81729599-BOMBEO-HIDRAULICO.doc

8/17/2019 81729599-BOMBEO-HIDRAULICO.doc

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INTRODUCCION

Para la explotación de un yacimiento existen varios métodos de producción endistintos pozos o en su punto de drenaje. Para obtener la máxima producción y por lotanto un gran beneficio económico es necesario seleccionar el método deproducción óptimo. Este es el que permite mantener los niveles de producción de lamanera más rentable posible.

La mejor manera técnica y económica de producir un pozo es por flujo natural por logeneral la mayor!a de los pozos son capaces de producir de esta manera en laprimera etapa de su vida" pero una vez se finaliza esta es necesario seleccionar unmétodo de levantamiento #rtificial que sea eficiente.

Para seleccionar el mejor método de levantamiento artificial primero se debe tener encuenta los siguientes parámetros$ %isponibilidad de fuentes de energ!a en superficie&aracter!stica del petróleo que se va a producir la profundidad y presión estática delyacimiento el !ndice de producción la tasa máxima permitida para que no segeneren problemas de producción etc.

En cuanto a popularidad el bombeo 'idráulico es menos com(n en la industriacomparada con el bombeo mecánico y neumático este tipo de levantamiento artificialfue desarrollado en )*+, y desde ese momento 'a tenido la misión de transformar laenerg!a mecánica suministrada por el motor de arrastre en energ!a oleo 'idráulica.En pocas palabras una bomba debe suministrar un caudal de aceite a unadeterminada presión. Este es uno de los métodos más utilizados para levantar fluidosde un pozo cuando el yacimiento petrol!fero no cuenta con energ!a o presiónsuficiente para fluir a la superficie.

http://www.monografias.com/trabajos54/produccion-sistema-economico/produccion-sistema-economico.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/formulac/formulac.shtml#FUNC

http://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtml


http://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtml

http://www.monografias.com/trabajos15/calidad-serv/calidad-serv.shtml#PLANT

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HISTORIA

-na bomba 'idráulica es una máquina generadora que transforma la energ!ageneralmente energ!a mecánica/ con la que es accionada en energ!a'idráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede

ser l!quido o una mezcla de l!quidos y sólidos como puede ser el 'ormigón antes defraguar o la pasta de papel. #l incrementar la energ!a del fluido se aumenta supresión su velocidad o su altura todas ellas relacionadas seg(n el principio de0ernoulli. En general una bomba se utiliza para incrementar la presión de un l!quidoa1adiendo energ!a al sistema 'idráulico para mover el fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud.

La primera bomba conocida fue descrita por #rqu!medes y se conoce como tornillode #rqu!medes descrito por #rqu!medes en el siglo 222 a. &. aunque este sistema'ab!a sido utilizado anteriormente por 3enaquerib rey de #siria en el siglo 422 a. &.

En el siglo 522 #l67azari describió e ilustró diferentes tipos de bombas incluyendobombas reversibles bombas de doble acción bombas de vac!o bombas de agua ybombas de desplazamiento positivo.

Evolución del Bombeo Hidráulico

)*+, Primera bomba 'idráulica de fondo instalada. Establecido como 8obe 2nc. Por &.7. &oberly

)*9: ;luid Pac<ed Pumb desarrolla =ilmaster balance de tipo 0omba 'idráulica.

)*>? 8obe es comprado por 0a<er =dil tolos. 3igue operando como 8obe 2nc.

)*@, 8obe 2nc. &orre la primera 0omba jet para producir pozos petroleros.



)*@, ;luid Pac<ed Pump introduce el patentado sistema A-nidraulicB.

)*@@ ;luid Pac<ed Pump cambia el nombre por Cational Production 3ystems.

)*:? 8obe 2nc es comprado por Drico 2ndustries manofacturera de varillas de0ombeo y varillas de bombas de fondo.

)*:@ Cational Production 3ystem se asocia con =ilell 3upply &ompany.

)*:@ Drico 2ndustries es comprada por P#&&#F 2nc. manufacturera de camiones.

)**? La l!nea de productos =ilmaster l!nea de productos 'idráulicos de Cational=ilell/ es comprada por Drico 2ndustries.

)**@ Drico 2ndustries es comprada por E42

)**: E42 y Geat'erford se fusionan para convertirse en Geat'erford 2nternacional.

Gear'erford #rtificial Lift 3ystems es una unidad operacional de la compa1!a.

,HH) Gear'erford #rtificial Lift 3ystems es comprada por Iuiberson 'ydraulic pumpproduct line de Jalliburton.



BOBA HIDRAU!ICA

-na bomba 'idráulica es un dispositivo tal que recibiendo energ!a mecánica de unafuente exterior la transforma en una energ!a de presión transmisible de un lugar a

otro de un sistema 'idráulico a través de un l!quido cuyas moléculas estén sometidasprecisamente a esa presión.Los sistemas de bombeo 'idráulico proporcionan una flexibilidad extraordinaria en lainstalación y capacidad de funcionamiento para cumplir una amplia gama derequerimientos de extracción artificial. La instalación de la potencia superficial puedeponerse en un lugar central para servir a pozos m(ltiples o como una unidadconveniente montada sobre pat!n localizada en el lugar del pozo individual. Elrequerimiento de equipo m!nimo en el cabezal del pozo acomoda de cerca elpedestal de perforación espaciado de cerca o las terminaciones de plataforma as!como los requerimientos superficiales de perfil bajo.

C&"&cid&de$ de Funcion&mien#oLas capacidades de funcionamiento significativas de este sistema de 'idráulico deextracción incluyen$&audales de producción desde )HH 'asta )9.HHH 0P% 6 ajustables en la superficiedel ,H a )HH de capacidad

• Profundidades de operación mayores de )9.HHH pies• 3elección de bombas de c'orro de pistón de desplazamiento positivo para que

funcionen en tubos de ,M a ? pulgadas• Las bombas de desplazamiento positivo pueden lograr máximo volumen de

desagNe remanente• Las bombas de c'orro manejan altas relaciones de gasOpetróleo y fluidos del

pozo que son arenosos corrosivos o de alta temperatura• -so del agua o crudo producido como fluido de potencia• 3istemas de fluido de potencia cerrados para que las instalaciones de la

bomba de pistón a!slen el fluido de potencia de la producción• Las bombas de c'orro y de pistón pueden encajar intercambiadas en el mismo

conjunto del fondo del pozo de Mbomba libre

Funcion&mien#oEn el sistema de bombeo 'idráulico el crudo o agua/ se toma del tanque dealmacenamiento y se alimenta a la bomba DripleO(ltiple. El fluido de potencia a'oracon la presión aumentada por la bomba triple esta controlada por las válvulas en laestación de control y distribuida en uno o más pozos. El fluido de potencia pasa através de las válvulas del cabezal del pozo y es dirigido a la bomba 'oyo abajo.En una instalación de bomba de pistón este fluido de potencia acciona el motor quea su vez acciona la bomba. El fluido de potencia regresa a la superficie con el crudoproducido y es enviado por tuber!a a tanque de almacenamiento. Dodos los sistemasde bombeo 'idráulico incorporan los segmentos funcionales siguientes$Q #lmacenamiento del fluido de potencia



El sistema de tanque depurador donde el crudo de potencia mezclado y laproducción regresan del los/ pozos/ con el crudo que la bomba triple toma de laparte superior del tanque.Q áquina motriz$ otor eléctrico de gas o diesel.Q0omba superficial$ 0ombas tripleOm(ltiple de alta presión están dise1adas

especialmente para este fin.Q Estación de control$ El fluido de potencia se puede dirigir a un m(ltiple dedistribución a cualquier distancia de la planta y de all! se puede controlar la velocidadde la bomba de cada pozo de entre muc'os.Q&abezal del pozo$ La ausencia del equipe móvil permite muc'as disposicionesde cabezales de pozo" arriba o abajo del suelo arriba o abajo del agua etc.Q&onfiguraciones subterráneas$ -na variedad de sistemas 'oyo abajo se puedenutilizar. %os tipos básicos son el de Mtuber!a de revestimiento libreM y el MlibreparaleloM.Q0omba 'oyo abajo$El principio de operación del dise1o de una bomba de pistón 'oyo abajo esextremadamente simple. El motor es accionado por el fluido de potencia controladopor la válvula del motor. El pistón del motor lleva una varilla que acciona'idráulicamente la válvula/ que conecta al pistón de la bomba. El dise1o 8obe utilizavarillas y pistones que son 'uecos de modo quela misma presión del fluido depotencia se ejerce en las mismas áreas superior e inferior de modo que el conjuntoestá siempre en equilibrio 'idráulico total.

