BOMBEO POR CAVIDADES       PROGRESIVASDIANA MAYERLI AMOROCHO GARCÍA    JHON FREDY MORA TORRES  YULY CATHERINE SIERRA CORZO...
AGENDA   1. INTRODUCCION   2. PRINCIPIO FISICO.   3. MODELAMIENTO MATEMÁTICO   4. EQUIPO   5. DISEÑO   6. ESPECIFICA...
Los sistemas PCP tienen algunas características únicas qua los hacen ventajosos con respecto a otros métodos de levantamie...
PRINCIPIO FÍSICO                                                    Se basa en el contacto del fluido en el               ...
MODELAMIENTO MATEMÁTICO                                              Suficiente capacidad de desplazamiento              ...
MODELAMIENTO MATEMÁTICO VOLUMENLa bomba se debe diseñar y seleccionar de manera que tengacapacidad de producir la tasa req...
MODELAMIENTO MATEMÁTICO La tasa de flujo de diseño siempre será mayor a la tasa requerida debido a las ineficiencias del s...
MODELAMIENTO MATEMÁTICOPRESION DE LA BOMBALa capacidad mínima de presión requerida es determinada por ellevantamiento neto...
MODELAMIENTO MATEMÁTICOLa presión de entrada de la bomba es determinada por la energía delyacimiento (comportamiento IPR)....
MODELAMIENTO MATEMÁTICOLa presión de descarga es determinada por el requerimiento de energía enla superficie y la configur...
MODELAMIENTO MATEMÁTICOLa presión de la columna de líquido o gas puede ser calculada como:                       Pcolumna ...
MODELAMIENTO MATEMÁTICOREQUERIMIENTOS DE TORQUE   El torque hidráulico es directamente proporcional a la presión diferenci...
MODELAMIENTO MATEMÁTICOREQUERIMIENTOS DE POTENCIA  La Potencia requerida para mover la bomba es una función directa del to...
EQUIPO EQUIPOS DE SUPERFICIE                           EQUIPOS DE SUBSUELOGRAMPA DE LA BARRA PULIDA                       ...
EQUIPOS DE SUPERFICIE                                                             SISTEMA DE                              ...
EQUIPOS DE FONDO                          TUBERIA DE PRODUCCIÓN: Comunica la bomba de subsuelo con el                     ...
DISEÑO DE UN EQUIPO PCP                                         FLUJOGRAMA Geometría del Pozo                  Profundidad...
DISEÑO DE UN EQUIPO PCP    Datos del pozo                           Datos del fluido    csg.:           5-12 in. 15.5 lb/...
DISEÑO DE UN EQUIPO PCP              3000              2500              2000  Pwf [psi]              1500              10...
SELECCIÓN DEL ELASTÓMERO                                                              Elastomer Type         Characteristi...
DISEÑO DE UN EQUIPO PCPPresión de Levantamiento de la Bomba        Pcasing = 60 psi   Pgas = 3,500 ft x 0.0005 psi/ft x ...
DISEÑO DE UN EQUIPO PCP      Pdescarga = Ptub + Pliq + Ppérdidas   Ptub = 55 psi       oPliqoil = 3600 ft x 0.433 psi/ft ...
Número de ReynoldsRégimen de flujo en función del número de Reynolds                                                     23
Pérdidas de flujo Ppérdidas = 15 psi                                                             1637psi                 ...
Selección desplazamiento                                     de la bomba y elevaciónDesplazamiento de la Bomba            ...
Selección del Modelo de la Bomba                                                IMPERIAL WFT 200 - 4100                   ...
Selección de la varilla      Ttotal = Thydráulico + Tfricción    Thyd = 0.000897 x 200 bbls/day/100rpm x                16...
Dimensiones del Rotor                           2.875” Tubing OD                     2.479”Rotor Orbit Diameter           ...
Carga AxialCarga axial = Peso de la sarta de Varillas +            Carga de la Bomba Peso de la sarta=2.22 lbs/ft x 3600 f...
EFECTIVIDAD MAXIMA DEL ESFUERZO                            DE LAS VARILLASDonde:L        = Carga axial (lbs)=    15894 lbT...
EFECTIVIDAD MAXIMA DEL ESFUERZO                                   DE LAS VARILLAS                                         ...
Potencia de la Bomba   Pbomba = C  N  Ttotal                 Pbomba = 1,91E -4  400 RPM  358.35 lb-ft = 27.23 HPNota: ...
Especificaciones del Cabezal de Rotación                Escogido                                                       MIN...
