superficie (kPa o psi)Plquido =Presin de la Columna de Lquido (kPa o psi)Pprdidas =Prdidas de Flujo (kPa or psi)

La presin de la columna de lquido o gas puede ser calculada como:Donde:Pcolumna =Presin de la Columna de Lquido o Gas (kPa o psi)H =Altura Vertical de la Columna (m o pies) =Densidad del Fluido (kg/m3 o lbs/pie3)C =Constante (SI: 9,81E-3 o Imperial: 6,94E-3)MODELAMIENTO MATEMTICO

El torque hidrulico es directamente proporcional a la presin diferencial y al desplazamiento de la bomba.Thydrulico= C V Pneto

Thydrulico =Torque Hidrulico (N*m - lbs*pie)C =Constante (SI: 0,111 o Imperial: 8,97E-3)V =Desplazamiento (m3/da/rpm o Bls/da/rpm)Pneto =Presin Diferencial (kPa o psi)

Ttotal = Thydrulico + Tfriccin

Ttotal =Torque Total (N*m o lbs*pie)Tfriccin =Torque de Friccin (N*m o lbs*pie)REQUERIMIENTOS DE TORQUE MODELAMIENTO MATEMTICOREQUERIMIENTOS DE POTENCIA MODELAMIENTO MATEMTICOLa Potencia requerida para mover la bomba es una funcin directa del torque total.Pbomba = C N Ttotal

Pbomba =Potencia de la Bomba (kW o HP)C =Constante (SI: 1,05E-4 o Imperial: 1,91E -4)N =Velocidad de Operacin (rpm)Ttotal =Torque Total (N*m o lbs*pie)Seleccin de la BombaCapacidad de LevantamientoCapacidad VolumtricaCurvas de ComportamientoTipo de ElastmeroGeometra

Seleccin de las CabillasCargas, Torque, FuerzasContactos Cabilla/TubingPotencia, Torque y Velocidad Requeridos en SuperficieSeleccin del Equipo de SuperficieCabezal de rotacinRelacin de TransmisinMotor, VariadorDISEO FINALDEL SISTEMAGeometra del PozoTipo y Curvatura Configuracin del PozoDimensionesCasing, Tubing, Cabillas Limitationes MecnicasPropiedades del FluidoTemperatura, Densidad, ViscosidadContenido de Agua y ArenaContenido de H2S y CO2 Otros ComponentesCondiciones del YacimientoComportamiento IPRTasa de ProduccinPresin de Fondo FluyenteNivel de Fluido DinmicoRGP ProducidaProduccin y Levantamiento RequeridosPresin de DescargaPresin de EntradaPrdidas de PresinProfundidad de AsentamientoDISEO DE UN EQUIPO PCP FLUJOGRAMA

PRACTICAS OPERACIONALESEQUIPOS DE SUBSUELOFuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

PRACTICAS OPERACIONALESEQUIPOS DE SUBSUELOFuente: Manual de Bombeo de Cavidades ProgresivasINSTALACIN DEL CABEZAL DE ROTACIN PRACTICAS OPERACIONALESEQUIPOS DE SUPERFICIEINSTALACIN DEL MOTOVARIADOR O MOTORREDUCTOR

PRACTICAS OPERACIONALESEQUIPOS DE SUPERFICIEFuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

INSTALACIN DE EQUIPOS DE POLEA Y CORREAS PRACTICAS OPERACIONALESEQUIPOS DE SUPERFICIEFuente: Manual de Bombeo de Cavidades ProgresivasINSTALACIN DEL SISTEMA MOTRIZ PRACTICAS OPERACIONALESEQUIPOS DE SUPERFICIE

Durante la puesta en marcha del sistema es necesario medir y registrar las variables de operacin y control, estas forman parte de la informacin necesaria para realizar a posteriori un adecuado diagnstico y optimizacin del conjunto. PRACTICAS OPERACIONALESFuente: Manual de Bombeo de Cavidades ProgresivasFALLA DEL TUBING POR DESGASTE VSTAGO / TUBING. El desgaste del tubing se evita con el uso de centralizadores.

FALLA DEL ESTATOR. Si se selecciona el elastmero mejor adaptado a las condiciones especficas del pozo (fluido, temperatura, etc.) su nivel de desgaste ser normal y no ocurrir su desdoblamiento.

