NEYLA JOHANA ARIAS HOYOSLAURA NATALIA CUBIDES ROJAS
JOSE ANDRES DIAZ LOBODIANA CAROLINA OSPINO IBAÑEZ
PAULA JIMENA PEÑA SANCHEZ
DEFINICIÓNDEFINICIÓN
Consiste en transmitir energía al fondo del pozo por medio de un fluido presurizado, permitiendo que el pozo fluya desde el fondo hasta superficie.
En el bombeo hidráulico la energía se transmite por un fluido a alta presión.
En cambio en el bombeo mecánico dicha energía es transmitida por medio de la sarta de varillas.
Este es un sistema completo de bombeo hidráulico.
Representado por:
El tanque (A), bombas de superficie (B), control múltiple de pozos (C), cabezas de pozo (D), arreglos de la sarta de producción (E).
ELEMENTOS DEL SISTEMA DE ELEMENTOS DEL SISTEMA DE BOMBEO HIDRAULICOBOMBEO HIDRAULICO
Elementos del sistemaElementos del sistema
Unidad de propulsión de energía, equipo de superficie.
Unidad de conversión de energía en el subsuelo, equipo de subsuelo.
La energía utilizada y su medio de transporte, fluido motriz.
Equipo de superficieEquipo de superficie
Proporciona energía necesaria para el funcionamiento del equipo del subsuelo, integrado por:
Tanques de tratamiento y almacenamiento del fluido motriz.
Líneas de conducción del fluido motriz en superficie.
Equipo o sistema de potencia motriz.
Unidad de distribución y control en superficie.
Equipo de cabezal de pozo.
Sistema de potenciaSistema de potencia
Conformado por bombas de desplazamiento positivo triplex de alta presión con sus respectivos motores. Son diseñadas especialmente para operar con el fluido de potencia seleccionado.
Los conjuntos motor – bomba cuentan con sistemas auxiliares que incluyen:
Válvulas de alivio. Medidores de presión. Instrumentación de control.
Manifold de distribución y control Manifold de distribución y control de inyecciónde inyección
Consta de lo siguiente:Válvula de Control: regulan el volumen fluido motriz que se inyecta
a cada pozo.
Registrador y Controlador de Presión: Registra y mantiene constante la presión del sistema.
Contadores de Inyección: Registran el volumen de fluido motriz inyectado a cada pozo.
Manómetros de Alta Presión: Miden la presión de inyección en cada pozo.
FuncionesFunciones
Distribuir el fluido motriz a cada pozo.
Regular y medir la rata de inyección.
Determinar las presiones de inyección
Proporcionar un medio para la inyección de químicos.
Proporcionar un medio para pasear el exceso de fluido de potencia
Sistema de Suministro y Sistema de Suministro y Tratamiento del Fluido MotrizTratamiento del Fluido Motriz
Consta de lo siguiente:
Separadores bifásicos.
Sistema de tratamiento químico.
Tratadores térmicos o termo electrostáticos.
Separador atmosférico de gas natural.
Sistema de remoción de sólidos ( filtros o hidrociclones ).
Tanque de sedimentación y almacenamiento de fluido motriz con sus accesorios.
Plantas individualesPlantas individuales
Los componentes básicos son:
Un separador bifásico.
Separadores centrífugos para remoción de sólidos.
Bomba de Superficie.
Son unidades portátiles que suministran la potencia hidráulica para la operación de un pozo en bombeo hidráulico. se utilizan en sistemas abiertos y tienen la ventaja que la producción neta del pozo pasa a la línea de flujo, mientras que el fluido de potencia es recirculado en la planta.
FLUIDO MOTRIZFLUIDO MOTRIZ
Las cualidades del fluido motriz, especialmente contenido de sólidos, son un importante factor que contribuye a la larga vida de la bomba y sus costos de reparación y mantenimiento.
Tenemos dos tipos básicos de sistemas de fluido motriz:
SISTEMA ABIERTO (OPF): donde el fluido motriz se mezcla con el de producción en el fondo del pozo y retornan a la superficie mezclados.
Solo requiere dos vías de conducción dentro del pozo, una para la inyección y la otra para la mezcla producción-inyección (menor costo).
Generalmente se usa crudo tratado del mismo yacimiento.
Exige especial control en cuanto a calidad y pureza para sus condiciones optimas anticorrosivas y contaminantes.
SISTEMA CERRADO (CPF): El fluido de potencia permanece en un ciclo cerrado, sin mezclarse con el fluido producido.
Requiere tubería adicional para el retorno del fluido de potencia ( mayor costo ).