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PRACTICAS OPERACIONALES                                           EQUIPOS DE SUPERFICIE   INSTALACIÓN DEL MOTOVARIADOR O M...
PRACTICAS OPERACIONALES                                    EQUIPOS DE SUPERFICIEINSTALACIÓN DE EQUIPOS DE POLEA Y CORREAS ...
PRACTICAS OPERACIONALES                                        EQUIPOS DE SUPERFICIEINSTALACIÓN DEL SISTEMA MOTRIZ   Armar...
PRACTICAS OPERACIONALES    Una vez instalados los    Equipos de Superficie                           Cuando se Arranca el ...
EVALUACION FINANCIERATeniendo en cuenta el precio de la instalación de un sistema PCP realizamosel análisis financiero:Qo=...
EVALUACION FINANCIERA            CAUDAL DE ACEITE [STB/DIA] 650 600                                                       ...
EVALUACION FINANCIERA                          FLUJO DE CAJA LIBRE1000000 800000 600000 400000                            ...
EVALUACION FINANCIERA                                              TIR            $ 4,000,000.0            $ 3,000,000.0GA...
EVALUACION FINANCIERA                                                 PAY BACK                   7,000,000                ...
EVALUACION FINANCIERA        RENTABILIDAD= INGRESOS - EGRESOSIngresos= US$ 10.310.715,16Egresos= US$ 3.914.395            ...
PROBLEMAS Y SOLUCIONES FACTORES QUE   AFECTAN ELDESEMPEÑO DE LA     BOMBA                                     FLUIDOS     ...
PROBLEMAS Y SOLUCIONESHISTERISIS QUEMADO POR ALTA TELASTÓMEROABRASIÓN                                                    ...
MODOS DE FALLAS EN UN SISTEMA PCP                       DESGASTE POR ABRASIÓN SIN AFECTAR EL MATERIAL                     ...
VENTAJAS   Sistema de levantamiento artificial de mayor eficiencia.   Excelente para producción de crudos altamente visc...
DESVENTAJAS× Tasas de producción hasta de 2.000 B/D (máximo 4.000 B/D).× Levantamiento neto de hasta 6.000 feet (máximo 9....
CONCLUSIONES Este sistema de levantamiento artificial es uno de los mas eficientes, en  la producción de petróleos con el...
BIBLIOGRAFIA HIRSCHFELDT, Marcelo. Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas. Versión  2008V1, Argentina, Junio de 2008....
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Bombeo por cavidades progresivas (pcp) grupo h1

  1. 1. BOMBEO POR CAVIDADES PROGRESIVASDIANA MAYERLI AMOROCHO GARCÍA JHON FREDY MORA TORRES YULY CATHERINE SIERRA CORZO Profesor: Fernando Calvete Métodos de Producción Grupo: H1 Escuela de Ingeniería de Petróleos 2012 1
  2. 2. AGENDA 1. INTRODUCCION 2. PRINCIPIO FISICO. 3. MODELAMIENTO MATEMÁTICO 4. EQUIPO 5. DISEÑO 6. ESPECIFICACIÓN Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS. 7. PRACTICAS OPERACIONALES 8. EVALUACION FINANCIERA 9. PROBLEMAS Y SOLUCIONES 10. CONCLUSIONES Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas 2 11. BIBLIOGRAFIA
  3. 3. Los sistemas PCP tienen algunas características únicas qua los hacen ventajosos con respecto a otros métodos de levantamiento artificial, una de sus cualidades más importantes es su alta eficiencia total, típicamente se obtienen eficiencias entre 50 y 60%. Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades ProgresivasLa mayor parte de estos se encuentra en Canadá y en América Latina 3se esta incrementando su uso en la extracción de los crudos Pesados.