Las caracter!sticas de dise1o resultan en las siguientes ventajas importantes$0omba apagada o carga errática 6 La bomba es protegida por la válvula del motor.

#demás de invertir el pistón del motor la válvula también controla su aceleración yen casos de carga parcial de la bomba la válvula MgobiernaM para impedir danos de empalamiento .Equilibrio 'idráulico 6 El pistón y el conjunto de varillas esta siempre equilibradoaxialmente. Dodos los otros elementos 'idráulicos en la bomba también estánequilibrados radialmente.Producción de arena y agua 6 El sistema incorporado de lubricación de alta preciaprotege todos los encajes deslizables con el fluido de potencia de alta presión.



Draba por gas 6 2mposible con las bombas 8obe. La longitud de la carrera positivapermite un m!nimo de dise1o de volumen de juego. &on la fuga constante de algo delfluido de potencia más allá del pistón el volumen del juego se vuelve cero y todo elgas se agota.4elocidad de la bomba 6 Las bombas 8obe están dise1adas a propósito para

carreras relativamente cortas y alta eficiencia. En termines de velocidad lasvelocidades son similares al bombeo de varillas. Por ejemplo :H carreras de ),Mpor minuto en una bomba 8obeO=ilmaster tienen la misma velocidad que una unidadde varilla que funcione a )9 carreras de >?M por minuto El dise1o de carrera cortamantiene ligera la masa reciprocante y las velocidades mas altas son prácticas.ientras que las velocidades nominales se 'an puesto come gu!as de dise1o lavelocidad de la bomba está casi enteramente limitada por la 'abilidad de cambiar lasucción de la bombaLos sistemas de bombeo 'idráulico se dividen en dos clases de acuerdo al tipo debomba de subsuelo$ bombas 'idráulicas de pistón y las bombas 'idráulicas tipo jet.

#unque la bomba 'idráulica de pistón es un dispositivo de alta eficiencia volumétricasus debilidades operacionales en términos de calidad del fluido motriz no la 'aceuna olución versátil y por el contrario es muy limitada su aplicación.

CAPACIDAD DE BOBEO HIDR'U!ICO EN COPARACI(N CON OTROSSISTEAS

El bombeo 'idráulico provee un alto rango de capacidad de levantamiento. Jayinstalaciones exitosas en profundidades de )HHH pies 'asta ):HHH pies y caudalesde producción de 9H bfpd 'asta )HHHH bfpd aunque 'oy el sistema tiene mayor usoen pozos desde 9HH pies 'asta )HHHH pies y producción de 9H bfpd 'asta +HHH bfpd.&uando de introdujo la bomba 'idráulica tipo pistón en los a1os )*+H se comprobabacon el sistemas de bombeo mecánico. Poco después de su introducción seexperimento con instalaciones 'asta ,9HHH pies en el estado de ississippi de losEstados -nidos. 3e reconoc!a que el bombeo mecánico estaba limitado por tener que levantar miles de pies de varillas para transmitir el movimiento oscilante desde lasuperficie a la bomba de fondo. #dicionalmente no 'ay varillas de suficienteresistencia para llegar a las profundidades que llega el bombo 'idráulico aunque valeanotar que la potencia que se puede transferir con el bombeo 'idráulico tambiénpuedes ser limitada por el caudal que puede ser inyectado a la bomba de fondo. Joyexiste una bomba tipo pistón con capacidad de )+HHH bfpd. En pozos profundos elbombeo 'idráulico cuenta con mayor eficiencia porque no tiene que levantar )9toneladas de acero varillas/



La relación de gas producido al aceite producido en pies c(bicos por barril depetróleo

Presión estática a mediados de perforaciones psi Presión requerida en cabeza para entra en l!nea de producción Presión de burbuja del petróleo

Presión de vapor del petróleo Demperatura de fondo Demperatura de cabeza de pozo &audal deseado en bpd Presión dinámica en psi$ presión a mitad de perforaciones identificando la

producción durante la medición de dic'a presión &ondiciones especiales$

). Producción de arena,. Elementos corrosivos+. Parafinas o asfáltenos

PRODUCTIBI!IDAD

-n dise1o preciso y exitoso para condiciones conocidas depende de la informaciónutilizada. -no de los datos importantes pero frecuentemente no confirmada en pozosnuevos es la presión dinámica del pozo. Cormalmente esta presión identifica laprofundidad que se tomo y la producción con esa presión de fondo.

&uando un pozo esta cerrado la presión a mitad de la perforación se denomina presión estática. &uando se empieza a producir la presión en el mismo punto baja.Esta presión fluyente es el resultado de una producción de prueba.

3i se conoce la presión estática con datos de la presión fluyente se puede proyectar comportamiento del pozo para definir condiciones de levantamiento con producciónóptima. El !ndice de productividad es la ca!da de presión a mitad de perforación por barril producido por d!a y es importante en la proyección de optimización deproducción.

El trabajo final es definir la presión de entrada de la bomba a la rata de producciónseleccionada la cual debe considerar caracter!sticas del pozo y el yacimiento.



&onsidere la profundidad de la bomba con respecto a la mitad de las perforaciones.La presión fluyente se ajusta por la diferencia en presión debido a la diferencia enprofundidad.

3i se cuenta con dos puntos de operación como puede ser la presión estática y lapresión de prueba mencionada anteriormente se puede proyectar una l!nea rectaque da indicación de la productividad del pozo pero esta practica no consideracaracter!sticas reales del yacimiento. Por ejemplo pozos de yacimientos de gas ensolución frecuentemente encontrados en yacimientos de carbonatos normalmentetienen una ca!da de presión incremental como demuestra la curva de 4ogel en lagrafica de productividad de un pozo. #dicionalmente 'ay interpretaciones como el de3tanding que considera da1os en el pozo. -n trato detallado de este tema esta fueradel alcance pero demuestra la importancia de conocer las caracter!sticas generales

del pozo en el dise1o de sistemas de levantamiento artificial.

Dodo método de levantamiento requiere sumergencia en fluidos de la bomba defondo.



COPONENTES DE E-UIPO EP!EADOS EN E! BOBEO HIDRAU!ICO

E-UIPOS DE SUPERFICIE

TAN-UES DE A!ACENAIENTO .TAN-UES DE !A)ADO . SEPARADORES Y/O TRATADORES

&uando se utiliza petróleo como fluido de potencia en un sistema abierto dic'o fluido

se obtiene de tanques de almacenamiento tanque donde esta contenido el fluido yque se lleva a la bomba DripleO(ltiple./ y oleoductos de donde se suministran alsistema de bombeo o de distribución. 3i esta en un sistema cerrado el fluido depotencia bien sea agua o petróleo es manejado en circuito cerrado el cual debedisponer de su propio tanque de almacenamiento y equipos de limpieza de sólidosseparadores yOo tratadores estos equipos operan independientemente de lasoperaciones de las estaciones de producción.

