Tecnologia de Petroleo Clase 6 Ultima Clase

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Tuberías de revestimiento

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METODOS ARTIFICIALES DE PRODUCCION DE PETROLEO

METODOS ARTIFICIALES DE PRODUCCION DE PETROLEOINTRODUCCIONCuando el pozo deja de producir por flujo natural, se requiere el uso de una fuente externa de energa . La utilizacin de esta fuente es con el fin de levantar los fluidos desde el fondo del pozo hasta el separador, es lo que se denomina levantamiento artificial. El propsito de los mtodos de levantamiento artificial es minimizar los requerimientos de energa en la cara de la formacin productora, con el objeto de maximizar el diferencial de presin a travs del yacimiento y provocar, la mayor afluencia de fluidos, sin que generen problemas de produccin: arenamiento, conificacin de agua, etc.La Produccin por FLUJO NATURAL no es el mtodo que garantiza los niveles de produccin rentables durante toda la vida productiva del yacimiento.Para obtener el mximo beneficio econmico del yacimiento, es necesario seleccionar el mtodo de produccin optimo.

Factores que determinan la seleccin de un mtodo artificial:Inversin inicialRelacin gastos operacionales / ingresos mensualesVida til del equipoNumero de pozos en levantamiento artificialDisponibilidad del equipo excedenteVida til del pozo.Cada uno de los sistemas de levantamiento artificial tiene limitaciones econmicas y operacionales.METODO DE BOMBEO MECANICOConsiste en una bomba de subsuelo de accin reciprocante, que opera con una sarta de varillas. La energa proviene de un motor elctrico o de combustin interna . Su mayor aplicacin es en la produccin de crudos pesados y extra pesados, pero tambin en crudos medianos y livianos.

La funcin principal de la unidad de bombeo mecnico es dar el movimiento reciprocante apropiado, accionar las varillas y estas, la bomba de subsuelo. Tiene dos puntos muy bien definidos: muerto superior y muerto inferior.

Cuando el balancn est en el punto muerto inferior las vlvulas fija y viajera estn cerradas. Al iniciar la carrera ascendente, la presin de fondo y el efecto de succin del pistn permite la apertura de la vlvula fija; el fluido pasa del pozo hacia el interior de la bomba. Al mismo tiempo, la columna de fluido ejerce una presin sobre la vlvula viajera y estar cerrada durante la carrera ascendente.El fluido contina llenando la bomba hasta que el pistn llega hasta el punto muerto superior. La vlvula fija cierra y comienza la carrera descendente, el pistn se mueve hacia abajo y produce un efecto de compresin. Cuando la presin interna es superior a la que existe sobre la vlvula viajera, esta se abre y el fluido es transferido al pistn hasta llegar al punto muerto inferior, donde se repite el ciclo de bombeo.

EQUIPOS DEL SISTEMA DE BOMBEO MECANICOEquipo de Superficie. Equipo de Subsuelo.EQUIPO DE SUPERFICIE BOMBEO MECANICOMOTOR : Suministra la energa necesaria a la unidad de bombeo para levantar los fluidos del pozo. Pueden ser de combustin interna o elctricos.De combustin interna pueden ser de baja o altavelocidad; los de baja velocidad operan entre 200 y 600 rpm y poseen un cilindro, los de alta velocidad funcionan entre 800 y 1400 rpm. El motor elctrico, puede ser de baja velocidad y potencia entre 5 y 100 hp. De alta velocidad y potencia entre los 10 y 200 hp.CAJA DE ENGRANAJE : Convierte la energa del momento de rotacin, de altas velocidades del motor primario, a energa de momento de rotacin alto de baja velocidad. El motor se conecta al reductor de velocidad (caja de engranaje) mediante correa. El reductor de velocidad puede ser: Simple, doble o triple. La reductora doble es la ms usada.MANIVELA : Trasmite el movimiento de la caja de engranaje o transmisin a la biela del balancn, que estn sujetas por pines, sujetas al eje de baja velocidad de la caja de engranajes y cada una de ellas tienen un numero igual de orificios, en ellos se colocan los pines de sujecin de las bielas. Elcambiode pines de un hueco a otro se llama cambio de carrera de la unidad.PESAS O CONTRA PESOS : Balancean las fuerzas desiguales que se originan sobre el motor durante a las carreras ascendente y descendente del balancn a fin de reducir la potencia mxima efectiva y el momento de rotacin. Estas pesas generalmente, se colocan en la manivela y en algunas unidades sobre la viga principal, en el extremo opuesto el cabezote.PRENSA ESTOPA : Cmara que contiene elementos deempaqueque se ajustan al varillon, sellan el espacio existente entre el varillon y la tubera de produccin, para evitar el derrame de crudo producido.VARILLON : Tubera de material resistente, son de dimetros de 1 1/4 y 1 pulgadas y longitud de 15 y 22 pies. Soporta el peso de la sarta de varillas, de la bomba y del fluido dentro de la tubera.UNIDAD DE BOMBEO : Proporciona el movimiento reciprocante apropiado, accionan la sarta de varillas y a la bomba de subsuelo. Con la accin de correas y engranajes se logra reducir las velocidades de rotacin.El movimiento rotatorio resultante se trasforma en uno reciprocante, a travs de la manivela, la biela y el propio balancn.