  4. 4. PRINCIPIO FÍSICO Se basa en el contacto del fluido en el fondo del pozo con un rotor el cual al girar sobre su propio eje y al hacer contacto con el fluido, ejerce una presión en dirección vertical, contrarrestando la presión hidrostática desplazando el fluido hacia la superficie. 4Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  5. 5. MODELAMIENTO MATEMÁTICO  Suficiente capacidad de desplazamiento para obtener la producción requerida.  Suficiente capacidad de presión para superar el levantamiento neto requerido por el sistema. 5Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  6. 6. MODELAMIENTO MATEMÁTICO VOLUMENLa bomba se debe diseñar y seleccionar de manera que tengacapacidad de producir la tasa requerida a las condiciones de operación: 100  Qrequerida Q  diseño Donde: Qdiseño = Tasa de Diseño (m3/día o Bls/día) Qrequerida = Tasa Requerida (m3/día or Bls/día) 6 = Eficiencia Volumétrica de la Bomba (%)
  7. 7. MODELAMIENTO MATEMÁTICO La tasa de flujo de diseño siempre será mayor a la tasa requerida debido a las ineficiencias del sistema: Qdiseño Vmínimo  NDonde: Vmínimo = Desplazamiento Mínimo Requerido (m3/día/rpm o Bls/día/rpm) Qdiseño = Tasa de Diseño (m3/día o Bls/día) N= Velocidad de Operación (rpm) 7
  8. 8. MODELAMIENTO MATEMÁTICOPRESION DE LA BOMBALa capacidad mínima de presión requerida es determinada por ellevantamiento neto necesario, es decir, la diferencia entre la presión dedescarga y la de entrada: Pneto  Pdescarga  PentradaDonde: Pneto = Levantamiento Neto Requerido (kPa o psi) Pdescarga = Presión de Descarga (kPa o psi) 8 Pentrada = Presión de Entrada (kPa o psi)
  9. 9. MODELAMIENTO MATEMÁTICOLa presión de entrada de la bomba es determinada por la energía delyacimiento (comportamiento IPR). Puede calcularse como: Pentrada  Pcasing  Pgas  PlíquidoDonde: Pentrada = Presión de Entrada (kPa o psi) Pcasing = Presión de Superficie del Anular (kPa o psi) Pgas = Presión de la Columna de Gas (kPa o psi) 9 Plíquido = Presión de la Columna de Líquido (kPa o psi)
  10. 10. MODELAMIENTO MATEMÁTICOLa presión de descarga es determinada por el requerimiento de energía enla superficie y la configuración mecánica del pozo: Pdescarga  Ptubing  Plíquido  PpérdidasDonde: Pdescarga = Presión de Descarga (kPa o psi) Ptubing = Presión de Superficie (kPa o psi) Plíquido = Presión de la Columna de Líquido (kPa o psi) 10 Ppérdidas = Pérdidas de Flujo (kPa or psi)
  11. 11. MODELAMIENTO MATEMÁTICOLa presión de la columna de líquido o gas puede ser calculada como: Pcolumna  H    CDonde:Pcolumna = Presión de la Columna de Líquido o Gas (kPa o psi)H = Altura Vertical de la Columna (m o pies) = Densidad del Fluido (kg/m3 o lbs/pie3) 11C = Constante (SI: 9,81E-3 o Imperial: 6,94E-3)
  12. 12. MODELAMIENTO MATEMÁTICOREQUERIMIENTOS DE TORQUE El torque hidráulico es directamente proporcional a la presión diferencial y al desplazamiento de la bomba. Thydráulico= C  V  Pneto Thydráulico = Torque Hidráulico (N*m - lbs*pie) C= Constante (SI: 0,111 o Imperial: 8,97E-3) V= Desplazamiento (m3/día/rpm o Bls/día/rpm) Pneto = Presión Diferencial (kPa o psi) Ttotal = Thydráulico + Tfricción Ttotal = Torque Total (N*m o lbs*pie) 12 Tfricción = Torque de Fricción (N*m o lbs*pie)
  13. 13. MODELAMIENTO MATEMÁTICOREQUERIMIENTOS DE POTENCIA La Potencia requerida para mover la bomba es una función directa del torque total. Pbomba = C  N  Ttotal Pbomba = Potencia de la Bomba (kW o HP) C = Constante (SI: 1,05E-4 o Imperial: 1,91E -4) N = Velocidad de Operación (rpm) Ttotal = Torque Total (N*m o lbs*pie) 13
  14. 14. EQUIPO EQUIPOS DE SUPERFICIE EQUIPOS DE SUBSUELOGRAMPA DE LA BARRA PULIDA SARTA DE VARILLAS RELACIÓN DE TRANSMISIÓN MOTOR ELÉCTRICO TUBERÍA DE PRODUCCIÓN CABEZAL DE ROTACIÓN BARRA PULIDA ROTOR STUFFING BOX ESTATOR PUMPING TEE CABEZAL DEL POZO PIN DE PAROREVESTIDOR DE PRODUCCIÓN ANCLA ANTITORQUE TUBERÍA DE PRODUCCIÓN REVESTIDOR DE SARTA DE VARILLAS 14 PRODUCCIÓN Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  15. 15. EQUIPOS DE SUPERFICIE SISTEMA DE FRENOFuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas CABEZAL DE ROTACIÓN: Soporte para las cargas axiales, evita el giro inverso de la sarta de cabillas, aislar los fluidos del pozo del medio ambiente SISTEMA DE TRANSMISION: Transfiere la energía desde la fuente de energía primaria hasta el cabezal de rotación. SISTEMA DE FRENO: Requerida por el sistema una vez rota en marcha 15 inversa, llamado “ Back-Spin”.