#s! mismo encontramos un tanque separador de ;luidos

D#CR-E 3EP#F#%=F$ es aquel tanque donde el crudo de potencia mezclado y la

producción regresan del los/ pozos/ con el crudo que la bomba toma de la partesuperior del tanque.

http://www.google.com/imgres?imgurl=http://www.flargent.com/ProdPics/ProdPic71.jpg&imgrefurl=http://www.flargent.com/ProductDetail-SP.php%3FProdId%3D38%26CatId%3D13&usg=__eJw1NPv2whFIInLPj5qgtQ5v89A=&h=738&w=876&sz=76&hl=es&start=8&zoom=1&tbnid=76EHDFRwEDWt6M:&tbnh=123&tbnw=146&ei=ZoG1TaWxIsnAtgeFg_3pDg&prev=/search%3Fq%3Dtratadores%2Bde%2Bcrudo%26um%3D1%26hl%3Des%26sa%3DN%26rls%3Dcom.microsoft:es-co:IE-SearchBox%26rlz%3D1I7ADRA_es%26biw%3D1259%26bih%3D587%26tbm%3Disch&um=1&itbs=1



UNIDAD DE POTENCIAEl bombeo 'idraulico se caracteriza por trasmitir energia en forma de presiSn ycaudal de fluido inyectado llamado fluido motriz/ desde la superficie 'asta el fondodel pozo para accionar una bomba en el fondo. Esta funcion de trasmitir energTa sedenomina ALey PascalB la cual indica que la presión aplicada a un fluido es trasmitida

con la misma intensidad a todas las paredes que contiene eln fluido. %e esta formase trasmite energTa al fondo del pozo con un alto nivel de eficiencia.

0omba de superficie

La energia del fluido motriz inyectado acciona la bomba en el fondo del pozo. Labomba que inyecta la energia en superficie es normalmente la bomba reciprocantede desplazamiento positivo. Ruizá una de las complicaciones del sistema es que labomba opera al lado del pozo donde aspira fluidos con gas en solucion y descarga apresiones mayores a +HHH psi. Estas condiciones complican el trabajo de la bombareciprocante de dezplazamiento positivo.

Esquema del sistema de potencia del 30J

OTOR E!ECTRICO

Los motores eléctricos son maquinas eléctricas que transforman en energ!amecánica la energ!a eléctrica que absorben por sus bornes.

#tendiendo al tipo de corriente utilizada para su alimentación se clasifican en$



o#ore$ de corrien#e con#inu&

• %e excitación independiente.• %e excitación serie.• %e excitación s'unt/ o derivación

• %e excitación compuesta compund/.

o#ore$ de corrien#e &l#ern&

• otores s!ncronos• otores as!ncronos

6onofásico

o %e bobinado auxiliar o %e espira en cortocircuito

o -niversal

6Drifásicos

o %e rotor bobinadoo %e rotor en cortocircuito jaula de ardilla/.

Dodos los motores de corriente continua as! como los s!ncronos de corriente alternaincluidos en la clasificación anterior tienen una utilización y unas aplicaciones muyespecificas.

Los motores de corriente alterna as!ncronos tanto monofásicos como trifásicos sonlos que tienen una aplicación mas generalizada gracias a su facilidad de utilizaciónpoco mantenimiento y bajo coste de fabricación.

La velocidad de sincronismo de los motores eléctricos de corriente alterna vienedefinida por la expresión$

n U >Hf

p

%onde$n$ Cumero de revoluciones por minuto.

f$ ;recuencia de la red.

p$ Cumero de pares de polos de la maquina.



!& unid&d de "o#enci&

Es el sistema que suministra la potencia necesaria para el funcionamiento de launidad de inyección y de la unidad de cierre. Los principales tipos de sistemas depotencia se pueden clasificar como.

). 3istema de motor eléctrico con unidad reductora de engranajes,. 3istema de motor 'idráulico con unidad reductora de engranajes

+. 3istema 'idráulico directo

Si$#em& de "o#enci& el0c#rico1 El sistema eléctrico se utiliza generalmente enmáquinas relativamente peque1as. Este sistema se emplea tanto para el giro deltornillo como para la apertura y cierre del molde. La máquina emplea dos sistemasmecánicos de engranajes y palancas acodadas uno para el cierre del molde y otropara el tornillo. &ada uno accionado por un motor eléctrico independiente. Elaccionamiento del tornillo cuando realiza la inyección lo ejecuta un cilindro 'idráulico.

En los sistemas con motor eléctrico la velocidad puede ajustarse sólo en undeterminado n(mero de valores lo cual puede ocasionar problemas en lareproducción de parámetros de operación y dificultar la obtención de piezas con unacalidad constante. Los motores eléctricos generan grandes torques de arranque por lo que debe tenerse precaución al usar tornillos con diámetros peque1os para evitar que se rompan.

Si$#em& de "o#enci& 2idráulico: Los motores 'idráulicos son los más com(nmenteutilizados su funcionamiento se basa en la transformación de la potencia 'idráulicadel fluido en potencia mecánica. # diferencia de los sistemas electromecánicosdonde la potencia es transmitida a través de engranajes y palancas en un sistema

con fluidos estos elementos se sustituyen parcial o totalmente por tuber!as deconducción que llevan el fluido a presión a los pistones de inyección y de cierre delmolde. El fluido que más se utiliza es el aceite debido principalmente a suspropiedades lubricantes en aplicaciones que involucran grandes cargas. En lossistemas 'idráulicos es com(n utilizar presiones que var!an entre los @H y )?H<gOcm,. Las ventajas del motor 'idráulico con respecto al eléctrico pueden resumirseprincipalmente en$

• ;ácil variación de velocidades regulando el volumen de fluido.• La relación entre el torque y la velocidad es aproximadamente lineal. El l!mite

de torque se determina por la presión limitante y el torque de arranque es

aproximadamente igual al de funcionamiento.

• Permite arranques y paradas rápidos debido al peque1o momento de inercia.

• Permite relaciones bajas de peso potencia lo que posibilita alcanzar altasvelocidades de inyección del material



BOBA DE F!UIDO OTRI,1

El fluido del recipiente de acondicionamiento se alimenta 'asta la bomba de fluido

motriz en la superficie bomba multiplex o triplex/ que proporciona el lTquidopresurizado para operar la bomba 'idráulica en el subsuelo. La bomba de fluidomotriz se impulsa con un motor eléctrico a diesel o a gas.

0omba national de desplazamiento positivo

0omba 8obe triplex para alta presion de bombeo

0omba centrifuga de ulti6tapas



0omba Cational R+HHJ con &aterpillar +?H>D#

Com"onen#e$ de l& bomb&1

• Embolos de acero al carburo y empacaduras de <elvar.• Elección de tama1os de embolos y camisas para proporcionar el volumen y

presión requeridos para el funcionamiento de las unidades de produccion en el

subsuelo.• (ltiples opciones ára impulsar la bomba K mediante un reductor de

engranajes o impulso por bandas en forma de 4.• #mortiguador de vibraciones en la descarga.• 4alvula para alivio de presion y valvula manual de derivación.• 2nterruptores de seguridad K apagado por presión alta y baja más

interruptores por nivel bajo de aceite en la caja de engranajes de la bomba yen el reductor de engranajes.

• Protecciones para el volante el acuple y las bandas.• Enfriamiento con agua de los escapes o arrestador de c'ispa en los motores

cuando sea aplicable para seguridad en cuanto incendios.

)elocid&d de l& bomb&1 Las bombas 8obe están dise1adas a propósito para carreras relativamente cortas yalta eficiencia. En termines de velocidad las velocidades son similares al bombeo devarillas. Por ejemplo :H carreras de ),M por minuto en una bomba 8obeO=ilmaster tienen la misma velocidad que una unidad de varilla que funcione a )9 carreras de>?M por minuto.

El dise1o de carrera corta mantiene ligera la masa reciprocante y las velocidades lasaltas son practicas.ientras que las velocidades nominales se 'an puesto come gu!as de dise1o lavelocidad de la bomba está casi enteramente limitada por la 'abilidad de cambiar lasucción de la bomba.



BOBAS DE SUPERFICIE

Las bombas en este tipo de levantamiento para bombear fluido al motor pueden ser triples o m(ltiples.0=0#3 DF2PLE5$ son bombas que utilizan embolo camisa de metal a metal y una

válvula tipo bola.0=0#3 -LD2PLE5 = 0=0#3 %E ;L-2%= =DF23$ 0omba que se impulsacon un motor eléctrico a diesel o a gas tiene una terminal de potencia y una de fluidoel terminal de potencia.

