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• Rocio Alexandra Guaman Mendoza

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UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA UDABOL INGENIERÍA DE GAS Y PETRÓLEO PRODUCCIÓN I

BOMBEO HIDRÁULICO

INTEGRANTES: • Coca Claros Neyer • Laureano Flores Jhonny • Mendivil Alba Marizel • Rueda Alvarado L. Fernando • Soria Escalera Marianela Docente: ing. Medrano Zambrana Erlinda Semestre: séptimo grupo B COCHABAMBA- BOLIVIA

1. INTRODUCCION 2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GENERAL 2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 3. DESARROLLO 3.1 BOMBEO HIDRAULICO 3.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO 3.3 LEY DE PASCAL 3.4 FLUIDO MOTRIZ 3.5 SISTEMA DE INYECCION DEL FLUIDO MOTRIZ 3.6 COMPONENTES DEL EQUIPO 3.7 BOMBEO HIDRAULICO TIPO JET Y TIPO PISTON 3.8 APLICACIÓN 3.9 PARAMETROS 3.10 COSTOS 3.11 VENTAJAS Y DESVENTAJAS 4. CONCLUSIONES 5. BIBLIOGRAFIA

1. INTRODUCCION

En los yacimientos los fluidos están sujetos a la acción de varias fuerzas y energías naturales: fuerzas de presión, fuerzas de fricción por viscosidad, de gravedad de energía y fuerzas capilares, las cuales actúan en el movimiento de los fluidos hacia los pozos o para retenerlos en el yacimiento. Cuando esas energías son suficiente para promover el desplazamiento de los fluidos desde su interior hasta el fondo del pozo y de allí a la superficie, se dice que "EL POZO FLUYE NATURALMENTE", es decir, el fluido se desplaza como consecuencia del diferencial de presión entre la formación y el pozo. La Producción Por Flujo Natural no es el método que garantiza los niveles de producción rentables durante toda la vida productiva del yacimiento. Para obtener el máximo beneficio económico del yacimiento, es necesario seleccionar el método de producción óptimo, este es el que permite mantener los niveles de producción de la manera más económica posible. Al realizar la explotación del yacimiento la presión de este disminuye, lo que implica que la producción de fluidos baje hasta el momento en el cual, el pozo deja de producir por sí mismo. De allí surge la necesidad de extraer los fluidos del yacimiento mediante la aplicación de fuerzas o energías ajenas al pozo, de aquí surge lo que llamamos LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL. El bombeo hidráulico es tal vez uno de los sistemas de levantamiento artificial menos aplicados en la industria petrolera. Aunque fue ampliamente implementado y difundido en los años 60 y 70s, las compañías fabricantes de estos sistemas fueron absorbidas por otras compañías o desaparecieron del mercado. El bombeo hidráulico comparado con el mecánico y el neumático es relativamente nuevo, pues su etapa de desarrollo se remonta a 1932 y hasta nuestros días ha alcanzado un grado de perfeccionamiento y una eficiencia tal, que en muchos casos puede competir ventajosamente con cualquier otro método conocido.

2. OBJETIVOS 2.1

OBJETIVO GENERAL

Conocer en que consiste el método de levantamiento artificial llamado bombeo hidráulico.

2.2

OBJETIVOS ESPECIFICOS  Identificar qué tipo de método de levantamiento artificial es el bombeo hidráulico.

   

Conocer el principio físico en el cual se basa este método Conocer los parámetros para su aplicación Conocer los componentes más importantes del equipo Identificar las ventajas y desventajas de este método

3. DESARROLLO

3.1

BOMBEO HIDRAULICO

Es un método de levantamiento artificial no convencional que tiene por objeto transformar la energía mecánica suministrada por el motor en superficie en energía hidráulica u oleo hidráulica. Los sistemas de bombeo hidráulico se pueden dividir en dos clases de acuerdo al tipo de bomba de subsuelo: tipo pistón o tipo jet. 3.2

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El sistema de bombeo hidráulico transmite potencia al fondo por medio del fluido presurizado que fluye inyectado a través de la tubería. Este fluido es conocido como Fluido Motriz o Fluido de Potencia es utilizado por las bombas de subsuelo que actúan como un transformador que convierte la energía del fluido motriz en energía potencial o de presión en los fluidos producidos, desplazándolos a superficie. Los Fluidos de Potencia o Motriz más usados suelen ser agua y crudos livianos. 3.3

LEY DE PASCAL

El principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada por el físicomatemático francés Blaise Pascal (1621-1662) que se resume en la frase: la presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido. El bombeo hidráulico se basa en ese principio, aplicándolo es posible inyectar desde la superficie un fluido a alta presión que va a operar el pistón motor de la unidad de subsuelo en el fondo del pozo. El pistón motor esta mecánicamente ligado a otro pistón que se encarga de bombear el aceite producido por la formación.

3.4

FLUIDO MOTRIZ

El fluido motriz constituye la parte esencial de bombeo hidráulico porque es el encargado de transmitir la energía a la bomba del subsuelo: por lo tanto su

calidad especialmente su contenido de solidos es un factor importante que determina la vida útil de las bombas.