  16. 16. EQUIPOS DE FONDO TUBERIA DE PRODUCCIÓN: Comunica la bomba de subsuelo con el cabezal y la línea de flujo SARTA DE VARILLAS: Conjunto de varillas unidas entre sí por medio de cuplas formando la sarta. ESTATOR: Es una hélice doble interna y moldeado a precisión, hecho de un elastómero sintético adherido dentro de un tubo de acero. ROTOR: Fabricado con acero de alta resistencia, conectado a la sarta de varillas las cuales transmiten el movimiento de rotación desde la superficie. NIPLE DE PARO: Es parte componente de la bomba y va roscado al extremo inferior del estator 16 ELASTOMEROS: Es una goma en forma de espiral y esta adherida a un tubo de acero el cual forma el estatorFuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  17. 17. DISEÑO DE UN EQUIPO PCP FLUJOGRAMA Geometría del Pozo Profundidad de Asentamiento Tipo y Curvatura DISEÑO FINAL DEL SISTEMA Configuración del Pozo Presión de Descarga Dimensiones Presión de Entrada Casing, Tubing, Cabillas Pérdidas de Presión Selección del Equipo de Superficie Limitationes Mecánicas Cabezal de rotación Relación de Transmisión Producción y Motor, VariadorCondiciones del Yacimiento Levantamiento Comportamiento IPR Requeridos Tasa de Producción Presión de Fondo Fluyente Nivel de Fluido Dinámico Potencia, Torque y RGP Producida Velocidad Requeridos en Superficie Selección de la Bomba Capacidad de Levantamiento Capacidad Volumétrica Propiedades del Fluido Curvas de Comportamiento Selección de las CabillasTemperatura, Densidad, Viscosidad Tipo de Elastómero Cargas, Torque, Fuerzas Contenido de Agua y Arena Geometría Contactos Cabilla/Tubing Contenido de H2S y CO2 17 Otros Componentes
  18. 18. DISEÑO DE UN EQUIPO PCP Datos del pozo Datos del fluido csg.: 5-12 in. 15.5 lb/ft  Gravedad del aceite: 20ºAPI tbg.: 2-7/8 in. 6.5 lb/ft  G.E del agua: 1.12 Varilla: 7/8 in. D (750 ftlbs)  Gradiente de agua: 0.433 psi/ft Profun: 3550 ft  G.E Gas : 0.7  Gradiente de gas: 0.0005 psi/ft PLD: 3600 ft  Viscosidad del aceite: 60cp Datos de Producción Parámetros de diseño Q requerido: 644 bbls/day  Max. rpm: 400 rpm Corte de agua: 75%  Max. presion . Carga: 90% N. fluido: 3500 ft  Efficiencia Bomba: 80% Presión tbg: 55 PSI 18 Presión csg : 60 PSI Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  19. 19. DISEÑO DE UN EQUIPO PCP 3000 2500 2000 Pwf [psi] 1500 1000 500 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900Caudal de Aceite= 644 [STB/DIA] Qo [STB/DIA] 644 [STB/DIA]Caudal de Agua= 1912,68 [STB/DIA] 19Caudal de Gas= 9563,4 [SCF/DIA]
  20. 20. SELECCIÓN DEL ELASTÓMERO Elastomer Type Characteristics Buna High Nitrile Hydrogenated Viton Soft Medium NBRM 55 NBRM 70 NBRA 70 HNBR (P) FKM NBRM 64WeatherfordElastomers 59O-55 59O 68A-1 45C (P) 366/55 366 356 HTR G62A N080 G60Mechanical Properties Excellent Good Good PoorAbrasive Resistance Very Good Good Good PoorAromatic Resistance Good Very Good Good ExcellentH2S Resistance Good Very Good Excellent ExcellentWater Resistance Very Good Good Excellent Excellent 20Temperature Limit ** 95°C (203°F) 105°C (221°F) 135°C (275°F) 150°C (302°F) Fuente: Catálogo Weatherford
  21. 21. DISEÑO DE UN EQUIPO PCPPresión de Levantamiento de la Bomba  Pcasing = 60 psi Pgas = 3,500 ft x 0.0005 psi/ft x 0.7  Pgas = 1 psi Pliq = (3550 to 3500 ft) x 0.433 psi/ft x 0.93 = 20 PSI  G.E = 141.5/(131.5 + 20 API) = 0.93  Corte aceite: (3600 to 3550) x 0.433 x 0.93 x 25% = 5 psi 43 psi  Corte de agua: (3600 to 3550) x 0.433 x 1.12 x 75% = 18 psi  Pliq = 43 psi 104 psi 21 Pentrada = 60 psi + 1 psi + 43 psi = 104 psi
  22. 22. DISEÑO DE UN EQUIPO PCP Pdescarga = Ptub + Pliq + Ppérdidas Ptub = 55 psi oPliqoil = 3600 ft x 0.433 psi/ft x 0.93 x .25 Pliqoil = 362 psi o pliqwater = 3600 ft x 0.433 psi/ft x 1.12 x .75 43 psi Pliqwater = 1309 psi 104 psi Pliq= 362+1309= 1671 psi 22