SA!IDA DE F!UIDO DE !A BOBA NATIONA!1

La dinámica de la bomba reciprocante de desplazamiento positivo producepulsaciones normales cuando esta dise1ada bien y cuenta con mortiguador depulsaciones pero estas pueden incrementar en mas de )HHH psi cuando 'aycavitación.

AORTI3UADOR DE PU!SACIONES

-n amortiguador de pulsaciones esta instalado cerca de la descarga de la V)HB/bomba multiplex con el fin de disipar el c'oque de Aariete 'idráulicaB en el sistemaproblema que puede presentarse por las pulsaciones en la salida de la bombamultiplex.

%e no amortiguanse las fluctuaciones de presión de la bomba multiplex este golpede ariete podria volverse tan severo que quiebra las conexiones de cabezal.

# medida de que las olas de c'oque creadas por las pulsaciones avancen más lejosdesde la bomba se amplifica la ola de c'oque que viene como reflejo. %e permitirseque continuen sin amortiguarlas estas pulsaciones amplificadas tambien sereflejarán de regreso 'acia la bomba de fluido motriz destruyendo la bomba. Por esta razón el amortiguador de pulsaciones debe ubicarse lo más cerca posible a ladescarga de la bomba multiplex V)HB de la brinda en la descarga de la bomba/.



#mortiguador de pulsaciones de %escarga de 0omba

Las presiones de operación del bombeo 'idraulico estan entre )9HH y 9HHH psi. Labomba de superficie se puede accionar con motor electrico de &P o motor a gasnatural. #ctualmente existen varias instalaciones utilizando bombas centrifugas demulti6tapas que minimizan el mantenimiento usual de empaques y valvulas en lasbombas reciprocantes.

F!UIDO OTOR O DE POTENCIA.

Los fluidos empleados con más frecuencia son agua o crudos livianos provenientesdel pozo pero todo depende de las condiciones del mismo. Por condicionesambientales y de seguridad es preferible utilizar agua. 3in embargo cuando se usancrudos livianos es posible diluir los crudos pesados y extrapesados del fondo delpozo disminuyendo su viscosidad. &uando existe el riesgo de producirse problemasde corrosión deposición de asfaltenos parafinas y la formación de emulsiones es

posible a1adir qu!micos para prevenir este tipo de problemas si el fluido de potenciaes crudo. La inyección del fluido de potencia requiere de un sistema 'idráulicoinstalado en superficie que posee un equipo de tratamiento para eliminar el gas y lossólidos indeseados que se encuentren en el fluido a ser inyectado

Es recomendable tratar fluidos que se utilizan como fluido motriz el objetivo de tratar el fluido es mejorar la vida util de equiposde fondo y superficie. #dicionalmente seintenta 'acer una separacion de aceite y agua para seleccionar el fluido motriz masadecuado para las condiciones especificas. El fluido motriz tratado se almacena paraalimentar la bomba de superficie considerando requerimientos de presión de

alimenyación CP3J$ cabeza positiva de succión/ necesaria para evitar cavitación ovibracion excesiva.



SISTEAS DE CONTRO!

4!TIP!ES DE CONTRO!&uando se opera una cant idad apreciable de pozos desde una bater!acent ral frecuentemente se usa un m(ltiple de control. Para dirigir los flujos

directamente a cada uno de los pozos edidores de flujo global o individual/ Paracada pozo se pueden instalar en el m(ltiple de control de fluido de potencia. Pararegular yOo distribuir el suministro de fluido de potencia a uno o más pozosse usan varios tipos de válvulas de control. La válvula com(n a todos lossis temas de bombeo libre es la de cuatro v!as o válvula control del cabezal delpozo.

L=3 -LD2PLE3 %E &=CDF=L %E0EC PF=P=F&2=C#F$• Presión nominal debajo de trabajo de 9HHH psi• &onexiones bridadas con sellos para evitar y fugas por fatiga de materiales• %erivación automática activada por la presión para garantizar la seguridad en

la operación y una presión uniforme de operación y una presión uniforme deoperación• Posibilidad de agregar inyectores de tapones solubles de ser requeridos• Perfil bajo para ayudar a eliminar los problemas de vibración y sostenimiento• -n dise1o que permita que una o mas unidades de potencia se conecten• ;acilidad de conectarse con estaciones de pozos adicionales• Duber!a del m(ltiple con capacidad adecuada para resistir la presión prevista

de operación• Duber!a del m(ltiple que logre caracter!sticas de fluji ininterrumpido y minimice

las pérdidas de presión

• &alibrar los instrumentos que miden el fluido motriz y los manómetros depresión en forma periódica para aumentar su exactitud de funcionamiento

TAB!ERO DE CONTRO!Es muy com(n en las aplicaciones petroleras generalmente para este caso un panelurp'y con indicadores y controles de l!mite para garantizar la seguridad en elarranque operación y apagado el tablero normalmente esta en carcarza CE# +F



este se monta en la parte de la plataforma con patines de la unidad P;D- para evitar que las vibraciones causen fallas en su funcionamiento los controles siempre debenmantenerse calibrados con el fin de lograr una protección adecuada para el personalequipos y bienes.Los dispositivos estándar generalmente proveen el monitoreo de$

). 0ajo nivel de lubricante de la bomba,. 0ajo nivel de lubricante de empaques+. #lta presión en la descarga?. 0aja presión en la descarga9. #lta presión en la succión>. 0aja presión en la succión@. 4ibración de bomba y motor :. #lta temperatura de motor *. Presión de aceite de motor

)A!)U!AS DE CONTRO! DE PRESION Y BY5PASS 6Deriv&ción7La válvula manual de control de presión es aquella que permite desviar el fluido aalta presión para devolverlo al sistema de presión baja. Esta válvula controla elvolumen del fluido de la bomba multiplex 'asta la bomba 'idráulica en el subsuelo.Esta cuenta con orificios internos que no fueron dise1ados para realizar un sellocompleto. Para el mejor funcionamiento de la válvula debe contar con un flujo m!nimodesviado by6pass/ entre 9H y @H bpd. El dise1o es as! para evitar que el asiento dela válvula sentara resultados en picos de presión destructivos a bombas de pistón.Los orificios son ranuras formadas en una camisa de acero al carburo6 tungsteno conaperturas controladas mediante el movimiento de un tapón integral de acero alcarburo dentro del a camisa 'asta la posición deseada. El tapón integral cubre odescubre las ranuras u orificios permitiendo que un volumen mayor o menor de fluidosalga por la válvula de derivación e ingrese por a la l!nea de desv!o.

# medida que se desvié mas fluido motriz menos fluido se inyecta al pozo lo quedesacelera los golpes de la bomba cuando es del tipo pistón y reduce la presión deoperación en un sistema tipo jet.La válvula para el control de flujo es un dispositivo sencillo que produce pocosproblemas en su funcionamiento. El volumen de fluido desviado permanecerá muyestable siempre que no 'aya grandes fluctuaciones de presión en el sistema.

#dicionalmente se debe reconocer que el desv!o de muc'o fluido baja la eficienciadel sistema ya que está desviando fluido motriz que no se usa para levantar laproducción. La válvula de control de presión y by6pass debe operarse con menos de)HH bpd de fluido desviado de by6pass ya que el desgaste de las partes internassube con mayor flujo y con sólidos en el fluido motriz.



!UBRICADOREs una pieza de tuber!a extendida con una l!nea lateral para desviar el flujo de fluidocuando se baja o se extrae la bomba del pozo. Dambién se uti l iza paracontro lar la presencia de gases corrosivos que pueden obstaculizar la bajada

de la bomba o su remoción del pozo.

