6-7 Bombeo Cavidades Progresivas

7/25/2019 6-7 Bombeo Cavidades Progresivas

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Bombeo de CavidadesProgresivas (PCP)


Bombeo de Cavidades Progresivas (PCP)

1


Cavidades Progresivas

2



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MET ODOS

DE

LEVANT AMIENT O

ART IFICIAL

BOMBA

SUBSUPERFI

CIAL

CON

SART ADE

VARI

LLAS

BOMBEOMECANIC

O

PCP

SIN

SART ADE

VARI

LLAS

BEC

PCP-BEC

BH

T IPO

PIST Ó

N

BH

T IPOJET

SIN

BOMBASUBSUPERF

ICIAL

BNC,

BNI

“

PLUNGERLIFT

“

Clasificación de los métodos de

levantamiento artificial


Introducción

•Desarrollado a finales de los años 20’s por René J. Moineau.

•Se ha usado en forma gradual en la industria petrolera desde1979, por algunas operadoras canadienses para manejarcrudo pesado y altos cortes de arena.


Introducción

•Una vez que las pruebas en instalaciones experimentales yen campo fueron exitosas, su desarrollo y aplicaciónaumentó, se estima que actualmente más de 30,000 pozos

están operando a nivel mundial.




1982

Hasta 63 bpd @ 500 rpm

Pmax= 60 [kg/cm2]

2001

Más de 1573 bpd @ 100 rpm

Pmax= 230 [kg/cm2]

Límites PCP


ACTUALMENTE LA COMPAÑÍA KUDU INDUSTRIES CONTINUA CONDESARROLLOS

PARA ESTE SISTEMA ARTIFICIAL DE PRODUCCIÓN


Aplicaciones.

1.Aceite pesado hasta con 50%de arena.

2.Aceite medio limitado en elcontenido de H2S.

3.Aceite ligero limitado en elcontenido de aromáticos.

• Extracción de agua en pozosproductores de gas.

• Yacimientos maduros con flujode agua.

• Áreas visualmente sensibles.




Ventajas.

• Desplaza fluidos altamenteviscosos, de alta concentraciónde sólidos y gas libre moderado.

• Las bajas proporcionesinteriores limitan laemulsificación por agitación.

• No tiene válvulas (no haycandado de gas oatascamiento).

• Bajos costos.


Limitaciones.

• Producción máxima: 6,825 bpd

• Profundidad máxima: 2,000 m

• Temperatura máxima: 170°C

• Sensibilidad a algunos fluidos; el elastómero puedeinflarse o deteriorarse cuando está expuesto a ciertosfluidos.


Componentes.

Equipo Superficial

• Motor• Cabezal de Rotación o

Cabezal de accionamiento• Poleas y bandas• Estopero• Varilla Pulida• Grampa




Componentes.

Equipo de Fondo

• Varillas.• Rotor.• Estator.• Accesorios de la bomba:

1. Pin o Niple de paro.2. Ancla de torsión.3. Centradores

• Separador de gas (opcional)


VarillaPulida

Motorprincipal Línea de flujo

Pin de paro

DisparosBombade cavidades

Centradores (opcional)

Sarta de varillas

Transmisión de datos(por radio o cable)

Cabezal de rotación oCabezal de accionamiento

Abrazaderas

Controles (VFD)

Tubería de producción Tubería de revestimiento

Poleas y bandas

Estopero

Entrada(opcional)

Frenofijo


Sistema de BombeoConvencional deCavidades Progresivas.(1 impulsor)

Bomba PC en elfondo

Sarta de varillas

Cabezal de rotación

Motor Principal




Sistema de BombeoConvencional deCavidadesProgresivas (2

impulsores)

Bomba PC en elfondo sarta devarillas cabezalde rotación.

Dos motoresprincipales.


Funciones del cabezal de rotación.

1.- Proporcionael selloen lasuperficie para el fluido del pozo(parte superior de la tubería y lavarilla pulida)

Sello mecánico

Estopero



2.- Soporta el peso de la sartade varillas y la acción de la

bomba

Carga axial:Peso de las varillas + Acción de la bomba




3.- Transfiere la energía paramover la sarta de varillas ySoporta el efecto delmecanismo de frenado




•Proporciona el sello en la superficiepara el fluido del pozo (parte superiorde la tubería y la varilla pulida).

•Soporta el peso de la sarta devarillas y la acción de la bomba.