  23. 23. Número de ReynoldsRégimen de flujo en función del número de Reynolds 23
  24. 24. Pérdidas de flujo Ppérdidas = 15 psi 1637psi 1741psiPdescarga = 55 psi + 362 psi+ 1309 psi + 15 psi Pdescarga= 1741 PSI 104 psi Presion Neta = 1741 – 104=1637 psi 24
  25. 25. Selección desplazamiento de la bomba y elevaciónDesplazamiento de la Bomba 100 644 100 Qrequerida Q   805bbl / día Q  diseño 80 diseño  Qdiseño 805  201.25bbl / día / 100rpm Vmínimo  Vmínimo  400 NFinalmente hallamos el desplazamiento en base al criterio designado: 25
  26. 26. Selección del Modelo de la Bomba IMPERIAL WFT 200 - 4100 Desplazamiento Nominal Capacidad @ 100 RPM (Imperial: Bls/day & Metric: m3/day) VVV - LLLL Cpacidad maxima de elevacion (Imperial: psi & Metric: kPa) 26Tables included inall WFT catalogs (Canada & Brazil) Fuente: Catálogo Weatherford
  27. 27. Selección de la varilla Ttotal = Thydráulico + Tfricción Thyd = 0.000897 x 200 bbls/day/100rpm x 1637psi=293,68 Tfricción = 64.68 ftlbsTtotal = 293,68 ftlbs + 65 ftlbs= 358,35 ft lbs 359/750 x 100% = 48% 27 Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  28. 28. Dimensiones del Rotor 2.875” Tubing OD 2.479”Rotor Orbit Diameter 2.441” Tubing ID 1.883” Rotor Major Diameter 28Fuente: Catálogo Weatherford
  29. 29. Carga AxialCarga axial = Peso de la sarta de Varillas + Carga de la Bomba Peso de la sarta=2.22 lbs/ft x 3600 ft= 7992 lb Carga de la Bomba= 1637*4.829=7902 lb Carga axial=15894 lb 29 Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  30. 30. EFECTIVIDAD MAXIMA DEL ESFUERZO DE LAS VARILLASDonde:L = Carga axial (lbs)= 15894 lbT = Torque (ft-lbs) = 358,35 ft-lbC1 = 1.6e-5C2 = 0.1106 Se=62,49 (Ksi) 30 Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  31. 31. EFECTIVIDAD MAXIMA DEL ESFUERZO DE LAS VARILLAS 62.49 ksi/85 ksi = 73.5 % 31Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  32. 32. Potencia de la Bomba Pbomba = C  N  Ttotal Pbomba = 1,91E -4  400 RPM  358.35 lb-ft = 27.23 HPNota: La potencia de entrada debe ser mayor debido a las pérdidas a travésdel sistema (correas y motor) EL MOTOR REQUIRE « 40 HP »Basándonos en la Potencia, la Velocidad y demás requisitos requeridosse selecciono el Cabezal MINI GI Thrust bearing ISO = 129,000 Max. Torque = 2000 ftlbs Max. speed = 600 rpm 32 Max. HP = 75Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas Height = 40”
  33. 33. Especificaciones del Cabezal de Rotación Escogido MINI G-I 33 Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  34. 34. Poleas del Motor vs TorqueSeleccionar las poleas del motor sincronizando la velocidad: Velocidad del Motor = 1200 RPM Velocidad de la Bomba= 400 RPM Relación 3:1 HP = (Torque x RPM)/ 5252 Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas Torque de Salida= 175 ft-lbEl torque total en la barra pulida será igual a 525 ft-lb > 358.35 ft-lbEl motor NEMA B&D puede generar 200-250% del torque nominal de motor. 34
  35. 35. ESPECIFICACION Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS Bomba: Imperial WFT 200-4100 Elastómero: Weatherford Buna - T max 95°C Varilla: 7/8 in (750 ftlb) Velocidad de Operación: 400 RPM Cabezal de Rotación: Mini GI Potencia del Motor: 40 HP (Motores Nema B&D) 35Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  36. 36. PRACTICAS OPERACIONALES EQUIPOS DE SUBSUELOCONEXIÓN DEL NIPLE DE PARO :Se conecta directamente al estator y bajo él se pueden roscar equiposadicionales, tales como: ancla de gas, anclas de tubería, filtros de arena,etc CONEXIÓN DEL NIPLE DE MANIOBRA AL ESTATOR: Es necesario colocar un niple de tubería de unos 4, 6 u 8 pies de largo sobre el estator para permitir el manejo del mismo en superficie. BAJADA DE LA TUBERÍA DE PRODUCCIÓN: Toda la tubería de producción deberá bajarse al pozo apretando las juntas fuertemente, incluyendo las juntas que se encuentran paradas en parejas. 