ELEMENTOS DE FONDO

Tuber8& de "roducción 6Tubin97 Es la sarta de tubos que se encuentran instaladosdesde superficie 'asta fondo del pozo.Tuber8& de Reve$#imien#o 6C&$in97 Esta tuber!a va cementada a las paredes delpozo se tienen diámetros de 9WB @B * 9O:B)H +O:By)+ +O:B.C&vid&d1 Es un conjunto de extensiones camisas y acoples con agujeros dispuestosde manera especial para determinado tipo de bomba pistón o jet/. En el interior de lacavidad se aloja la bomba.Ai$l&dore$ de ,on&$ 6P&c:er7 3on elementos cuyo mecanismo mecánico o'idráulico 'acen que sellen las paredes del &asing y el Dubing.C&mi$&$ 4an colocadas directamente en el intervalo de la arena productora as!permiten que solo el fluido de la arena en que dic'o elemento se encuentra ingrese.)álvul& de "ie 6S#&ndin9 )&lve73on necesarios en sistemas abiertos para crear el efecto A-B y prevenir que el l!quidoque está circulando regrese de nuevo al reservorio.

http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo

http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo



SISTEA DE F!UIDO OTRI,En los sistemas de bombeo 'idráulico el fluido motor transmite la potencia a labomba de subsuelo y a la vez lubrica todas las partes móviles de la misma. Eltransporte del fluido motor y del fluido producido se realiza a través de un sistema detuber!as que depende del tipo de sistemas de fluido o de potencia$ bien sea de fluidocerrado o de fluido abierto.SISTEA DE F!UIDO ABIERTO 6OPF7En el sistema =P; la bomba superficial obtiene crudo limpio o agua/ deun tanque do asentamiento o de un recipiente separadoOreservorio.Esto 'ace necesario el uso de dos tuber!as en el fondo$ una para inyectar el fluidode potencia y otra para el retorno de la mezcla.

Este sistema tiene la caracter!stica general que todos los fluidos provenientes delpozo producción y fluido motriz o de potencia/ deben pasar a través de lasfacilidades de producción para tratamiento en superficie. Exige especial control encuanto a calidad y pureza para sus condiciones optimas de anticorrosividad ycontaminación puesto que el fluido es renovado constantemente.El petróleo crudo fue utilizado como fluido motriz con mayor frecuencia en el sistemaabierto por sus propiedades de lubricación y disponibilidad en las cantidadesrequeridas. Es prudente utilizar crudos entre los ,H y 9H X#P2 y aproximadamente )H&st< de viscosidad para obtener resultados razonablemente óptimos..3i 'ay varios pozos y se requieren varias bombas de superficie se puede utilizar un

solo tanque de fluido motriz como cabeza para la succión de las bombas.Para este sistema es necesario tener los siguientes equipos$). 3eparadores,. Dratadores+. 0otas de gas?. Danque para fluido de potencia9. Danque de almacenamiento de crudo>. 0ombas de superficies

http://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtml



@. anifold:. &abeza de pozoJay cuatro disposiciones básicas 'oyo abajo en el sistema =P; que son$In$erción ;i+& 6 En este sistema la bomba 'oyo abajo se inserta en unasarta peque1a de tubo adentro de la tuber!a de producción. El f luido de

potencia de entrada va 'acia abajo en la peque1a sarta interior y laproducción más el fluido de potencia agotado regresan arriba en el espacioanular dentro de las dos sartas. Ias libre se produce a través del espacioanular del tubo de producción y la tuber!a de revestimiento.Tuber8& de reve$#imien#o ;i+& 6 En este sistema la bomba 'oyo abajo seinserta en cualquier tama1o de tubo y se apoya en un obturador de latuber!a de revestimiento. El fluido de potencia de entrada va 'acia abajoen esta sarta de tubo y la producción más el f luido de potencia agotadoregresan 'acia arriba en el espacio anular. Dodo el gas l ibre se debeproducir a través de la bomba.P&r&lel& <libre< 6 En este sistema dos sartas de tubo conectadas en elfondo con un bloque de cruceta se insertan independiente ysimultáneamente y se inserta una válvula f i ja recuperable. La Mbombal ibreM es circulada abajo en la mayor de las dos sartas por el f luido depotencia y al sentar 'ace un sello de asiente en la válvula fija y un sellosuperior en un col lar especial . &omienza la circulación cont inuada delfluido de potencia y funciona el motor de la bomba. La producción más elf luido de potencia van a trabes del bloque de cucota del f luido y regresaarriba en la sarta del tubo más peque1o. El gas libre es producido a gravesdel espacio anular de la tuber!a de revestimiento 6 producción.Tuber8& de reve$#imien#o <libre< 6 En este sistema una sarta de tubo seinserta y apoya en un obturador de la tuber!a de revestimiento. La MbombalibreM es circulada 'acia abajo de esta sarta y en funcionamiento el fluidode potencia agotado más la producción se producen 'acia arriba en elespacio anular de la tuber!a de revestimiento. Dodo el gas l ibre se debeproducir a través de la bomba.



SISTEA DE F!UIDO CERRADO 6CPF7En este caso el fluido motor no se mezcla con el pozo lo cual 'ace necesario el usode tres tuber!as en el fondo del pozo$ una para inyectar el fluido de potencia una deretorno del mismo y otra del fluido de producción" Por tanto el fluido de potencia norequiere ir a las facilidades de tratamiento o de producción.

Este sistema es exclusivo para bombeo 'idráulico tipo pistón y no se puede usar para tipo jet ya que se necesita la mezcla de los fluidos de potencia y producción.

En efecto el fluido de potencia 'idráulica está en un Mcircuito cerradoM. El mismofluido se usa una y otra vez sólo con la adición de una cantidad peque1a parareponer el fluido. El fluido de reposición reemplaza al fluido usado para lubricar elextremo de la bomba de pistón 'oyo abajo. El fluido de potencia usado se puedeseleccionar de una variedad amplia de fluidos disponibles pero el más com(n es elcrudo limpio o agua producidos. Por cuanto el fluido de potencia en el sistemacerrado no se mezcla con la producción la fuente principal de contaminación delfluido se elimina. #s! el sistema &P; asegura una larga vida (til de la bombaproporcionando mejor calidad del fluido de potencia. #demás el sistema simplifica la

prueba del pozo porque el fluido de potencia circulado no se necesita restar del fluidoque regresa para obtener el crudo neto producido.

SISTEAS DE F!UIDO DE POTENCIA DE F!U*O IN)ERSO 6RFPF7

Los sistemas de fluido de potencia de flujo inverso F;P;/ mantienen los fluidosproducidos fuera de la tuber!a de revestimiento. Los sistemas F;P; son aplicadost!picamente en las instalaciones de bomba de c'orro como un sistema =P;. Jaytres configuraciones de sistemas F;P; que son$ )/ tuber!a de revestimientocirculación inversa/" ,/ manguito desplazable" y +/ paralela. Los sistemas detuber!a de revestimiento y de manguito desplazable usan el espacio anular de la

tuber!a de revestimientoOproducción para el suministre del fluido de potencia mientrasla sarta de producción 6 que contiene la bomba K regresa la producción y el fluido depotencia gastado. Los sistemas de tuber!a de revestimiento y de manguitodesplazable permiten la protección de corrosión de la tuber!a de revestimiento con elfluido de potencia tratado. La presión de estallido de la tuber!a de revestimiento limitala presión de suministro del fluido de potencia que se puede aplicar en la tuber!a y enlas instalaciones de manguito desplazable. El sistema paralelo t!picamente usa unasarta de tubo de tama1o más peque1o para el suministro del fluido do potencia y unasarta principal más grande que contiene la bomba y regresa la producción y el fluidode potencia gastado.



TIPOS BASICOS DE COP!ETAIENTO PARA !AS INSTA!ACIONES DEFONDO

BOBAS HIDR'U!ICASBOBAS !IBRES1 3on bombas que no requieren equipos o técnicas especiales

para su instalación normalmente la unidad de instalación es el (nico accesorioutilizado para su instalación la instalación de este tipo de bombas se logra utilizandolas válvulas en el cabezal de pozo para controlar la circulación de fluidoIeneralmente son arreglos que permiten la circulación de la bomba dentro y fueradel pozo en el interior de la tuber!a de producción. La instalación de la bomba selogra utilizando una valvula de cuatro v!as para que 'aya control en el cabezal/cuando la bomba entra en la cavidad y se sella la presión sube 'asta el nivelrequerido y la bomba comienza a accionarse la velocidad o presión de la bomba seregula inyectando más o menos fluido motriz seg(n se requiera. Para recuperar labomba se debe aliviar la presión en la tuber!a y mover las palancas en la válvula decuatro v!as a su posición para sacar la bomba esto revierte el flujo de fluido motrizpara que se le bombee por el espacio anular del casin y retorne por la sarta de latuber!a.

