República Bolivariana de Venezuela Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica De la Fuerza Armada Bolivariana Núcleo Anzoátegui.
Completación De Bombeo Mecánico
BACHILLERES: PROFESOR:
Capella Brigitte C.I 18.228.196
José Barrera
Cumana Ronny C.I 21.514.090 Galindo Denrry C.I. 17.053.677 Isaac Joan C.I. 18.454.826 Paredes Deisy C.I 19.362.215 San Tome 25 De Noviembre De 2013
SECCIÓN: IP7N02
ÍNDICE GENERAL
PÁGINAS PRELIMINARES
Pág.
PORTADA
i
ÍNDICE GENERAL
ii
ÍNDICE DE FIGURAS
iii
RESUMEN
iv
INTRODUCCIÓN
5
MARCO TEÓRICO
6
Bombeo mecánico
6
Tipos de completación de bombeo mecánico
3
Completación de pozos de acuerdo a la configuración mecánica
6
Completación convencional
7
Completación permanente
7
Tipos de Completación de acuerdo a la configuración mecánica
7
Completación Sencilla
7
Completación Múltiple
7
Completación Triple
9
Completación a hoyo revestido con empaque con grava
9
Completación a hoyo abierto ampliado con empaque con grava
9
Características de los tipos de completación
10
Bombas mecánicas de subsuelos
11
La bomba está compuesta básicamente por los siguientes componentes
12
Tipos de bombas de subsuelo
15
Bombas de tubería
15
Bombas de inserción
17
Bombas de Revestidor o Casing
18
CONCLUSIÓN
19
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y ELECTRÓNICAS
20
ii
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA
Pág.
Completación Múltiple
8
Completación a hoyo revestido con empaque con grava
9
Completación a hoyo abierto ampliado con empaque con grava
10
Barril o cilindro
12
Distintos tipos de pintones
13
Bolas y asientos utilizados en las válvulas fijas y viajeras
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Principales Elementos de una Bomba de Bombeo Mecánico
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Comportamiento de las válvulas
15
Bomba de inserción
17
Bomba de revestidor
18
iii
República Bolivariana de Venezuela Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica De la Fuerza Armada Bolivariana Núcleo Anzoátegui.
Completación De Bombeo Mecánico BACHILLERES: Capella Brigitte C.I 18.228.196
PROFESOR:
Cumana Ronny C.I 21.514.090
José Barrera
Galindo Denrry C.I. 17.053.677 Isaac Joan C.I. 18.454.826 Paredes Deisy C.I 18.228.196 SECCIÓN: IP7N02 RESUMEN El bombeo mecánico es un método de levantamiento artificial aplicado muy ampliamente en Venezuela ya que puede utilizarse para producir crudos livianos, medianos , pesados y extrapresados, es uno de los más viejos y conocidos, trata de un una bomba de subsuelo de acción reciprocante la cual recibe energía que es suministrada a través de una sarta de cabillas debido a esto se pueden levantar los fluidos desde el fondo del pozo hasta la superficie, este bombeo se caracteriza por suministrar energía al pozo. Entre sus componentes se encuentran los de superficie y los de subsuelo los cuales en conjunto permiten el buen funcionamiento del bombeo mecánico como tal, entre los equipos de superficie se encuentran la bomba de subsuelo, las cabillas, ancla de tubería, ancla de gas, anclaje o zapata los cuales en el fondo del pozo proporcionan los medios necesarios para el buen funcionamiento de la bomba de subsuelo, los componentes de superficie son el conjunto de equipos que se encargan de transmitir el movimiento a la bomba de subsuelo entre ellos encontramos motor, unidad de bombeo o balancín, barra pulida, prensa estopa. Descriptores: Bombeo mecánico, Bomba de subsuelo, Levantamiento artificial, Producción de crudos.