36 Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  37. 37. PRACTICAS OPERACIONALES EQUIPOS DE SUBSUELOCONEXIÓN DEL ROTOR A LA SARTA DE CABILLASSe deberá roscar un niple de cabilla, completamente recto, de 2 o 4pies al rotor apretándolo fuertemente. Permite colocar el elevador decabillas para bajar el rotor al pozo y facilita izar el rotor sobre el pozopara comenzar a bajarlo. BAJADA DE LA SARTA DE CABILLAS Las cabillas deben bajarse al pozo fuertemente apretadas. ESPACIAMIENTO DEL ROTOR Para calcular esta separación (S) se debe considerar la elongación que ha de experimentar la sarta de cabillas en condiciones dinámicas, esta elongación se debe al esfuerzo axial que actúa sobre la sarta generado por la carga debida al diferencial de presión que levanta la bomba 37 Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  38. 38. PRACTICAS OPERACIONALES EQUIPOS DE SUPERFICIEINSTALACIÓN DEL CABEZAL DE ROTACIÓN • Levantar el eje del cabezal con guayas y conectarlo directamente a la1 sarta • Se levanta el cabezal de rotación, y se retira el elevador de las varillas.2 • Se fija el cabezal de rotación a la brida sobre la “Te” de producción, apretando3 los pernos fuertemente. • Se ajusta el mecanismo antiretorno, para proceder a llenar la tubería de4 producción y realizar la prueba de presión. • Si el cabezal es lubricado por aceite, se debe retirar el tapón ciego y colocar en5 su lugar el tapón de venteo. 38 • Ajustar el/los tornillos del prensaestopas para poder realizar la prueba de6 presión, dando el mismo ajuste a cada uno de ellos.
  39. 39. PRACTICAS OPERACIONALES EQUIPOS DE SUPERFICIE INSTALACIÓN DEL MOTOVARIADOR O MOTORREDUCTORAl conectar eléctricamente el motorse debe chequear el sentido derotación el cual presión contenidaSe desahoga la debe ser el de lasagujastubería de producciónen la del reloj Se ajusta coloca el el acople medio mecánico, penetrando sus dientes acople, correspondiente al eje de en toda la extensión. salida de la caja reductora (Macho). Se arranca el sistema y se prueba nuevamente la hermeticidad sobre Se coloca el aro espaciador el cabezal de rotación Se coloca elel moto reductora la caja Se levanta tapón de venteo reductora y el pozo se deja bombeando (o motovariador) utilizando guayas 39 Incrementar la velocidad con el Instalar los pernos o espárragos sistema en marcha hasta alcanzar una que unen el cabezal al sistema inferior a la velocidad de diseño Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas motriz
  40. 40. PRACTICAS OPERACIONALES EQUIPOS DE SUPERFICIEINSTALACIÓN DE EQUIPOS DE POLEA Y CORREAS Conectar el lado hebra de la unión de golpe a las rosca inferior del cabezal y el lado macho a la “Te” de producción. Levantar la barra pulida 5 pies y colocar grapa Levantar el cabezal y pasar la barra pulida a través del prensaestopas y del eje impulsor hueco. Levantar levemente la sarta y retirar la grapa colocada en la barra pulida Conectar el cabezal a la “Te” de producción por medio de la unión de golpe. 40 Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  41. 41. PRACTICAS OPERACIONALES EQUIPOS DE SUPERFICIEINSTALACIÓN DEL SISTEMA MOTRIZ Armar el soporte del motor en la brida del pozo y atornillarlo al cabezal. Colocar la plancha de fijación del motor y fijar este en la misma. Conectar el cable de alimentación eléctrica del motor de modo que la rotación sea a la derecha Colocar las poleas. Ajuste la altura del motor de manera de que ambas poleas se encuentren al mismo nivel. Instalar las correas y ajustarlas mediante los tornillos del gato 41 Colocar el guardacorreas.