FALLA DEL VSTAGO POR TORQUE EXCESIVO. No debe haber problemas si se emplean los procedimientos adecuados para determinar las medidas del vstago.

PROBLEMAS DE LA OPERACIN PCPEN EL FONDO DE POZO

FALLA DEL COUPLING DEL VSTAGO. No existirn problemas si se emplea un buen programa de diseo para determinar las medidas del vstago. En caso de pozos no verticales emplee centralizadores para reducir el desgaste coupling / tubing.

FALLA DEL CENTRALIZADOR. En pozos no verticales emplee el nmero de centralizadores indicado por el programa de diseo. En caso de desgaste por abrasin use centralizadores con eje de cromo y couplings de vstago cromados.

PROBLEMAS DE LA OPERACIN PCPEN EL FONDO DE POZO

INCORRECTO ESPACIADO.Si el rotor ha sido posicionado muy alto la eficiencia de la bomba se reduce.Si el rotor ha sido posicionado muy bajo el vstago inferior bajo compresin se jorobar ligeramente y someter la cabeza del rotor a flexin alternativa. VSTAGOS CON RESISTENCIAS DE TENSIN INADECUADAS.La columna de vstagos puede sufrir alargamiento permanente, lo que lleva a la rotura del rotor. PRESENCIA DEL ANCLA DEL TUBING.Despus de la arrancada de la bomba el tubing y la columna de vstagos se calientan por el fluido que viene de la formacin.

PROBLEMAS DE LA OPERACIN PCPEN EL ROTOR

54PROBLEMAS DE LA OPERACIN PCPCAUSA PROBABLEACCION RECOMENDADAPROBLEMAS DE LA OPERACIN PCPCAUDAL INTERMITENTEVELOCIDAD MAS BAJA QUE LA NORMALPROBLEMAS DE LA OPERACIN PCPSIN PRODUCCIONBAJO CONSUMOPROBLEMAS DE LA OPERACIN PCPPERDIDAS A TRAVES DEL SISTEMAS DE SELLOCORREAS CORTADAS FRECUENTEMENTE VELOCIDAD BIEN

HISTERESISDeformacin cclica excesiva del elastmeroInterferencia entre el rotor y estator altaElastmero sometido a alta presinAlta temperatura/ poca disipacin del calor

FALLAS EN ESTATORES

ELASTMERO QUEMADO POR LA ALTA TEMPERATURACuando la bomba trabaja sin fluido (sin lubricacin) por largos periodos de tiempoLa falta de fluido puede deberse a la falta de produccin del pozo u obstrucciones de la seccinSe eleva la temperatura y se produce la quema del elastmero

ELASTMERO DESPEGADOFalla en el proceso de fabricacin, debido a la falta de pegamentoPuede tambin combinarse con efectos del fluido producido y las condiciones del pozo

ABRASINLa severidad puede depender de: abrasividad de las partculas, cantidad, velocidad del fluido dentro de la bomba y a travs de la seccin transversal de la cavidad

Desgaste por abrasin sin afectar el material baseCromado saltado sin afectar el material baseDesgaste por abrasin sin afectar el material base y si afectar el cromado en forma total FALLAS EN ROTORES

Desgaste profundo localizadoDesgaste metal - metal

csg.:5-12 in. 15.5 lb/fttbg.:2-7/8 in. 6.5 lb/ftVarilla:7/8 in. D (750 ftlbs)Profun:3550 ftPLD:3600 ft

Q requerido:644 bbls/dayCorte de agua:75%N. fluido:3500 ftPresin tbg:55 PSIPresin csg :60 PSIGravedad del aceite:20APIG.E del agua:1.12Gradiente de agua:0.433 psi/ftG.E Gas :0.7Gradiente de gas:0.0005 psi/ftViscosidad del aceite:60cp