UNIDADES DE BOMBEO MECANICOCONVENCIONALEs la unidad ms conocida y popular de todos los campos petroleros, por ventajas econmicas, fcil operacin y mantenimiento. El movimiento rotatorio del motor es trasmitido por medios de correas, a la caja de trasmisin la cual reduce la velocidad a travs de un sistema de engranajes. Este movimiento ms lento es comunicado a la viga viajera mediante conexin biela /manivela y convertidor alternativo vertical que se refleja en la barra pulida.UNITORQUELa unidad unitorque (Mark II) Es capaz de soportar ms fluido sin necesidad de sobre cargar el equipo. De manufactura mas costosa.Suestructura requiere mayor contra-balance. El balanceo de esta unidad se hace en la manivela y su requerimiento adicional es para contrarrestar el balance estructural originado por sugeometrade fabricacin.BALANCEADA POR AIRESe caracteriza por utilizar un cilindro conairecomprimido en lugar de usar pesas dehierro, sucostopor transporte e instalacin es mas econmica que las convencionales por lo cual puede ser usada costa afuera.El mantenimiento del cilindro de aire, pistn compresor y controles de neumticos son costosos, pero son mas resistentes a cargas que las convencionales.

EQUIPO DE SUBSUELO BOMBEO MECANICOTUBERIA DE PRODUCCIONEs una serie de tubos que transportan el fluido y, al mismo tiempo, sirve de gua a la sarta de varillas que acciona la bomba.Los tipos de tuberas mas empleados para este tipo de completacin son las EUE y la Hydrill.ANCLA DE TUBERIAMantiene la tubera en una posicin constante ; reduce la friccin entre las varillas y la tubera y esfuerzos por movimiento de la tubera.SARTA DE VARILLASEs el elemento de conexin entre la unidad de bombeo y la bomba de subsuelo. Trasmiten el movimiento reciproco a la bomba, fabricadas enacero, poseen propiedades deelasticidad, existen varillas de fibra devidrioy las continuas, diseadas para diferentes dimetros y longitud.VARILLAS API O CONVENCIONALESExisten tres tipos de varillas API de acuerdo al material de su fabricante C., D, K. Sus longitudes pueden ser de 25 o 30 pies. Hay niples de varillas de menor logitud para obtener la profundidad exacta de la bomba. VARILLAS NO API O CONTINUASSon aquellas que no cumplen con lasnormasAPI, ellas son; Electra, continuas, fibra de vidrio dentro de las cuales las mas usadas son las varillas continuas, su elongacin es 3.8 veces mayor que las cabillas de acero para la igual carga y dimetro.

BOMBA DE SUBSUELO : Es el primer elemento en el diseo de una instalacin de bombeo mecnico, ya que del tipo, tamao y ubicacin de la bomba depende el resto de los componentes. Es una bomba de desplazamiento positivo.COMPONENTES DE LA BOMBA DE SUBSUELOBARRIL O CILINDRO DE LA BOMBAEs una pieza cilndrica pulida en la cual se almacena el fluidoEL EMBOLO O PISTONEs el elemento movible dentro de la bomba. Su dimetro determina la capacidad de desplazamiento y suresistenciaes menor que el que la del cilindroLA VALVULA VIAJERAEsta ubicada en el pistn, el tipo bola y asiento, permite la entrada del fluido del barril al pistn.LA VALVULA FIJA DE TIPO BOLA Y ASIENTOEsta facilita la entrada del fluido desde el pozo hasta el barril de la bomba.ANCLAJE O ZAPATAEs la combinacin de las partes reunidas inferiormente para obtener el anclaje de la bomba y efectuar un sello hermtico.CLASIFICACION DE LAS BOMBAS : BOMBA DE TUBERIA (T)Se instalan en ellas y el cilindro es parte integral de la misma. Apropiados en pozos de altaproductividad, y menores a 4500 pies y de baja produccin degasy pocos fluidos abrasivos y corrosivos.BOMBA DE VARILLA O INSERTABLESe instala en los pozos, mediante el uso de la sarta de varillas . Apropiados en pozos de moderada y baja productividad y de hasta 7000 pies. Su remocin y reparacin es mas econmica que la de lasbombasde tuberas. Pueden ser ancladas por el fondo, el tope o por ambos extremos de la bomba.-ANCLA DE GASConsiste en un tubo rasurado o perforado, colocado bajo la zapata de anclaje. Suobjetivoes separar gas/liquido antes de la entrada del fluido a la bomba.