Cl&$e$1 =P; 0omba de &asing Libre.=P; 0omba Libre en Paralelo.=P; 0omba de &irculación Feversa.

BOBAS FI*AS O INCERTADAS1 3on bombas en las cuales la tuber!a debesacarse con el fin de recuperar la bomba para utilizar este tipo es importante el usode filtros o válvulas en su instalación generalmente te usa para el bombeo decondensados y agua en pozos de gas as! como para limpiar pozos arenados.Existen dos clases$

• 2nsertadas en la tuber!a.• 2nsertadas en el &asing.

0=0#3 2C&EFD#%#3 EC L# D-0EF2#$ se instalan en el extremo inferior de unasarta de tuber!a flexible que se coloca concéntricamente dentro de una sarta detuber!a de mayor diámetro0=0#3 2C&EFD#%#3 EC EL &#32CI$ se introducen en el pozo en el extremoinferior de la tuber!a y se colocan en un Pac<er.



COP!ETAIENTO

El bombeo 'idraulico ofrece muc'os dise1os para completar un pozo pero la granmayoria de los sistemas instalados y nuevos se 'acen con completamiento casinglibre. La bomba es libre para recuperacion con circulación de fluido y el casing o

anular del revestimiento se utiliza para retornar fluidos a la superficie. 3i se inyectapor la tuberia se domina inyección directa.

2nstalaciones de fondo básicas

En este dise1o el fluido motriz se inyecta por la tuber!a mezclándose con fluidos delpozo que entran debajo del empaque. La descarga de la bomba sube a la superficiepor el anular. 3e incluye una válvula fija que mantien la columna llena de fluidocuando se retira la bomba y permite la circulación de la bomba jet con flujo enreversa sin pérdida de fluidos al yacimiento.

&asing libre6 flujo directo$

La instalación de cavidades seg(n la configuración casing6libre requiere el uso de unpac<er fijado permanentemente o un pac<er fijado por tensión.

&ompletamiento de Pozo Dipo &asing ;ree con flujo directo



Este tipo de completamiento requiere que la bomba se posicione encima deperforaciones y que todo el gas producido pase por la bomba. Ya mayor!a de lasfallas del sistema de bombeo 'idráulico se debe a la aplicación de estecompletamiento en pozos con alto gas o baja presión de entrada a la bomba.

&asing6Libre6flujo en reversa$

El mismo completamiento pero con equipos especializados se puede instalar unsistema con flujo en reversa donde el fluido es inyectado por el anular y la produccióndel pozo combinado con fluido motriz sube por la tuber!a. Este completamiento esusado en casos de fluidos corrosivos y en mar afuera para minimizar el riesgo decontinuación.

&ompletamiento de pozo en camisa de circulación con flujo en reversa

Em"&%ue$ de "o=o 6P&c:er$71 El sistema casing libre requiere de instalaciones deempaques pac<ers/. Los pac<ers de producción permanentes ofrecen la ventaja de

que permanecen en su sitio sin depender del peso de la tuber!a.P&c:er$ ;i+&do$ "or l& com"re$ión1 los Pac<ers fijados por compresión puedenutilizarse siempre que el peso de su fijación sea controlado para evitar cualquier deformación de la cavidad como ya se explico.

P&c:er$ ;i+&do$ "or l& #en$ión1 Los pac<ers fijados por la tensión son aplicablestambién pero al establecer la tensión de fijación 'ay que tomar en cuenta el efectodel estiramiento por la presión de operación en la tuber!a de fluido motriz.

P&r&lelo libre1 la alternativa frecuentada para pozos de alta producción de gas es el

completamiento de tuber!as pararlas que usa una sarta para inyectar fluido motriz yel otro para el retorno dejando el anular para la producción de gas. El sistema es elmas aceptado en yacimientos de baja energ!a porque permite la instalación de labomba bajo perforaciones lo cual optimiza la separación de gas en el fondo.

#dicionalmente mejora la presión de entrada de la bomba. La contrapresión delanular también ayuda a mejorar la presión de entrada a la bomba.%esafortunadamente se limita por menor área de flujo que provee el tubo de retorno.



El completamiento paralelo libre no requiere empaque.

En vez de pac<ers se trata de anclajes de la tuber!a nuevamente colocados por compresión y tensión.

Ancl&+e$ de com"re$ión1 Los anclajes de compresión requieren la aplicación delpeso justo para asegurar que se coloquen bien ya que 'abrá el peso de unasegunda sarta de tuner!a aplicada a la sarta principal de tuber!a.

Ancl&+e$ de #en$ión1 Los anclajes de tensión deben tratarse de modo similar a lospac<ers colocados por tensión exceptuándose que se toma en cuenta el pesoadicional de una segunda sarta de tuber!a.

S&r#& de #uber8&1 La sarta paralela de tuber!a se coloca en forma independiente a lasarta principal. 3e asienta utilizando una cabeza de asentamiento tipo cóncavo quees parte del conjunto de fondo de pozo.

La cabeza de asentamiento se construye de tal manera que cuando la nariz delarpón de asentamiento la impacte en cualquier parte se lo dirige al agujero para susellamiento.

Las cabezas de asentamiento son principalmente de dos dimensiones exteriores$una para instalación en casing de 9.9 pulgadas de diámetro exterior y una parautilizarse en el casing de @ pulgadas de diámetro exterior o mas.

Los arpones de asentamiento están equipados con una nariz redondeada para quepueda deslizarse libremente en la superficie superior de la cabeza de asentamiento.



-n conjunto de ), sellos tipo Ac'evronB 'acen contacto con la superficie interior de lacabeza con seis sellos a cada lado de un 'ueco de descarga para sellarlo. #s! elarpón se equilibra por las presiones para evitar cualquier peligro de que sedesasiente la sarta de tuber!a.

&on esta configuración mientras más presión se aplique a la sarta paralela mas seaprieta el sello.

El peso aplicado a las sartas paralelas debe mantenerse muy bajo. -n peso excesivotendera a torcer la cavidad dificultando el ingreso de la bomba de la cavidad.3emejante condición producirá un desgaste prematuro de la bomba y presionesextremadas de operación por la deformación de las bombas.



BOBEO HIDRAU!ICO TIPO PISTON

>? !A UNIDAD DE PRODUCCI(N

El conjunto motor6bomba en el subsuelo maquina reciprocante que act(a por

presión de fluido unida mediante una varilla concéntrica en un solo paquete a unabomba de doble desplazamiento reguladas sus entradas y salidas por un sistema deválvulas que impiden el regreso del fluido y garantizan la acción de la bomba.

El movimiento reciprocante causado por la presión del fluido motriz se lleva a cabomediante la intervención de una válvula motor o válvula inversora incluida en labomba que reversa el fluido motriz 'acia los extremos del cilindro motor cada vezque su pistón se aproxima al final de la carrera.

El trabajar con alta frecuencia aunque con carrera corta iguala o supera endesplazamientos las bombas de varillas 0ombeo ecánico/. #s! una bomba devarillas de >?ZZ de longitud de carrera actuando a )9 carreras por minuto desplazaen volumen una cantidad menor de l!quido que la desplazada por una bomba'idráulica de igual tama1o nominal trabando a :H carreras por minuto y con undesplazamiento de sólo ),B por carrera.

UNIDAD DE BOBA HIDR'U!ICA TIPOPIST(N?

El fluido motriz cumple un circuito que seorigina por la succión de las bombas depotencia a través de tuber!a de grancapacidad para entregarlo con presiónrequerida por el sistema m(ltiple dedistribución que lo 'ace llegar individualmente a al cabeza de cada pozo enparticular.