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INTRODUCCIÓN
La industria petrolera hoy en día busca alternativa para los beneficios económicos en la reducción de los costos de producción a través de la expansión, desarrollo y optimización de los yacimientos petrolíferos, como una vía alterna para que el 90% de los pozos adquiera de alguna forma mejora para su desarrollo actual. El bombeo mecánico nació prácticamente a la par con la industria petrolera cuando el Coronel Drake perforó su pozo en Pennsylvania en 1859. En aquellos tiempos la perforación se hacía con herramientas de percusión. La mecha se suspendía mediante una especie de balancín hecho con madera y se dejaba caer, más o menos en la misma forma a como hoy día se hincan los pilotes en una construcción. El uso del método Bombeo Mecánico proporciona una excelente herramienta para la gestión del yacimiento, e incluye una metodología general de análisis y remedio que ha sido desarrollada. Se pueden usar las técnicas más especializadas para nueva terminación, para mejorar la productividad, de tal manera, que se hace necesaria la instalación de sistema que adicione energía para poder llevar los fluidos hasta la superficie. Este método de levantamiento artificial más común y antiguo del mundo. Debido a su simplicidad y robustez, es posible su aplicación en casi todos los tipos de pozos que requieren levantamiento. Sin embargo, existen límites físicos para la aplicación en cuanta profundidad y caudales a levantar. El objetivo de un buen diseño en levantamiento artificial es lograr un sistema económicamente rentable, que logre el mayor Valor Presente Neto (VPN) considerando los costos asociados y la producción del pozo.
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MARCO TEÓRICO
El bombeo mecánico es el método de levantamiento artificial más usado a nivel mundial. Consiste onsiste en una bomba de subsuelo de acción reciprocante que es abastecida con energía producida a través de una sarta de cabillas” cabillas”. Cabe señalar, que la energía proviene de un motor electro ó de combustión interna, la cual moviliza a una unidad de superficie mediante un sistema de engranaje y correas. El bombeo mecánico tiene mayor aplicación en el ámbito mundial en la producción de cr crudos udos pesados y/o extrapesados, aunque también se usa en la producción de crudo mediano y liviano. Existen muchas teorías que explican el comportamiento de producción de pozos por bombeo mecánico. Algunos operadores prefieren producir el pozo ccon on revestidor abierto a la atmosfera y otros con el revestidor cerrado, realmente
este
mecanismo
depende
del
volumen de producción de gas, asociado al petróleo. Estos mecanismos se aplican en el caso de que la completación de los pozos sea sin anclaje de tubería ubería ó con ancla de gas y con empacaduras de producción. La capacidad de desplazamiento requerida para bombear un pozo
depende
de
factores
tales
como:
producción de petróleo, gas y agua, eficiencia de ventilación de gas en el pozo, el factor de merma y las as propiedades de los fluidos Tipos de completación de bombeo mecánico: •
Completación de pozos de acuerdo a la configuración mecánica: De acuerdo a la configuración mecaniza del pozo, la completación del mi mismo mo puede clasificarse en completación convencional y completación permanente.
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Completación convencional: Es aquella operación en la cual existe una tubería mayor de 4 ½ pulgadas de diámetro. La producción fluye por la tubería de producción y parte del gas libre es separado, de forma natural o mejorada a través de separadores, antes de que entre a la bomba de subsuelo. El gas separado fluye por el espacio anular entre el revestidor del pozo y la tubería de producción y puede ser descargada a la superficie utilizando una conexión a la línea de flujo.
Completación permanente: Son aquellas operaciones en las cuales la tubería de producción y cabezal del pozo (árbol de navidad), se instala de tal manera que todo trabajo subsiguiente se lleva a cabo a través de la tubería de producción con equipo manejado a cable. Tipos de Completación de acuerdo a la configuración mecánica:
1. Completación Sencilla: Es aquella que tiene como objetivo fundamental producir una sola formación. •
Completaciones sencillas sin empacaduras: Es aquella en donde no se colocan empacaduras para permitir el flujo en la permitir el flujo en la tubería de producción y el revestidor. NOTA: Este tipo de completación se aplica a pozos de muy alta productividad, ya sea de crudo o de gas.
•
Completaciones sencillas con empacaduras: Es aquella donde se coloca una empacadura para impedir el flujo a través del espacio anular. NOTA: es el tipo de completación que más usa Venezuela.
2. Completación Múltiple: Es aquella que tiene como objetivo fundamental poner a producir dos o más yacimientos, en el mismo pozo y sin que se mezcle los fluidos de los diferentes yacimientos.