Generalmente se utiliza agua dulce como fluido de potencia.
Sistema de potencia hidráulica ideal, por la facilidad relativa para seleccionar y controlar la cantidad de fluido, dándole excelentes propiedades de viscosidad y lubricación que el sistema requiere.
Fluido motriz utilizadoFluido motriz utilizado
Teóricamente cualquier tipo de fluido liquido puede utilizarse como fluido de potencia, sin embargo los fluidos mas utilizados son aceite crudo y agua.
La selección entre aceite y agua depende de varios factores:
El agua se prefiere por razones de seguridad y de conservación ambiental.
En sistemas cerrados se prefiere el agua dulce tratada con agentes lubricantes y anticorrosivos.
En sistemas abiertos el agua es poco usada porque los costos de tratamiento químico son demasiado altos.
En sistemas abiertos se usa crudo producido tratado químico y/o térmicamente, para garantizar su calidad.
El mantenimiento de las bombas de superficie y subsuelo es menor cuando se usa aceite crudo.
Sistema de fluido motrizSistema de fluido motrizPpr P
Ps
TH
Tub
ería
de
Flu
ido
Mot
riz
Tub
ería
de
Ret
orno
de
Flu
ido
Mot
riz
Tub
ería
de
Pro
ducc
ión
P1
P4 FP
Motor
Bomba
P3
P2
Tub
ería
de
Flu
ido
Mot
riz
Tub
ería
de
Pro
ducc
ión
Ps P
TH
P1 P4
FP
Motor
Bomba
P3 P2
PWF PWF
Sistema cerrado Sistema abierto
Calidad del fluido motrizCalidad del fluido motriz El fluido motriz constituye la parte esencial del bombeo hidráulico,
porque es el encargado de trasmitir la energía a la bomba de subsuelo; por lo tanto su calidad , especialmente el contenido de sólidos es un factor importante que determina la vida útil de las bombas.
parámetros de calidad Contenido de sólidos : De 10 a 15 PPM. Tamaño de partículas: Máximo de 15 micras. BSW: Menor del 3 % Salinidad: Menor de 12 lbs/kbls
FLUIDO M O TRIZ ABIERTO FLUIDO M O TRIZ CERRADO
SISTEM A DE FLUIDO M O TRIZ
BO M BAS F IJAS BO M BAS LIBRES
CO M PLETAM TO INSTALACIO NES FO NDO
EQ UIPO DE FO NDO
Equipo de fondoEquipo de fondo
UNIDAD DE PRODUCCION
TUBERÍA DE FONDO DE POZO
SELLO DE LA UNIDAD DE PRODUCCION
TIPOS DE ARREGLOS DE POZO.
Sistema de producciónSistema de producción
El conjunto motor-bomba en el subsuelo.
Máquina reciprocante que actúa por presión de fluido unida mediante una varilla concéntrica en un solo paquete a una bomba de doble desplazamiento, reguladas sus entradas y salidas por un sistema de válvulas que impiden el regreso del fluido y garantizan la acción de la bomba.
Una bomba hidráulica de producción consta de un acople entre el motor y la bomba. La unidad es instalada debajo del nivel de fluido a extraer
NIVEL DE FLUIDO
MOTOR BOMBA
• Un fluido motriz a alta presión es dirigido al motor a través de un conducto y luego cuando este ha gastado su energía es dirigido junto con la producción del pozo hacia la superficie a través de otro conducto.
• La bomba, dirigida por el motor, bombea el fluido desde la boca del pozo.
TIPOS DE BOMBEO TIPOS DE BOMBEO HIDRAULICO:HIDRAULICO:
• Bombeo hidráulico tipo Bombeo hidráulico tipo PistónPistón
• Bombeo hidráulico tipo JetBombeo hidráulico tipo Jet
BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTONBOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTON
El bombeo tipo pistón pertenece al grupo de las bombas de desplazamiento positivo transmitiendo la energía por medio de la aplicación de una fuerza al fluido en un espacio limitado aumentando así su presión.
Para poder extraer el fluido desde el fondo del pozo se transmite la energía desde superficie hasta el fondo del pozo
Ventajas y Desventajas del BombeoVentajas y Desventajas del Bombeo
Apropiado para pozos profundos. Hasta 18000’.Excelente en pozos desviados.Buena flexibilidad a los caudales de producción.Aplicable a procesos automatizados.Fácil remoción de la bomba para efectuar limpieza.Facilita la inyección de químicos.Requiere gran cantidad de aceite en el sistema de energía.Los costos de instalación y equipos son muy altos.No es fácil localizar daños en el equipo.