•Transfiere la energía para moverla sarta de varillas y soporta elefecto del mecanismo de frenado

Resumiendo:


Algunos arreglos de cabezales

Cabezal con motor eléctrico. Transmisión de poleas y correas.

Cabezal vertical con sistema mecánico de reducción de flujo variable develocidad

Componentes




Motorprincipal

Motor eléctrico (el más común)

Motor hidráulico (muy usado enCanadá)

Motor de gas (áreas remotas)

Tipos de motor


Varillas convencionales-API spec 11B

• Sistema de transmisión al sistema de bombeo

• Bombas de cavidades progresivas.

Varillas especiales (bombas de cavidades

progresivas)

• Fuerza máxima de tensión (hasta 115,000 psi)

Varillas huecas

• 42 mm (NU)

• 48 mm (NU o EU)


Clasificación de las bombas.




Principios básicos de la geometría de labomba

Estator

Cabezal

Tubería de

Revestimiento

Tubería de producción

Varilla de succión

Cople de Varilla de

Succión

Cople de T.P.

Rotor

Cople de T.P.

Pin de Paro

La geometría de la bomba está basada

en cuatro parámetros:

1. Proporción del lóbulo

(configuración)

2. Paso del estator.

3. Diámetro del rotor.

4. Excentricidad.


Fundamentos de la bombaComponentes

• Consiste de dos partesfundamentales: – Estator – Rotor

• Rotor, pieza interna, es unahélice de acero de alta resistenciade n lóbulos. Se conecta a la sartade varillas.

• Estator, pieza externa, es unahélice, constituida por una camisade acero revestida internamente

por un elastómero de n+1lóbulos. Se conecta a la TP.

Configuración 1:2


Polímero que muestra un comportamiento elástico, considerado como el

corazón de la bomba.

Puede ser estirado, para luego recuperar su forma original sin una

deformación permanente.

Fue seleccionado para el revestimiento interior del estator por su

resilicencia (memoria).

Propiedad que hace posible la existencia de la interferencia entre el

rotor y estator, la cual determina el sellado entre cavidades contiguas.

Se puede modificar en función de: la densidad del fluido, corte de

agua, RGL, temperatura, arena, aromáticos, CO2 y N2.

Elastómero




ACCESORIOS DE LA BOMBA

Pin o niple de paro

Es parte componente de

la bomba y va roscado alextremo inferior del

estator

Función:

oHacer de tope al rotor

oPermitir la elongación de

la sarta de varillas

oSucción de la bomba


ACCESORIOS DE LA BOMBA

Ancla de torsión

Evita el desprendimiento de la

tubería, debido al giro de la sarta

(hacia la derecha) y a la vibración por

el giro del rotor dentro del estator.

Va instalado debajo del estator y se

fija en la TR.

No se instala en:

1. Bombas de bajo gasto a bajas

velocidades

2. Baja profundidad de colocación(baja vibración y torsión).


ACCESORIOS DE LA BOMBACentradores

Son no rotatorios.

Instalados a los extremos de las varillas.

Actúan como cojinetes.

• POZOS VERTICALES

1. Impedir el movimiento excéntrico de las

varillas.

2. Impedir que las oscilaciones en la sarta de

varillas se transmitan a la varilla pulida

afectando el sello en la superficie.

– POZOS DESVIADOS

1. Eliminar el desgaste varilla/tubería.

2. Reducir la torsión en las varillas.




Bombas de acuerdo al diseño

El rotor puede ser de lóbulo simple o multilóbular


Lóbulo Simple

Estator

Rotor

CONFIGURACIÓN 1:2

Bombas de acuerdo al diseño.


Bombas de acuerdo al diseño.

Multi-lóbulos

Estator

Rotor

CONFIGURACIÓN 2:3




Comparación de efíciencia

Efíciencia del sistema


Optimización del PCP


Optimización del PCP




APLICACIÓN DEL PCP o BCP ENPOZOS DESVIADOS

El Sistema BCP puede

operar en pozos

desviados con lalimitante de que habrá

puntos en donde la

tubería de producción

y la sarta de varillas

estén en contacto

permanente,

provocando un

desgaste entre ambos

elementos.