  42. 42. PRACTICAS OPERACIONALES Una vez instalados los Equipos de Superficie Cuando se Arranca el Sistema• Verificar que los frenos, • Verificar que no existan válvulas retardadores o preventores de cerradas a lo largo de la línea de giro inverso estén debidamente producción del pozo y así mismo las ajustados. válvulas en los múltiples de las estaciones. Durante la puesta en marcha del sistema es necesario medir y registrar las variables de operación y control, estas forman parte de la información necesaria para realizar a posteriori un adecuado 42 diagnóstico y optimización del conjunto. Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  43. 43. EVALUACION FINANCIERATeniendo en cuenta el precio de la instalación de un sistema PCP realizamosel análisis financiero:Qo= 644 Bls/dCosto del sistema ( Tuberías ) : U$60000.ooCosto del sistema ( Equipos ) : U$200000.ooCosto de Instalación ( Obras Civiles ) : U$25000.ooCosto de Instalación ( Trabajo Workover ) : U$20000.ooPrecio del barril de petróleo: U$60.oo/bl Incluido descuento de los impuestos.L.C. Crudo: U$15.00/blL.C.agua = 0.6 US$/BlL.C.gas = 0.2 US$/1000SCFImpuesto al gobierno: 20% 43Tiempo: 365 díasTIO (Tasa Interna de Oportunidad) = 12%
  44. 44. EVALUACION FINANCIERA CAUDAL DE ACEITE [STB/DIA] 650 600 Declinación Exponencial con Caudal 550 Inicial de 644 [STB/DIA] y Caudal 500 Final de 544 [STB/DIA] 450 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 CAUDAL DE GAS [SCF/D] CAUDAL DE AGUA10000 [STB/D] 9500 2000 9000 8500 1800 8000 7500 1600 7000 1400 44 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
  45. 45. EVALUACION FINANCIERA FLUJO DE CAJA LIBRE1000000 800000 600000 400000 EGRESOS INGRESOS 200000 TIEMPO [MESES] 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12-200000-400000 Tiempo [meses] TIO= 12% 45 Valor Presente Neto= US $3.218.141,59
  46. 46. EVALUACION FINANCIERA TIR $ 4,000,000.0 $ 3,000,000.0GANANCIAS $ 2,000,000.0 $ 1,000,000.0 $ 0.0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 TASA DE INTERES 46 Tasa Interna de Retorno (TIR) = 196%
  47. 47. EVALUACION FINANCIERA PAY BACK 7,000,000 y = 55824x - 21745 6,000,000INGRESOS-EGRESOS R² = 0.999 5,000,000 4,000,000 3,000,000 2,000,000 1,000,000 0 -1,000,000 0 2 4 6 8 10 12 14 TIEMPO [MESES] Pay Back = 0,389528 [meses] Relación Beneficio/Costo= 2,6340 Eficiencia de la Inversión= 32,8056 [días] 12 47
  48. 48. EVALUACION FINANCIERA RENTABILIDAD= INGRESOS - EGRESOSIngresos= US$ 10.310.715,16Egresos= US$ 3.914.395 RENTABILIDAD= US $ 6.396.321 48
  49. 49. PROBLEMAS Y SOLUCIONES FACTORES QUE AFECTAN ELDESEMPEÑO DE LA BOMBA FLUIDOS DEL POZO TEMPERATURA DE OPERACIÓN PRESIÓN INTERNA DE LA BOMBA 49 Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  50. 50. PROBLEMAS Y SOLUCIONESHISTERISIS QUEMADO POR ALTA TELASTÓMEROABRASIÓN  Seleccionar los la  En el caso bombas niveles  Monitorear problema de  Diseñar mejor queELASTÓMERO DESPEGADO 1, combinaciónlapozo rotor-estator disminuyandel velocidad dinámicos fabricación. del fluido en la sección  ensayos en cada campo y  En el pozosde afectados a En caso  transversal2, podría ser un la cavidad. trabajar en conjunto con recuperación efecto combinado entre Sln  Seleccionar de proveedoras las empresas secundaria, deficiencia bombas de prestar adherencia de equipos.a la posible atención desplazamiento mayor y efecto del fluido  La bomba trabaja sin volumétrico.de inyección de deficiencia producido Sln  Seleccionar elastómeros los pozos inyectores de la Caso 1 fluido por largos períodos  Falla en el proceso de de tiempo.  