Tipos de BombasTipos de BombasBombas tipo A: Tienen los pasajes de fluido motriz internos a la
bomba, esto hace que sean aplicables a cualquier instalación pero tienen limitación en su capacidad de desplazamiento.
Bombas tipo B: Son diseñadas para instalaciones de “bomba libre” con ensamblajes de fondo especiales en los cuales los pasajes de fluido son externos a la bomba.
Bombas tipo D: Son una variación de las bombas tipo b con la adición de un segundo pistón motriz, para incrementar el desplazamiento del motor y capacidad de levantamiento.
Bombas tipo E: Son bombas de alta capacidad de desplazamiento porque disponen de dos pistones que son a su vez de bombeo (parte externa) y motrices(parte interna).
Funcionamiento de la BombaFuncionamiento de la Bomba
El motor de la bomba es
mostrado en la figura, en
donde el fluido motriz a
alta presión se dirige
directamente a la parte
superior del pistón de la
bomba.
Válvula del motor
Válvula de la varilla
Pistón del motor
Varilla centralConecta al pistón de la
bomba
Comienzo de la carrera descendente:
Cuando el pistón alcanza el fin de
la carrera, el diámetro reducido en
la parte superior de la varilla del
pistón permite que el fluido de alta
presión entre hacia la parte baja
del motor.
Fin de la carrera descendente:
Con la válvula del motor en
posición para subir, como se
muestra en la figura, la
dirección de flujo cambia,
entonces la bomba comienza a
hacer la carrera ascendente.
Comienzo de la carrera ascendente:
Cuando el pistón encuentra el fin
de la carrera ascendente, el
diámetro reducido cerca del
extremo más bajo de la válvula de
la varilla, conecta el área bajo la
válvula hacia la descarga, o lado
de baja presión del motor.
Fin de la carrera ascendente:
BOMBEO HIDRAULICO JETBOMBEO HIDRAULICO JET
Método que ha permitido superar muchas limitaciones de
diseño y de aplicación relacionadas a otros tipos de bombeo.
Se instala este sistema en un pozo, después de que este ha
aprovechando su flujo natural, o cuando se considera el
reemplazo de un sistema de levantamiento artificial por otro.
Su objetivo principal, es tratar de mantener la presión de
fondo fluyendo Pwf constante, para facilitar la llegada de los
fluidos a la superficie.
Característicasdel bombeo hidráulico Jet
• No requiere varillas o cables para la transmisión de energía.
• La bomba jet se puede instalar o retirar hidráulicamente o wireline.
• Los fluidos producidos pueden ser usados como fluido motriz.
• Se puede utilizar para profundidades entre 1000 y 18000 pies, con tasas de producción de 100 a 10000 BFPD.
• La energía potencial del fluido motriz, se convierte en energía cinética.
• Usualmente las presiones de operación varían entre 2000 y 4000 psi.
VentajasVentajas
No tiene partes móviles.
Se puede utilizar en pozos desviados.
Permite levantar crudos pesados.
Puede operar a diferentes tasas de producción.
Se puede calentar el fluido motriz.
Se pueden inyectar químicos al pozo.
DesventajasDesventajas
Requiere de altas potencias (HP).
No se debe trabajar con bajas presiones a la entrada de la bomba.
El fluido motriz requiere limpieza cuando se utilizan los fluidos de la formación.
Tipos de bomba JetTipos de bomba Jet
Los componentes de trabajo de la bomba jet, boquilla, garganta y
difusor, están ensamblados en variedad de configuraciones y
materiales para adecuarse a los requerimientos de producción y
diseño de fondo de pozo.
Bomba tipo Jet de sello Bomba tipo Jet de sello sencillo estándarsencillo estándar
Es una bomba libre y pude
recuperarse cambiando el sentido
de flujo del fluido de potencia.
Bombas tipo Jet de alto volumenBombas tipo Jet de alto volumenTubing
Ensamblaje de fondo
Bomba Jet libre
Boquilla
Garganta
Difusor
Válvula recuperable
Empaque
Casing
Nariz del Empaque
Se instala en configuración de
bomba libre, debido a los
pasajes grandes del chorro ó
jet de alto volumen, se
requiere un conjunto de fondo
especial. Se instala y se
recupera utilizando las
herramientas de pesca de
cable convencional.
Bombas tipo Jet de mango Bombas tipo Jet de mango deslizantedeslizante
Se utilizan en pozos costa afuera,
funciona en el modo de circulación
inversa. La circulación inversa
mantiene los fluidos producidos
fuera de la tubería de revestimiento
protegiéndolo contra la corrosión y
permitiendo agregar aditivos en el
fluido motriz que circula por el
anular.