-na bomba 'idráulica de producción constade un acople entre el motor y la bomba. La

unidad es instalada debajo del nivel de fluido a extraer como se muestra en la figura9 -n fluido motriz a alta presión es dirigido al motor a través de un conducto y luegocuando este 'a gastado su energ!a es dirigido junto con la producción del pozo 'aciala superficie a través de otro conducto.

Los motores de fluido motriz a alta presión causan un mejor comportamiento que losmotores de vapor excepto cuando el fluido motriz es aceite o agua en vez de vapor.La bomba dirigida por el motor bombea el fluido desde la boca del pozo.=riginalmente el motor y la bomba fueron designadas como Aunidad de producciónBpero en la practica siempre fueron llamados AbombaB.

C24EL %E;L-2%=

=D=

F

0=0 #



CIC!O DE !A BOBA

En general la bomba de bombeo 'idráulico tipo pistón funciona de la siguiente forma$el motor de esta bomba es mostrado en la figura > en donde el fluido motriz a alta

presión es mostrado dirigiéndose directamente a la parte superior del pistón de labomba mientras que el fluido de baja presión del motor es dirigido de la zona másbaja del pistón 'acia la zona de descarga.

OTOR DE !A BOBA@ CARRERA DESCENDENTE?

&uando el pistón alcanza el fin de la carrera el diámetro reducido en la partesuperior de la varilla del pistón permite que el fluido de alta presión entre 'acia laparte baja del motor como se muestra en la figura @ debido a que en ese momento laválvula tiene una mayor área en el fondo que en el tope se moverá 'acia arriba.

FIN DE !A CARRERA DESCENDENTE?

&on la válvula del motor en posición para subir como se muestra en la figura : ladirección de flujo cambia entonces la bomba comienza a 'acer la carrera

ascendente.

4álvula del motor

4álvula de la varilla

Pistón del motor4arilla central &onecta al pistón de labomba



INICIO DE !A CARRERA ASCENDENTE?

&uando el pistón encuentra el fin de la carrera ascendente como se muestra en lafigura * el diámetro reducido cerca del extremo más bajo de la varilla de laválvula conecta el área bajo la válvula a la descarga o lado de baja presión de labomba.

&on la presión alta en la parte baja de la bomba y la descarga en la parte alta elmotor comenzara su carrera descendente y el proceso se repetirá.

FIN DE !A CARRERA ASCENDENTELa bomba que se muestra en la figura )H esta 'aciendo una carrera descendente.Esta bomba es de doble acción esto quiere decir que bombea cuando sube ycuando baja. Las flec'as muestran que el liquido de producción está entrando por laizquierda en la parte alta y siendo descargado por la derec'a en la parte baja. Las

válvulas de bola controlan que el fluido de producción fluya correctamente.

BOBA HIDR'U!ICA CARRERA DESCENDENTE?La bomba completa es mostrada en la figura )) en la carrera ascendente los fluidosdel pozo entran por la parte baja mientras que son descargados por la parte alta. El

4álvulasdeentrada

4álvulasdeescape



propósito del 'ueco en la parte baja de la varilla del pistón es balancear las áreas ylas fuerzas durante las carreras ascendente y descendente.

BOBA HIDR'U!ICA COP!ETA

Iran numero de bombas 'idráulicas son instaladas como bombas libres de estamanera éstas pueden ser circuladas dentro y afuera del pozo en la secuencia que semuestra en la figura ),.

INSTA!ACI(N DE BOBA !IBRE?

C!ASES DE BOBAS

QBomb&$ #i"o A1 Dienen los pasajes de fluido motriz internos a la bomba esto 'aceque sean aplicables a cualquier instalación pero tienen limitación en su capacidad dedesplazamiento.

QBomb&$ #i"o B1 3on dise1adas para instalaciones de Abomba libreB conensamblajes de fondo especiales en los cuales los pasajes de fluido son externos ala bomba.

Pozo 0omba =perando 0omba

Lleno Entrando 3aliendo

Válvula

Cerrada

Válvula

Cerrada

Válvula

Abierta

Válvula

Cerrada



QBomb&$ #i"o D1 3on una variación de las bombas tipo b con la adición de unsegundo pistón motriz para incrementar el desplazamiento del motor y capacidad delevantamiento.

QBomb&$ #i"o E1 3on bombas de alta capacidad de desplazamiento porquedisponen de dos pistones que son a su vez de bombeo y motrices.

Diferentes Tipos de Bomba

TIPOS DE ARRE3!OS DE PO,O

0ásicamente son dos los sistemas utilizados por los equipos de subsuelos limitadosolo por las caracter!sticas de espacio en el 'ueco en cada caso$

). Si$#em& ;i+o o in$er#&do$ La unidad de producción o bomba de subsuelo sebaja desde superficie fija a la tuber!a que conduce el fluido motriz.

,. Si$#em& de bomb& libre1 como su nombre lo indica la unidad de producciónse baja libremente y es empujada por el mismo fluido dentro de la tuber!a deconducción. Por un simple cambio en la dirección de flujo en la tuber!a deconducción la bomba puede bajarse o sacarse con fluido motriz.

TIPOS DE ARRE3!OS

). ;ijo 2nsertado.,. ;ijo al Fevestimiento.+. ;ijo al Fevestimiento con 4enteo.?. Libre al Fevestimiento.9. Libre al Fevestimiento con 4enteo.>. Libre Paralelo #bierto.@. Libre Paralelo &errado Dipo #.:. Libre Paralelo &errado Dipo 0.

&uando la bomba se atornilla en la tuber!a de fluido motriz y es bajada en el pozomediante la misma se llama a esta una bomba tipo fija. &uando la bomba esta fija ala tuber!a del fluido motriz y éste esta libre para ser circulado desde el fondo 'acia



afuera nuevamente se denomina un arreglo tipo libre. #mbos arreglos puedenutilizarse para sistema abierto o cerrado.

%os bombas conectadas juntas 'idráulicamente paralelas/ pueden ser instaladas enun sistema de bomba libre para una doble capacidad.

Las bombas 'idráulicas son particularmente apropiadas para pozos profundos pozosdesviados pozos multiKcompletados y plataformas costa fuera.

Fi+o In$er#&doEste nombre se aplica a los arreglos de tuber!a que se muestra en la figura )?# Enestos arreglos el gas es venteado a través del revestimiento.

FI*O A! RE)ESTIIENTO

Este es el nombre aplicado para el arreglo mostrado en la figura )?0 donde elrevestimiento es usado para transporte de fluido. En este arreglo el gas es llevadopor la bomba. 2nstalaciones de este tipo generalmente usan grandes bombas +6)+O)>B =%/. #lgunas veces un conducto separado es usado para ventear el gasdesde el empaque como se muestra en la figura )?&. El venteo es necesario parapozos que produciendo por debajo del punto de burbuja con una alta relación gasKliquido.

!IBRE PARA!E!O

P r o d u c

c i ó n

A

; l u i d o

m

o # r i =

; l u i d o

m

o # r i =

3 &

$

v e n # e & d o

=P;

F l u i d o

o # r i =

P

r o

d u c c i ó n

A F

l u i d o

o # r i

=P;

3&$ ven#e&do

F l u i d o

o # r i =

P

r o d u c c i ó n

A F

l u i d o

o # r i

=P;

3&$

!i%uido

3

& $

)

e n # e

FI3URA >? Arre9lo$ de Po=o Ti"o Fi+o?

Iasbombeando



2nstalaciones de este tipo son mostradas en la figura )9. Las bombas en las figuras)9# y )90 son las de tipo convencional que se desasientan con el fluido deproducción. El gas es venteado a través del anular en estos arreglos.

SISTEA DE RECOBRO DE F!UIDOS

%e acuerdo con el sistema de fluido motriz utilizado existen dos formas de recobro defluidos$

1. Recuperación por una sola corriente2. Recuperación por corrientes individuales

RECUPERACION POR UNA SO!A CORRIENTE

&oincide en su definición con lo aplicado en un sistema de fluido motriz abierto serefiere por lo tanto a la forma como se recobra el aceite motriz gastado que en estecaso se 'ace mezclado con los fluidos de producción agua aceite y gas.Existen diferentes tipos de dise1os en la recuperación de fluidos por una solacorriente$

DE BOBA INSERTADA

P r o d u c c i ó n A F

l u i d o

o # r i =

F l u i d o

o # r i =

3

& $

) e n # e & d

=P;

P r o d u c c i ó n

F l u i d o

o # r i =

F l u i d o

o # r i =

=P;

3 & $

Arre9lo$ de Po=o !ibre P&r&lelo?