Parámetros de calidad Contenido de solidos: de 10 a 15 ppm Tamaño de partículas: máx. 15 micras Salinidad: menor de 12 lb/kbls BSW: menor del 3%

Fluido motriz utilizado Teóricamente cualquier tipo de fluido líquido 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 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 térmicamente para garantizar su calidad.

producido

tratado

químico

y/o

El mantenimiento de las bombas de superficie y subsuelo es menor cuando se usa aceite crudo.

3.5

SISTEMA DE INYECCION DEL FLUIDO MOTRIZ

En los sistemas de bombeo hidráulico, el fluido motor recibe la energía suministrada por las bombas en la superficie. Este fluido transmite la potencia a la bomba de subsuelo y, luego, retorna a la superficie con el fluido producido por el yacimiento. Los sistemas de fluidos de potencia se dividen en dos tipos: Sistema de fluido cerrado, Sistema de fluido abierto.

Sistema de fluido motriz abierto Un sistema de fluido motriz abierto (OPF, OPEN POWER FLUID) solo requiere de dos conductos de fluido en el pozo; el primero para circular o contener el fluido motriz a presión y dirigirlo a la parte motor de la bomba, el segundo contiene el fluido motriz que accionó a la bomba más el fluido producido por el pozo en su retorno a superficie (llamado espacio anular). Este sistema es el más sencillo y económico, puesto que permite inyectar aditivos químicos al fondo del pozo, como también inhibidores de corrosión, incrustación y parafina, los mismos que nos ayudarán a extender la vida útil del equipo de subsuelo; cuando los fluidos producidos tienden a formar emulsiones dentro del pozo, puede añadirse demulsificante al fluido motriz.

Sistema de fluido motriz cerrado En un sistema de fluido motriz cerrado (CPF, CLOSE POWER FLUID) no se permite que el fluido producido se mezcle con el fluido motriz en ninguna parte del sistema, se requiere de una sarta adicional de tubería tanto dentro del pozo como en superficie; una sarta para transportar la producción hasta la batería de tanques y otra para que retorne el fluido motriz que ya cumplió su función en el fondo del pozo hasta el tanque respectivo para volverse a presurizar y recircular. Es un sistema muy costoso y de complejo diseño. Es recomendable para cuando los fluidos producidos son extremadamente abrasivos o corrosivos. Es recomendable este sistema para plataformas marinas y en algunas instalaciones industriales.

3.6

COMPONENTES DEL EQUIPO

Los componentes que conforman el sistema de Levantamiento por Bombeo Hidráulico pueden ser clasificados en dos grandes grupos: -

Equipo de superficie

-

Equipo de subsuelo

Principales elementos del equipo de superficie Tanques de almacenamiento, tanques lavados, separadores y/o tratadores: Cuando se utiliza petróleo como fluido de potencia en un sistema abierto, dicho fluido se obtiene de tanques de almacenamientos o de oleoductos, de donde se suministran al sistema de bombeo o de distribución ;si se está en un sistema cerrado, el fluido de potencia, bien sea agua o petróleo es manejado en un circuito cerrado, el cual debe disponer de su propio tanque de almacenamiento y equipos de limpieza de sólidos, estos equipos operan independientemente de las operaciones en las estaciones de producción.

Bombas de superficie: Las bombas utilizadas en este tipo de levantamiento para bombear el fluido motriz a fondo pueden ser triple o múltiples. Las más usadas son las bombas triples.

Válvula de control: Regula la presión en el lado común del fluido de potencia del múltiple. Esta presión, generalmente, es mayor que la presión más alta requerida por

cualquiera de los pozos. La válvula de control de flujo constante rige la cantidad de fluido de potencia que se necesita en cada pozo cuando se emplea una bomba reciprocante

Lubricador: Es una herramienta de apoyo que se acopla a la válvula de 4 vías y al cabezal tipo árbol de navidad, nos sirve para sacar la bomba y desplazar la bomba hacia el pozo sin necesidad de contaminar el medio ambiente facilitando al Técnico la operación del cambio de bomba y reduciendo el peligro de trabajar con el hueco abierto.

Principales elementos del equipo de subsuelo.

Cavidad: Es un conjunto de extensiones, camisas y acoples con agujeros dispuestos de manera especial para determinado tipo de bomba (pistón o jet), en el interior de la cavidad se aloja la bomba destinada a trabajar, cuando la bomba se encuentra alojada en la cavidad se tienen sellos que delimitan cámaras entre bomba y cavidad apropiadas para cada función y recorrido del fluido. La cavidad posee alrededor de ella agujeros en lugares destinados al paso del fluido.

Packers: Son elementos cuyo mecanismo hidráulico o mecánico hacen que sellen las paredes del casing y el tubing, aislando independientemente de esta forma las arenas productoras. Camisas: Son herramientas que van colocadas directamente en el intervalo de la zona o arena productora y que tiene como objetivo permitir que solo el fluido de la zona o arena en que dicho elemento se encuentra ingrese a través de él y llegue hasta la cavidad; estas herramientas tienen la particularidad de abrirse o cerrarse con la ayuda de una herramienta auxiliar llamada “Shifting tool”.