Utilizar un contenido que con menor elastómero malla a la de fabricación, debido Acrilo- Nitrilo mas blando. el pozo. corresponda  Deformación cíclica  pegado ineficiente. excesiva del elastómero  Abrasividad serde Esto puede debido a las falta de producción partículas  En pozos nuevos, realizar  Puede combinarse con  Interferencia entre rotorlinear seguimientos mas  cantidad, velocidad y  del fluido se elevafluidodel efectos Por tanto del estator alta dentro la T la de frecuentes producido elastómero y las bomba y a través de la condiciones de fondo  Elastómero transversal de la sección sometido a de pozo. altacavidad. presión Caso 2 50  Alta temperatura/ poca disipación del calor Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  51. 51. MODOS DE FALLAS EN UN SISTEMA PCP DESGASTE POR ABRASIÓN SIN AFECTAR EL MATERIAL BASE: Es el desprendimiento de la capa de cromo, sin afectar el material base. Generalmente se presenta en la parte media del rotor CROMADO SALTADO SIN AFECTAR EL MATERIAL BASE: El cromo se desprende en forma localizada sin llegar a afectar el material base. Se puede dar por el ataque del fluido al cromo. DESGASTE POR ABRASIÓN SIN AFECTAR EL CROMADO TOTAL: Se presentan rayas radiales y generalmente se dan solo por la acción normal de bombeo DESGASTE META-METAL: Se produce generalmente en la parte superior del rotor, en el tramo que queda fuera del estator , o en la 51 parte inferior del rotor, por rozamiento con el niple de paroFuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
  52. 52. VENTAJAS Sistema de levantamiento artificial de mayor eficiencia. Excelente para producción de crudos altamente viscosos. Capacidad para manejar altos contenidos de sólidos y moderado contenido de gas libre. No tiene válvulas, evitando bloqueos por gas. Buena resistencia a la abrasión. Bajos costo inicial y potencia requerida. Equipo de superficie relativamente pequeño. Consumo de energía continuo y de bajo costo. Fácil de instalar y operar. Bajo mantenimiento de operación. 52 Bajo nivel de ruido
  53. 53. DESVENTAJAS× Tasas de producción hasta de 2.000 B/D (máximo 4.000 B/D).× Levantamiento neto de hasta 6.000 feet (máximo 9.000 feet).× Temperatura de operación de hasta 210 ºF (máximo 350 ºF).× El elastómero tiende a hincharse o deteriorarse cuando es expuesto al contacto con ciertos fluidos (aromáticos, aminas, H2S, CO2, etc.).× Baja eficiencia del sistema cuando existe alto contenido de gas libre.× Tendencia del estator a dañarse si trabaja en seco, aún por períodos cortos.× Desgaste de Varillas y tubería en pozos altamente desviados.× Tendencia a alta vibración si el pozo trabaja a altas velocidades. 53× Relativa falta de experiencia.
  54. 54. CONCLUSIONES Este sistema de levantamiento artificial es uno de los mas eficientes, en la producción de petróleos con elevada viscosidad y en pozos de difícil operación. Con este sistema de Levantamiento se logra recuperar cantidades considerables de Hidrocarburo en Yacimientos de Crudo Pesado. La selección de este tipo de Levantamiento reduce el Impacto Ambiental entre los que cabe destacar ruidos, derrames, etc. Es importante conocer el comportamiento IPR del pozo que estamos trabajando para así escoger la mejor bomba que se ajuste a este comportamiento 54
  55. 55. BIBLIOGRAFIA HIRSCHFELDT, Marcelo. Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas. Versión 2008V1, Argentina, Junio de 2008. HIRSCHFELDT, Marcelo. Manifestación del fenómeno de histéresis en bombas de cavidades progresivas en el yacimiento diadema, cuenca del golfo de San Jorge. Compañías Asociadas Petroleras S.A. II Congreso de Hidrocarburos 2003. Buenos Aires Argentina. Matos Gutierrez, Jaime Aquiles. Optimización de la Producción por Sistema PCP, Tesis de Grado, Lima – Perú, 2009. Nelvy, Chacín. “Bombeo De Cavidad Progresiva”, San Tomé Edo. Anzoategui- Venezuela, Diciembre de 2003. Jorge Luis, García. Bombeo de Cavidad Progresiva Impulsado por una Sarta de Bombeo, Tesis de Grado, Bucaramanga, 2010. 55 NETZSCH. Manual de Sistemas PCP
  56. 56. 56

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