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Figura N° 1 Completación Múltiple
•
Completación de doble zona con una sarta: Este tipo de completación utiliza una sola tubería para producir una zona y dejar otra zona aislada. Utiliza por lo general dos empacaduras sencillas.
•
Completación de dos zonas con dos sartas: Este tipo de completación utiliza dos tuberías de producción y dos empacaduras: una sencilla, que por lo general es de tipo permanente, y una dual hidráulica, la cual puede ser convencional o de asentamiento selectivo. Cualquiera de las zonas puede ser adaptada para producir por levantamiento artificial. Este diseño se puede completar con métodos para control, de arena.
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•
Completación de tres zonas con dos sartas: Este tipo de completación utiliza dos tuberías de producción y tres empacaduras: una sencilla y dos duales hidráulicas. Cualquiera de las zonas puede ser adaptada para producir por levantamiento artificial por gas.
3. Completación Triple: Este tipo de diseño puede llevarse a cabo utilizando dos o más tuberías y empacaduras de producción.
4. Completación a hoyo revestido con empaque con grava: Es una de las técnicas de control de arena más comúnmente utilizada por la industria petrolera. Este método de control de arena utiliza una combinación de rejilla y grava para establecer un proceso de filtración en el fondo del pozo.
Figura N° 2. Completación a hoyo revestido con empaque con grava
5. Completación a hoyo abierto ampliado con empaque con grava: Es aquel que implica perforar por debajo de la zapata o cortar el revestimiento de producción a la profundidad de interés, repasar la sección del hoyo abierto, ampliándolo al diámetro requerido, para luego colocar una rejilla frente al intervalo ampliado. De tal forma que la rejilla o “liner” ranurado funcione como dispositivo de retención de la grava y el empaque con grava como filtro de la arena de la formación.
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La razón fundamental que justifica esta operación en un hoyo abierto es la de remover el daño presente en la zonas más cercana al pozo.
Figura N° 3 Completación a hoyo abierto ampliado con empaque con grava
Características de los tipos de completación: Características de la completación Sencilla: 1. Se obtiene tasas de producción más altas y menores tiempos de retornos del capital invertido. 2. Para separar zonas que poseen distintos índices de productividad, con el fin de evitar que la zona de alta productividad inyecte petróleo en la zona de baja productividad. 3. Para tener en control apropiado del yacimiento con el fin de evitar zonas drenadas de petróleo que estén produciendo agua o gas.
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Características de la completación Múltiple: 1. Se obtiene tasas de producción más altas y menores tiempos de retornos del capital invertido 2. Para separar zonas que poseen distintos índices de productividad, con el fin de evitar que la zona de alta productividad inyecte petróleo en la zona de baja productividad 3. Para tener en control apropiado del yacimiento con el fin de evitar zonas drenadas de petróleo que estén produciendo agua o gas. Características de la completación Triple: 1. Permite obtener alta tasa de producción por pozo. Características de la completación a hoyo revestido con empaque con grava: 1. Existen facilidades para completación selectiva y para reparaciones en los intervalos productores. 2. La producción de fluidos de cada zona se puede controlar y observar con efectividad. 3. Mediante el cañoneo selectivo se puede controlar con efectividad la producción de gas y agua. Características de la completación a hoyo abierto ampliado con empaque con grava: 1. Bajas caídas de presión en la cara de la arena y alta productividad. 2. Alta eficiencia. 3. No hay gastos asociados con tubería de revestimiento o cañoneo. 4. Menos restricciones debido a la falta de túneles de perforación
Bombas mecánicas de subsuelos: Son uno de los componentes claves del sistema de bombeo mecánico. El tamaño del pistón de la bomba determina la tasa de producción, cargas en las cabillas, y cargas en todos los componentes del sistema. En adición a las cargas en las cabillas y la unidad de
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bombeo, la vida de la bomba afecta la rentabilidad del pozo. Si los componentes de la bomba se desgastan, la eficiencia de todo el sistema se reduce. La selección de la bomba adecuada incrementa la eficiencia del sistema y extiende la vida del equipo. Us Usualmente, una bomba grande y velocidades de bombeo bajas pueden incrementar la eficiencia del sistema. La bomba está compuesta básicamente por los siguientes componentes: •
El cilindro o barril: Es la parte dentro de la cual se mueve en su recorrido de ascenso y descenso. Su largura se predetermina por la carrera máxima del pistón y su dureza deberá resistir la acción abrasiva del pistón.