Tubing: Es la sarta de tubos que se encuentran instalados desde la superficie hasta el fondo del pozo, son tubos de alta presión (hasta 8.000 psi) a través de ella se inyecta el fluido motriz a la bomba.

Válvula de pie: O standing valve, Esta herramienta se aloja en el extremo inferior de la cavidad (seating ring), son necesarios en sistemas abiertos para crear el efecto “U” y prevenir que el líquido que está circulando regrese de nuevo al reservorio. Esta válvula puede ser recuperada con una unidad auxiliar de wire line. Cuando el pozo está produciendo, sirve de asiento para las bombas.

Bombas hidráulicas: Las bombas hidráulicas de subsuelo constituyen el principal componente del sistema en el fondo del pozo. El principio de operación de estas bombas es similar al de las bombas de cabillas. La bomba puede ser de simple acción o de doble acción. Se denomina de acción simple porque desplaza el fluido hasta la superficie, en el recorrido ascendente o en el descendente (no en ambos)

3.7

BOMBEO HIDRAULICO TIPO JET Y TIPO PISTON

Bombas Tipo Jet: Es un tipo especial de bombas de subsuelo que no emplea partes móviles lo que permite a la bomba tolerar fluidos de producción y motriz abrasivos y corrosivos que para el caso de otros sistemas son limitaciones importantes. Ejecuta su acción de bombeo mediante la transferencia de momentum entre el fluido motriz y el fluido del pozo que se produce cuando éstos se mezclan, pasando a través de la unidad de subsuelo. Con las bombas hidráulicas tipo jet, siempre se tiene un sistema de fluido motriz abierto o cerrado siendo este último el más común.

Bombas Tipo pistón: Una bomba hidráulica tipo pistón consiste de un motor hidráulico con un pistón reciprocante accionado mediante un fluido motriz, conectador por un eje cortó a un pistón en el extremo de bombeo. La bomba actúa casi como una bomba de varillas, excepto que las bombas hidráulicas son usualmente de doble acción, es decir, el fluido está siendo desplazado de la bomba en la carrera ascendente y en la carrera descendente. El fluido de potencia proporciona la fuerza motriz al ensamble de bomba de piston de fondo que levanta el fluido a la superficie. Se requiere separación Pueden ser uno o dos pistines para mayor levantamiento Es una alternativa a las bombas jet Mayores eficiencias hasta un 95% Flexibilidad similar de diseño y aplicaciones a las bombas jet.

3.8

APLICACIÓN Y BASICOS

 Fluido de potencia Típicamente 2000-4000 psi de presión en la superficie Generalmente requiere relaciones de 2 a 4:1 del fluido de potencia al fluido del pozo Se puede utilizar aceite o agua  Rangos de aplicación Profundidades de asentamiento de 300-5500 metros Gastos de producción de 100-100000 BPD

3.9

PARAMETROS

Alto dependimiento del HP requerido. Bajo en mantenimiento de bombas, costos relacionados con el tamaño de la garganta y las boquillas. Su confiabilidad es buena con un apropiado tamaño de garganta y boquillas de la bomba para las condiciones de operación. Debe evitarse operarse en rangos de cavitación en la garganta de la bomba. Problemas para presiones mayores a 4000 lpc.

Fácil de remover. Algunos se dan como pago de su valor. Buen mercado para las triples bombas. Su eficiencia es de buena a pobre, máxima eficiencia solo en 30% altamente influenciado por el fluido de potencia más el gradiente de producción. Eficiencia típica entre 10-20%. Su flexibilidad es de buena a excelente, tasa de fluido de poder y presión ajustable a condiciones de producción capacidad de levantamiento. Selección de gargantas y boquillas de amplia gama de tallas de volumen y capacidad.

3.10 COSTOS

3.11 VENTAJAS Y DESVENTAJAS VENTAJAS DEL BOMBEO HIDRÁULICO: Pueden ser usados en pozos profundos (+/- 18000 pies ). -

No requieren taladro para remover el equipo de subsuelo.

Puede ser utilizado en pozos desviados, direccionales y sitios inaccesibles. Varios pozos pueden ser controlados y operados desde una instalación central de control. -

Puede manejar bajas concentraciones de arena

DESVENTAJAS DEL BOMBEO HIDRÁULICO: -

Costo inicial alto

Las instalaciones de superficie presentan mayor riesgo, por la presencia de altas presiones. -

Altos costos en la reparación del equipo.

-

No es recomendable en pozos de alto RGP.

-

Problemas de corrosión.

-

El diseño es complejo.

4. CONCLUSIONES   

El bombeo hidráulico es un tipo de levantamiento artificial no convencional El principio físico que aplica este método es la ley de pascal Los principales componentes del equipo son los de superficie y subsuelo donde son destacan las bombas tipo pistón y jet

5. BIBLIOGRAFIA Guerrero X., (2008). Bombeo Hidráulico o Power Oil Guevara M., (2008). Bombeo Hidráulico Pistón. Dresser Oil Tools, (2002). Introducción a los sistemas de bombeo hidráulico. Carrillo I. (2009). Manual de operación de bombeo hidráulico