El desgaste, entre lasvarillas y la tubería deproducción, depende de:

• La magnitud de ladesviación del pozo;

• La velocidad de giro dela sarta de varillas;

• Los fluidos producidos(presencia eventual dearena);

• La carga de aplicaciónde las varillas sobre latubería de producción

APLICACIÓN DEL PCP o BCP EN POZOSDESVIADOS


APLICACIÓN DEL PCP o BCP ENPOZOS DESVIADOS




Varillas para pcp

Sarta de Varillas o Varillas de Succión


Varillas para pcp

Acero

Enroscadas unas con otras por

medio de conexiones.

Su diámetro máximo esta

limitado por el diámetro

interior de TP.

Longitud puede ser de 25 o 30

pies (7.62 o 9.14 m.)

Empleadas para BM y PCP

El aumento de las exigencias

operativas en el PCP implicó

un aumento en las roturas

prematuras de estas varillas.

Varil las de Bomb eo API (norma API 11B)


Varillas para pcp

Varillas huecas, ofrecen mayor

resistencia a altas cargas por

torsión, aumentando la

confiabilidad de bombeo,

reduciendo costos operativos,

permitiendo la inyección por suinterior de diluyente para el

bombeo de crudo pesado y extra

pesado.

Varillas de Bombeo NO convencionales




Varillas para pcp

Varillas continuas, sonhuecas, ofrecen mayor

maniobrabilidad, solo tiene

dos conexiones: una en la

superficie con el eje del

cabezal y otra con el rotor,

presentan menor degaste

entre varillas y TP

Varillas de Bombeo NO convencionales


FALLAS Y PROBLEMAS

OPERACIONALES


HISTÉRESIS EN ELASTÓMEROS:

Es la fatiga del material del que estahecho que provoca su rotura bajo

cargas dinámicas cíclicas

Fallas en estatores




Fallas en estatores


Fallas en estatores


Fallas en estatores




Fallas en rotores


Fallas en rotores


En la operación de sistemas PCP existeninnumerables problemas potenciales quepudieran, eventualmente, afectarnegativamente el tiempo de vida útil de losequipos, la eficiencia de los sistemas, y elcosto de operación de los sistemas.

Problemas operacionales más comunes




Causas: Soluciones:

Correas y/o poleas desajustadas Ajustar correas y poleas según específicaciones del fabricante

P roblemas eléc tr icos E labora r un d iagnós ti co de l s is tema eléc tr ico con pe rs onal ca li fi cadoMotor muy pequeño Redimensional el motor

Causas: Soluciones:

Gastos de producción sobreestimados Realizar pruebas de producción para determinar el gasto de flujo correctoRestricción en la entrada de la bomba Circular el pozo

Alta RGA Instalar separador de gasRoto r con espaci o excesivo Re -espaciar el mot orHueco en la tubería Reemplazar tubería o conexiones dañadasBaja afluecia del yacimiento debido Disminuir la velocidad de la bomba o instalar una bomba con mayora altas viscosidades. capacidad volumétrica

Problema: No existe producción ni movimiento de la varilla pulida

Problema: Baja producción con velocidad y torque normales



Causas Soluciones

Alta RGA Instalar separador de gas.

Producción intermitente de Reposicionar la bomba por encima de las perforaciones

arena y/o finos a través de

la bomba

Bajo nivel de fluido Bajar la velocidad de la bomba

Causas Soluciones

Bomba arenada Circular el pozo

Es combros at rapa dos en la bo mba Ci rcular el poz o

Problemas con el cabezal de rotación Elaborar un diagnóstico del mecanismo del

cabezal

Problema: Producción esporádica con velocidad y torque normales

Problema: No existe producción con muy baja velocidad y torque alto




Tubería partida o suelta Reemplazar tubería o conexiones dañadasHueco en la tubería Reemplazar tubería o conexiones dañadas

Problema: No existe producción con velocidad normal y torque normalCausas: Soluciones:

Varillas o varillas pulidas partidas o sueltas Reemplazar varillas o conexiones dañadas

Reemplazar las partes dañadasReasentar la boma según sea adecuado por lascondicones del pozo

Disminuir la velocidad de bombeo; instalar unabomba mas pequeñaRemplazar varillas o conexiones dañadas

Rotor partido

Bomba asentada muy alta

Bajo nivel del fluido

Varillas o varillas pulidas partidas

Problema: No existe producción con veloci ad normal y torque bajoCausas:

Restricciones en la entrada de la bomba Alta RGA

Soluciones:

Circular el pozoBajar la boma; utilizar separador de gas




GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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