Figura N° 4 Barril o cilindro.
•
El émbolo o pistón: Es la parte móvil que succiona y desplaza el líquido. En él se encuentra la válvula viajera que controla la entrada de fluidos de la bomba al interior del pistón.
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Figura N° 5 Distintos tipos de pintones.
•
La válvula viajera: Es un dispositivo ubicado dentro del pistón, está conformado por una esfera de acero y su respectivo asiento. Permite la entrada de fluidos al pistón en su carrera de descenso y hace un sello hermético en su carrera de ascenso. La válvula fija: Es un dispositivoo similar a la válvula viajera ubicado en la base del barril. Permite la entrada de fluidos a la bomba en la carrera de ascenso del pistón y hace un sello hermético en la carrera de descenso.
olas y asientos utilizados en las válvulas fijas y viajeras. Figura N° 6 Bolas 13
Principales elementos de una Bomba de Bombeo Mecánico con sus respectivas posiciones.
Figura N° 7 Principales Elementos de una Bomba de Bombeo Mecánico.
Descripción del funcionamiento de la bomba:
Para entender dio funcionamiento hay que darle un vistazo a la acción de las válvulas, asumiendo que la bomba está llena con líquido incompresible tal como petróleo muerto o agua. La figura 5 muestra cómo se comportan las válvulas viajeras y fijas durante el ciclo de bombeo.
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Figura N° 8 Comportamiento de las válvulas.
Carrera Ascendente: Es cuando el pistón comienza a moverse hacia arriba, la válvula viajera cierra y levanta las cargas del fluido. Esto genera un vació en el barril de la bomba que causa la apertura de la válvula fija permitiendo que el fluido proveniente del yacimiento llene la bomba. Carrera Descendente: Es cuando el pistón comienza a moverse hacia abajo, la válvula fija se cierra y el fluido en el barril de la bomba empuja la válvula viajera abriendo esta. El pistón viaja a través del fluido que se ha desplazado hacia la bomba durante la carrera ascendente. Luego el ciclo se repite.
Tipos de bombas de subsuelo: Las bombas de subsuelo se clasifican en tres grupos principales: las de tubería, las de inserción y las de revestidor o Casing. •
Bombas de tubería: Deben su nombre a que su cilindro o barril se enrosca en la tubería, y forma parte
integral de la sarta de la tubería de producción. Generalmente, estas bombas se utilizan a profundidades menores que 5000’ en pozos de alta productividad de crudo, baja 15
productividad uctividad de gas y en ausencia de fluidos abrasivos (arena) o corrosivos. Por lo tanto, pueden utilizarse diámetros de pistón mayores a los usados con bombas insertables.
Figura N° 9 Bomba de tuberia.
Cuando usar Bombas de tubería: Bombas de tubería son las bombas más fuertes y grandes fabricadas. Úselas para altas tasas de producción en pozos someros. Estas bombas permiten usar pistones más grandes que las bombas insertables. La sarta de cabillas puede ser conectada directamente al pistón sin requerir una cabilla de recuperación. Cuando se usa una válvula tija no removible. La bomba puede ser muy efectiva en pozos con crudo pesado y bajos niveles de fluido. Esto es posible debido a la baja caída de presión a través de las válvulas fijas más grandes.
Cuando no usar bombas de tubería: La gran desventaja de las bombas de tubería es que se tiene que sacar tanto las cabillas como la tubería en los servicios a la bomba. Debido a los costos de estos trabajos, válvulas de tubería son usadas en pocos ppozos. ozos. Se recomienda usar bombas de tubería solo si una bomba insertable no es lo suficientemente grande para alcanzar la tasa de producción deseada.
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•
Bombas de inserción: El ensamblaje completo de la bomba, incluyendo el cilindro o barril, se baja
colgando al final de las cabillas y se asienta en un dispositivo especial para tal fin, ubicado dentro de la tubería de producción. Normalmente las bombas de inserción se utilizan a profundidades hasta de 7000’ y en pozos de mediana o baja productividad. Este tipo de bomba tiene la obvia ventaja que ella entera se puede remover para su separación o reemplazo con un mero trabajo de cabilleo, sin tener que utilizar una cabria para extraer toda la sarta de tubería de producción. Son populares debido a que ellas son fáciles de instalar y reparar.