METODO DE BOMBEO MECANICOVENTAJAS : El diseo es poco complejo.

El sistema es eficiente, simple y fcil de operar por personal de campo.

Se puede aplicar a completaciones sencillas y mltiples.

Puede utilizar gas o electricidad como fuente de energa.

Puede bombear crudos viscosos y a altas temperaturas.

DESVENTAJAS : Esta limitado por profundidad de 16.000.

El equipo de superficie es pesado y voluminoso.METODO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLEUtiliza una bomba centrfuga ubicada en el subsuelo.Se basa en el principio de centrifugacin de fluidos, un rotante gira a alta velocidad y expulsa el fluido hacia la periferia del rotor donde es ingresado a una tubera de descarga.Este tipo de bombas tienen diferentes estados de centrifugacin, es decir, no es un solo rotor, sino varios que colocados en formas sucesivas uno sobre el otro y alimentndose entre ellos para ganar mayor presin.Este mtodo es aplicable cuando se desea producir grandes volmenes de fluido en pozos medianamente profundos.

La tcnica para disear las instalaciones de bombeo electrosumergible, consiste en: Seleccionar una bomba que cumpla los requerimientos de la produccin deseada, de asegurar el incremento de presin para levantar los fluidos, desde el pozo hasta la estacin.Determinar un motor capaz de mantener la capacidad de levantamiento y la eficiencia del bombeo.

METODO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLEFactores Ms Relevantes Que Afectan Este Tipo De Instalaciones :

Diseo del equipo de subsuelo: tanto el dimetro de la tubera de revestimiento como el de la tubera limitan el tamao de la bomba.

Flujo del pozo.

Tipo de Completacin: Generalmente este tipo de instalaciones es diseado en funcin de pozos verticales.

Viscosidad de los fluidos: La viscosidad afecta a este tipo de bombas bajando la capacidad de levantamiento, reduciendo la eficiencia y aumentando el consumo de energa del motor.

EQUIPO DE SUPERFICIE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLETRANSFORMADORES :Son unidades sumergidas enaceitecon auto enfriamiento. Son diseados para transformar el voltaje primario de la lnea elctrica al voltaje requerido por elmotorcorrespondiente. Para efectos de diseos, la capacidad de la carga se expresa en kilovatios - amperios (KVA), debido a los diferentes voltajes, a las condiciones en las cuales funcionan y la amplia flexibilidad de los mismos. El transformador tpico recomendado para este tipo de sistema necesita convertir la tensin de 24.000 a aproximadamente 480 voltios.TABLERO DECONTROL:Es el equipo que protege y controla el funcionamiento y ensamblaje de fondo. Tiene dispositivos de proteccin contra cadas y subidas de amperaje. Se fabrica en relacin con la potencia requerida por el motor y su voltaje.EL VARIADOR DE FRECUENCIA:Es un tablero de control que contiene dispositivos capaces de suministrar frecuencias y voltajesvariablesal motor. La frecuencia puede ser controlada desde la superficie, puesto que la velocidad es directamente proporcional a la frecuencia, o sea que al variar esta se estar modificando la velocidad del motor. Tambin facilita a una bomba sumergible a producir un amplio rango de volmenes, lo cual no es posible si no se dispone de variador.CAJA DE EMPALME:Tambin llamada caja de conexiones o venteo, permite conectar el cable suplidor de energa del equipo de superficie con el cable de conexin al motor y ayuda a ventear a laatmsfera cualquier cantidad de gas que fluye a la superficie a travs del cable, evitando que llegue al tablero de control y se origine una explosin.CABEZAL :Sustenta todo el equipo de fondo acoplado a la tubera de produccin y a la vez, est diseado para facilitar el paso del cable y sellar alrededor de ste. Existen diferentes tipos de cabezal, dependiendo de las condiciones del pozo