Max. rpm: 400 rpmMax. presion . Carga: 90%Efficiencia Bomba:80%Datos del pozoDatos de ProduccinDatos del fluidoParmetros de diseoDISEO DE UN EQUIPO PCPFuente: Manual de Bombeo de Cavidades ProgresivasDISEO DE UN EQUIPO PCP644 [STB/DIA]Caudal de Aceite= 644 [STB/DIA]Caudal de Agua= 1912,68 [STB/DIA]Caudal de Gas= 9563,4 [SCF/DIA]Fuente: Catlogo WeatherfordSELECCIN DEL ELASTMEROCharacteristicsElastomer TypeBunaHigh NitrileHydrogenatedVitonSoftMediumNBRM 55NBRM 64NBRM 70NBRA 70HNBR (P)FKM59O-5559O68A-145C (P)366/55366356HTRG62AN080G60Mechanical PropertiesExcellentGoodGoodPoorAbrasive ResistanceVery GoodGoodGoodPoorAromatic ResistanceGoodVery GoodGoodExcellentH2S ResistanceGoodVery GoodExcellentExcellentWater ResistanceVery GoodGoodExcellentExcellentTemperature Limit **95C (203F)105C (221F)135C (275F)150C (302F)Weatherford ElastomersDISEO DE UN EQUIPO PCPPcasing = 60 psi

Pgas = 3,500 ft x 0.0005 psi/ft x 0.7 Pgas = 1 psi

Pliq = (3550 to 3500 ft) x 0.433 psi/ft x 0.93 = 20 PSIG.E = 141.5/(131.5 + 20 API) = 0.93Corte aceite: (3600 to 3550) x 0.433 x 0.93 x 25% = 5 psiCorte de agua: (3600 to 3550) x 0.433 x 1.12 x 75% = 18 psiPliq = 43 psi

Pentrada = 60 psi + 1 psi + 43 psi = 104 psiPresin de Levantamiento de la Bomba

43 psi104 psiDISEO DE UN EQUIPO PCP

104 psiPdescarga = Ptub + Pliq + Pprdidas

Ptub = 55 psi

Pliq= 362+1309= 1671 psi

43 psiPliqoil = 3600 ft x 0.433 psi/ft x 0.93 x .25 Pliqoil = 362 psi

pliqwater = 3600 ft x 0.433 psi/ft x 1.12 x .75Pliqwater = 1309 psi

Rgimen de flujo en funcin del nmero de ReynoldsNmero de ReynoldsPrdidas de flujo Pprdidas = 15 psiPdescarga = 55 psi + 362 psi+ 1309 psi + 15 psi Pdescarga= 1741 PSIPresion Neta = 1741 104=1637 psi

1637psi1741psi104 psiSeleccin desplazamiento de la bomba y elevacinDesplazamiento de la Bomba

Finalmente hallamos el desplazamiento en base al criterio designado:Seleccin del Modelo de la Bomba

VVV - LLLLDesplazamiento NominalCapacidad @ 100 RPM(Imperial: Bls/day & Metric: m3/day)Cpacidad maxima de elevacion(Imperial: psi & Metric: kPa)Tables included inall WFT catalogs (Canada & Brazil)IMPERIAL WFT 200 - 4100Fuente: Catlogo Weatherford

Seleccin de la varilla

Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

2.875 Tubing OD2.441 Tubing ID2.479Rotor Orbit Diameter1.883 Rotor Major Diameter

Dimensiones del RotorFuente: Catlogo Weatherford

Carga Axial

Carga axial = Peso de la sarta de Varillas + Carga de la BombaPeso de la sarta=2.22 lbs/ft x 3600 ft= 7992 lbCarga de la Bomba= 1637*4.829=7902 lb Carga axial=15894 lbFuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

EFECTIVIDAD MAXIMA DEL ESFUERZO DE LAS VARILLASDonde:L= Carga axial (lbs)= 15894 lbT= Torque (ft-lbs) = 358,35 ft-lbC1= 1.6e-5C2= 0.1106Se=62,49 (Ksi)Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades ProgresivasEFECTIVIDAD MAXIMA DEL ESFUERZO DE LAS VARILLAS

62.49 ksi/85 ksi = 73.5 %Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

Potencia de la BombaPbomba = C N TtotalPbomba = 1,91E -4 400 RPM 358.35 lb-ft = 27.23 HPNota: La potencia de entrada debe ser mayor debido a las prdidas a travs del sistema (correas y motor)

Basndonos en la Potencia, la Velocidad y dems requisitos requeridos se selecciono el Cabezal MINI GI EL MOTOR REQUIRE 40 HP Thrust bearing ISO = 129,000Max. Torque = 2000 ftlbsMax. speed = 600 rpmMax. HP = 75Height = 40Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

Especificaciones del Cabezal de Rotacin EscogidoMINI G-I

Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades ProgresivasPoleas del Motor vs TorqueSeleccionar las poleas del motor sincronizando la velocidad:

Velocidad del Motor = 1200 RPMVelocidad de la Bomba= 400 RPMRelacin 3:1

HP = (Torque x RPM)/ 5252 Torque de Salida= 175 ft-lb El torque total en la barra pulida ser igual a 525 ft-lb > 358.35 ft-lb

El motor NEMA B&D puede generar 200-250% del torque nominal de motor.Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

ESPECIFICACION Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS EQUIPOSFuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

Teniendo en cuenta el precio de la instalacin de un sistema PCP realizamosel anlisis financiero:

Qo= 644 Bls/dCosto del sistema ( Tuberas ) : U$60000Costo del sistema ( Equipos ) : U$200000Costo de Instalacin ( Obras Civiles ) : U$25000Costo de Instalacin ( Trabajo Workover ) : U$20000Precio del barril de petrleo: U$60.oo/bl Incluido descuento de los impuestos.L.C. Crudo: U$15.00/blL.C.agua = 0.6 US$/BlL.C.gas = 0.2 US$/1000SCFTiempo: 365 dasTIO (Tasa Interna de Oportunidad) = 12%

ANLISIS ECONMICODeclinacin Exponencial con Caudal Inicial de 644 [STB/DIA] y Caudal Final de 544 [STB/DIA]ANLISIS ECONMICOTIO= 12%Valor Presente Neto= US $3.218.141,59ANLISIS ECONMICOTasa Interna de Retorno (TIR) = 196%ANLISIS ECONMICOPay Back = 0,389528 [meses] 12 [das] Relacin Beneficio/Costo= 2,6340Eficiencia de la Inversin= 32,8056ANLISIS ECONMICO

RENTABILIDAD= INGRESOS - EGRESOSIngresos= US$ 10.310.715,16Egresos= US$ 3.914.395RENTABILIDAD= US $ 6.396.321ANLISIS ECONMICO

VENTAJASSistema de levantamiento artificial de mayor eficiencia.Excelente para produccin de crudos altamente viscosos.Capacidad para manejar altos contenidos de slidos y moderado contenido de gas libre.No tiene vlvulas, evitando bloqueos por gas.Buena resistencia a la abrasin.Bajos costo inicial y potencia requerida.Equipo de superficie relativamente pequeo.Consumo de energa continuo y de bajo costo.Fcil de instalar y operar.Bajo mantenimiento de operacin.Bajo nivel de ruido88

DESVENTAJASTasas de produccin hasta de 2.000 B/D (mximo 4.000 B/D). Levantamiento neto de hasta 6.000 feet (mximo 9.000 feet).Temperatura de operacin de hasta 210 F (mximo 350 F).El elastmero tiende a hincharse o deteriorarse cuando es expuesto al contacto con ciertos fluidos (aromticos, aminas, H2S, CO2, etc.).Baja eficiencia del sistema cuando existe alto contenido de gas libre.Tendencia del estator a daarse si trabaja en seco, an por perodos cortos.Desgaste de Varillas y tubera en pozos altamente desviados.Tendencia a alta vibracin si el pozo trabaja a altas velocidades.Relativa falta de experiencia.

CONCLUSIONESEste sistema de levantamiento artificial es uno de los mas eficientes, en la produccin de petrleos con elevada viscosidad y en pozos de difcil operacin.

Con este sistema de Levantamiento se logra recuperar cantidades considerables de Hidrocarburo en Yacimientos de Crudo Pesado.La seleccin de este tipo de Levantamiento reduce el Impacto Ambiental entre los que cabe destacar ruidos, derrames, etc.Es importante conocer el comportamiento IPR del pozo que estamos trabajando para as escoger la mejor bomba que se ajuste a este comportamientoBIBLIOGRAFIAESP-OIL. Ing. Nelvi Chacin. Bombeo Cavidades Progresivas. HIRSCHFELDT Marcelo. Manual de Bombeo de Cavidades ProgresivasMatos Gutirrez, Jaime Aquiles. Optimizacin de la Produccin por Sistema PCP, Tesis de Grado, Lima Per, 2009.Nelvy, Chacn. Bombeo De Cavidad Progresiva, San Tom Edo. Anzoategui-Venezuela, Diciembre de 2003.Jorge Luis, Garca. Bombeo de Cavidad Progresiva Impulsado por una Sarta de Bombeo, Tesis de Grado, Bucaramanga, 2010.NETZSCH. Manual de Sistemas PCP