Figura N° 10 Bombas de inserción. Las bombas insertables se corren dentro del hoyo conectadas a la sarta de cabillas. La base o tope de la bomba (dependiendo del tipo de bomba) tiene un anclaje que cierra dentro de un niple de asentamiento en la base de la tubería. El anclaje de la bomba está compuesto por copas u o-rings. Están diseñados para ajustar fuerte en el niple de asentamiento para prevenir fuga de (luido desde la tubería hacia el anular. El anclaje puede también ser mecánico tal como u resorte clips que cierra en sitio. Luego que la bomba es asentada es espaciada levantando las cabillas.
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•
Bombas de Revestidor o Casing: Permiten usar el revestidor del pozo como tubería de producción. Se pueden usar
mayores diámetros de bombas para manejar mayor volumen de producción.
Figura N° 11 Bomba de revestidor.
Cuando utilizar bombas de Revestidor: Utilícelas en pozos someros que producen altas tasas de producción, baja corte de gas y no están desviados.
Cuando no utilizar bombas de revestidor: No las utilice en pozos desviados debido a que la fricción entre las cabillas y el revestidor causa fallas frecuentes de cabillas. Tampoco utilice en pozos que producen mucho gas. Debido a que todo el gas tiene que ir a través de la bomba su eficiencia volumétrica podría ser sustancialmente reducida.
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CONCLUSIÓN
El bombeo mecánico es el más antiguo, más económico y más común de los métodos de extracción artificial. Es mecánicamente simple, puede operar sobre un amplio rango de condiciones y con gran disponibilidad de repuestos y personal experimentado. Todo lo cual contribuye a su difundida aceptación, aplicación y uso. Aproximadamente el 85 % de los pozos en bombeo en el mundo utilizan este método. Tiene su principal aplicación en el ámbito mundial en la producción de crudos pesados y extrapesados, aunque también se usa en la producción de crudos medianos y livianos. No se recomienda en pozos desviados, y tampoco es recomendable cuando la producción de sólidos y/o la relación gas – líquido sea muy alta, ya que afecta considerablemente la eficiencia de la bomba. La función principal de la unidad de bombeo mecánico es proporcionar el movimiento reciprocante apropiado, con el propósito de accionar la sarta de cabillas y estas, la bomba de subsuelo. La bomba es sólo una parte del sistema de bombeo mecánico. Los demás componentes principales son: la sarta de varillas, la tubería de producción, el equipo de superficie o aparato de bombeo y el motor de impulso. Del diseño adecuado de todos estos componentes, teniendo en cuenta factores como profundidad del pozo, producción estimada, tipo de petróleo, corte de agua, relación petróleo – gas, etc., resultará una operación efectiva y largos períodos de funcionamiento libres de mantenimiento.
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y ELECTRÓNICAS
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS •
Diseño de Instalaciones de Levantamiento Artificial por Bombeo Mecánico Centro Internacional de Educación y Desarrollo (CIED) PDVSA (2002)
•
Manual de capacitación de bombeo mecánico. Sergio Caicedo (2008)
FUENTES ELECTRÓNICAS •
http://oilproduction.net/cms/index.php?option=com_content&view=category&layo ut=blog&id=49&Itemid=98
•
http://www.ingenieriadepetroleo.com/2010/08/bombeo-mecanico-de-petroleo.html.
•
http://chilonunellez.blogspot.com/2009/10/bombeo-mecanico.html
•
http://es.scribd.com/doc/63582639/BOMBEO-MECANICO-CONVENCIONAL, 2006.
•
http://biblioteca.unet.edu.ve/db/alexandr/db/bcunet/edocs/TEUNET/2009/pregrado/ Mecanica/BenavidesP_MariaV/Capitulo2.pdf
•
http://www.slideshare.net/sauls/bombeo-mecanico
•
http://perforacion-jose.blogspot.com/2011/11/republica-bolivariana-devenezuela.html
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“Para El Logro Del Triunfo Siempre Ha Sido Indispensable Pasar
Por La Senda De Los Sacrificios”
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