EQUIPO DE SUBSUELO BOMBEO ELECTROSUMERGIBLESENSOR DE PRESIN:Es un equipo acoplado a la parte final del motor. Est constituido porcircuitosque enviansealesa la superficie a travs del cable de voltaje primario dealimentacinal motor, que son registradas en un instrumento instalado en el panel de superficie, convirtindose en seales de presin de fondo a la profundidad de operacin de la bomba.MOTOR:Es la fuente de potencia que genera elmovimientoa la bomba para la produccin de fluidos. Son de tipos dipolares, trifsicos, jaula de ardilla, deinduccin. Formados por 20 rotores acoplados al eje, ubicados en los estatores y recubierto por una carcasa deacero. Se encuentran lleno de un aceite mineral altamente refinado, de altaresistenciadielctrica, que ayuda a lubricar los cojinetes del motor y transfiere elcalorgenerado de el a su carcasa. PROTECTOR:Se encuentra ubicado entre el motor y la bomba. Se encarga de mantener los fluidos del pozos fuera del motor. Son tipo: laberinto, bolsa y tipo modular. SECCIN DE ENTRADA:

Entrada Estndar. La cual permite el ingreso del fluido directamente a la bomba. Este tipo de entrada no separa el gas libre, se utiliza en pozos. Separador de Gas. Diseados para desviar el gas libre y evitar que ingrese a la bomba, concedindole a sta una mayoreficienciay tambin, la reduccin de efectos, tales como la cavitacin de la bomba, las fluctuaciones de carga del motor y las prdidas en la presin de levantamiento.BOMBA CENTRFUGA:Es elcorazndel sistema BES, compuesta de etapas mltiples. Consta de un impulsador rotativo, el cual imparte energa cintica al fluido que pasa a travs de la bomba a una continua aceleracin, y un difusor estacionario que cambia esta energa cintica en potencial. De acuerdo con la forma de los pasajes de la bomba, sta se clasifica como de flujo radial o mixto. La configuracin y el dimetro del impulsor de la bomba determinan la cantidad de energa que se trasmite al fluido. Segn el dimetro del revestimiento son: tipo compresin, flotante y flotante bajo.

EQUIPO DE SUBSUELO BOMBEO ELECTROSUMERGIBLECABLE DE POTENCIA:Es uno de los componentes principales del sistema electrosumergible, por sufuncinycosto. El cable trifsico, est constituido de tal forma que puede resistir temperaturas, las presiones y las impregnaciones de los fluidos del pozo. El conductor es decobrede uno o ms hilos de fases. Los fabricantes manufacturan cables especiales para altas temperaturas.EQUIPO MISCELNEO:Equipos utilizados durante la instalacin del sistema electrosumergible y que facilitan su operacin. Son:Vlvula de Retencin: Cada 2 3 tubos por encima de la bomba. Reducen la presinhidrostticasobre la bomba.Vlvula de Drenaje:se instala un tubo por la vlvula de retencin y se utiliza como factor de seguridad para circular el pozo desde el revestimiento a la tubera o viceversa.Centralizadores:Centran el motor y la bomba en pozos ligeramente desviados. Tambin evita que el cable se dae por el roce de la tubera de revestimiento.Guarda Cable:Proteger el cable de la conexin al motor, o cable plano, del roce con el revestimiento, por ser esta conexin de mayor dimetro externo en todo el equipo.Soporte de Tuberas:Se usan para prensar el cable que viene del motor al conjunto protector, bombas y las tuberas de produccin. Se colocan uno por cada 15 pies y el tamao depende de la tubera de produccin.

METODO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE :VENTAJASPuede levantar altos volmenes de fluidos.

Maneja altos cortes de agua.

Puede operar a velocidades de bombeo variable.

El equipo de superficie requiere poco espacio.

Aplicable costa afuera.

La inversin es baja en pozos poco profundos y con altas tazas de produccin.

Puede utilizarse para inyectar fluidos a la formacin.DESVENTAJASSe requiere controlar el equipo en cada pozo.

Susceptible a la produccin de agua, gas y arena.

El cable elctrico es sensible a la temperatura y manejo. Es altamente costoso.

Necesita disponibilidad de corriente elctrica.

Su diseo es complejo.