Ajuste y sello superior
Mango deslizante
Sello inferior
Bomba tipo Jet de cilindro fijoBomba tipo Jet de cilindro fijo
Casing
Tubing
Coiled ó tubo macarroni
Asiento de la bomba
Empaque
Casing
CoiledEs delgada y compacta, funciona
en tubería de 2 3/8” ó 2 7/8”.
Es una bomba libre y circula a
través del tubo coiled ó
convencional. Son utilizadas
costa afuera debido a que su
diseño satisface cualquier
requerimiento de espacio.
Diseño de equiposDiseño de equipos
Tubing de Retorno de fluido producido y fluido de inyección
P3 Q3 G3
Pwf
Casing
Q1
P1
G1
PwhPs
Tubing del fluido de inyección
Q2
P2
G2
Las bombas jet son una clase especial de bombas hidráulicas de subsuelo. Realiza su acción de bombeo por medio de la transferencia de momento entre el fluido motriz y el fluido a producir.
Bombeo hidráulico JetBombeo hidráulico Jet
El bombeo hidráulico tipo jet tiene una vida útil mayor debido a que sufre poco desgaste por sus partes móviles.
El fluido motriz que se emplea generalmente debe ser crudo para evitar la corrosión en la bomba.
Requiere demasiada potencia en superficie lo que hace algo costoso este bombeo.
ARREGLOS DE POZOARREGLOS DE POZO
Arreglo tipo fijo: Es cuando la bomba se ajusta (atornillada), en
la tubería de fluido motriz y es bajada dentro del pozo mediante
la misma.
Arreglo tipo libre: Es cuando la bomba se introduce por la
tubería del fluido motriz y ésta se encuentra libre para ser
circulada desde el fondo hacia afuera nuevamente. Ambos
arreglos pueden utilizarse para sistema abierto o cerrado.
Tipos de arreglosTipos de arreglos
Fijo Insertado.
Fijo al Revestimiento.
Fijo al Revestimiento con Venteo.
Libre al Revestimiento.
Libre al Revestimiento con Venteo.
Libre paralelo Abierto.
Libre Paralelo Cerrado Tipo A.
Libre Paralelo Cerrado Tipo B.
Pred
ucc
ión
+
flu
ido
mo
triz
flu
ido
mo
triz
Gas
ven
tead
o OPF
Fluid
o
Motr
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Pro
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n + F
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Motr
iz
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Gas venteado
Fluid
o
Motr
iz
Pro
du
cció
n +
Flu
ido
Mo
triz
OPF
Gas
Liquido
Gas
Ven
tead
o
A B C
A: Arreglo tipo Fijo Insertado.
B: Arreglo tipo Fijo al revestimiento
(el gas es llevado por la bomba).
C: Arreglo tipo Fijo al Revestimiento
(el gas es venteado por el anular).
Arreglos tipo libre paraleloArreglos tipo libre paralelo
Estas bombas son de tipo
convencional que se desasientan con
el fluido de producción. El gas es
venteado a través del anular en estos
arreglos.
P
rod
ucc
ión
+ F
luid
o
Motr
iz
Fluid
o
Motr
iz
Ga
s V
en
tea
do
OPF
Pro
du
cció
n
Fluid
o
Motr
iz
Flu
ido
Mo
triz
OPF
Ga
s
Consideraciones del diseñoConsideraciones del diseño
1. Decidir si es un sistema abierto(OPF) o sistema cerrado (CPF)
2. Decidir si se va a ventear el gas o se va a bombear
3. Escoger un arreglo para la tubería de producción
4.Escoger una planta de energía situada en el pozo
5. Escoger bombas de superficie
6.Diseñar el sistema de limpieza de fluidos motrices
Etapas del diseñoEtapas del diseño
• Selección de bombas.
• Caudal de inyección
• Caudal de producción
• Balance de presiones en sistemas cerrados.
• Balance de presiones en sistemas abiertos.
• Balance de presiones en una bomba hidráulica.
• Pasos para el diseño de un sistema bombeo hidráulico tipo pistón.
Pasos del diseñoPasos del diseño
Selección de la bomba.Cálculo de la rata de velocidad de la bomba.Cálculo de pérdidas de presión por fricción en bombaCálculo de la rata de fluido motriz.Cálculo de pérdidas de presión por fricción en tubería de
inyección.Cálculo del gradiente de la columna de fluido producido.Cálculo de pérdidas de presión por fricción en tubería de
retorno.Cálculo de presión en superficie para la inyección del fluido
motriz.
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