A B



En este sistema la bomba o unidad de producción se baja directamente con latuber!a que conduce el fluido motriz$

Boma tipo revestimiento! Esta bomba se utiliza para manejar vol(menesabundantes de producción y se baja directamente dentro de la tuber!a de

revestimiento.Boma tipo "Tuin#$! En este caso la bomba es de poca capacidad de producciónse baja con la tuber!a de fluido motriz. La corriente de retorno se maneja por elanular entre las dos tuber!as tuber!a de producción y tuber!a de aceite motriz" Estearreglo permite conducir los fluidos gaseosos por el espacio anular entre la tuber!ade producción y el revestidor del pozo.

DE BOBA !IBRE

La bomba o unidad de producción se transporta a través de la tuber!a motriz'idráulicamente empujada por fluido 'acia el pozo o 'acia fuera del pozo. Fequierepor lo tanto una cavidad receptora en el fondo al final de la tuber!a motriz que act(ecomo asiento y permita que el sistema trabaje.

Boma lire tipo revestimiento! La bomba se baja dentro la tuber!a motriz y los fluidos producidos una vezmezclados con el fluido motriz gastado se recobran a través del espacio anular entreel revestidor y la tuber!a de la bomba por lo consiguiente debe manejarse el gascomo el fluido en la mezcla.

Boma lire entuación en paralelo! &uando el manejo y producción del gas es problema este debe producirse por separado de los fluidos l!quidos es as! que existe este tipo de arreglo que requierebajar dos tuber!as en paralelo de igual o diferente diámetro dentro del revestidor delpozo que se unen en forma de - a profundidad de la bomba" usualmente la tuber!ade mayor diámetro se utiliza para transportar el fluido motriz y por supuesto labomba" Este fluido motriz una vez realiza su trabajo se mezcla con los fluidos delpozo y retorna por la tuber!a paralela de menor diámetro facilitando la producción delgas problema por el espacio anular.

RECUPERACION POR CORRIENTES INDI)IDUA!ES1

&ompatible la descripción con el sistema cerrado de fluido motriz en este sistema losfluidos deben ser recuperados por conductos separados" el fluido motriz as! como losfluidos a producir salen a superficie por conductos diferentes" 4arios son los arreglosque existen de acuerdo con las capacidades y problemas en el manejo de los fluidos.



BOBA FI*A O INSERTADA

#l igual que en el sistema anterior descrito se baja la bomba con la tuber!a del fluidomotriz pero debe adicionalmente bajarse otra tuber!a paralela que se encargará detransportar de vuelta el fluido motriz" Dodos los dise1os son por lo tanto semejantes a

los anteriores descritos" sistema abierto.BOBA !IBRE

En este caso y por analog!a con los sistemas de bomba libre tipo entubación enparalelo se obtendrá un dise1o que incluye tres tuber!as paralelas dentro del pozo"una que transporta 'acia la bomba el fluido motriz la segunda que retorna asuperficie el fluido gastado la tercera por donde salen a superficie los fluidos deproducción.

DISEO DE! SISTEA HIDR'U!ICO PARA BOBAS TIPO PISTON

-na bomba 'idráulica de subsuelo es un pistón motor y un pistón bombasolidamente unidos. figura ):. El fluido motriz a alta presión es dirigido al pistónmotor a través de un conducto transmitiéndole movimiento y tanto el fluido usadocomo el producido son dirigidos a superficie a través de otro conducto.

En la práctica al conjunto motor y bomba se le denomina AbombaB pero en el tratocorriente el motor se refiere al extremo motor de la bomba y la bomba al extremo de

bombeo.Jay catorce modelos de bomba donde cada uno es (nico en su dise1o de extremomotor yOo extremo de bombeo. El extremo motor de una bomba se muestra en lafigura 9$

Bomba Kobe tipo A ( pistón motor simple y pistón bomba doble)

Bomba Kobe tipo A (pistón motor y pistón bomba simple)

Bomba Kobe tipo B (pistón motor simple y pistón bomba doble)

Bomba Kobe tipo B (pistón motor y pistón bomba simple)

Bomba Kobe tipo D ( pistón motor doble y pistón bomba simple)

Bomba Kobe tipo E.

Bomba ar!ent (pistón motor simple y pistón bomba simple)

Bomba "o#nson $ %a!! (pistón motor simple y pistón bomba simple)

Bomba &l'id paced %* (pistón motor simple y pistón bomba simple)

Bomba &l'id paced %+ %E y %EB.

Bomba Kobe tipo D (pistón motor doble y pistón bomba doble)



Di&9r&m& de Di;eren#e$ Ti"o$ de Bomb&$

CONSIDERACIONES DE! DISEO

&uando dise1amos una instalación de bombeo 'idráulico debemos tomar lassiguientes decisiones$

,. Decidir si es sistema abierto (-P%) o sistema cerrado (P%)/. Decidir si se 0a 0entear el !as o se 0a a bombear.1. Esco!er 'n arre!lo para la t'ber2a de prod'cción.3. Esco!er 'na planta de ener!2a sit'ada en el po4o.5. Esco!er bombas de s'per&icie.

6. Dise7ar el sistema de limpie4a de &l'idos motrices.

E#&"&$ del di$eo

Q3elección de bombas.

Q&audal de inyección ejemplo/.

Q&audal de producción ejemplo/.

Q0alance de presiones en sistemas cerrados.

Q0alance de presiones en sistemas abiertos.

Q0alance de presiones en una bomba 'idráulica.

QPasos para el dise1o de un sistema bombeo 'idráulico tipo pistón.



BOBEO DE 3AS

Para instalaciones en que la bomba requiera comprimir gas libre la figura da lassuficiencias teóricas a diferentes relaciones de gas aceite y presiones de fondo. 3i la

eficiencia determinada es baja +H K 9H/ el gas debe ser venteado en lugar de ser bombeado. En este punto la curva del 2PF para el pozo debe ser consultada paradeterminar si puede ser permitida una presión de fondo máxima.

Di&9r&m& de E;icienci& Teóric& del E#remo de Bombeo?

SE!ECCI(N DE !A BOBA

La selección de la bomba se debe 'acer basándose en unas tablas donde se

muestran los diferentes tipos de bombas con sus respectivas caracter!sticas comoson$ El tama1o de la bomba. El tama1o de la tuber!a de producción que debe ser corrida en el pozo 4alores de una cantidad llamada POE. Estos valores están relacionados con la

presión de superficie requerida para un levantamiento dado.



ntoNetoft Levantamie E MáximoP

10000/ =

%esplazamiento máximo de la bomba. -sualmente cuando dos o mastama1os de bomba pueden ser usados se escogerá aquella con la máximacapacidad de levantamiento de fluidos valor más bajo de POE/"Esto porque

requerirá menos presión en superficie el fluido motriz. %esplazamiento en 0P%O3P del extremo motor y del extremo de bombeorespectivamente" de estos valores depende la determinación de la rata defluido motriz requerida para producir una cantidad dada.

Dodo esto es mostrado en la figura ,H donde podemos corroborarlo por cadacolumna.

Di&9r&m& de E$"eci;ic&cione$ de un& Bomb& obe Ti"o A?

FRICCI(N EN !A BOBA



Di&9r&m& "&r& H&ll&r P0rdid&$ de Pre$ión "or Fricción en l& Bomb&?

La figura representa la fricción mecánica e 'idráulica en la bomba. %e las curvas enla figura se obtiene la viscosidad de fluido motriz a la temperatura de fondo paraluego entrar a la figura anterior.

Los valores obtenidos de la figura mencionada muestran valores máximos basadosen el pistón bomba más grande operando al )HH de eficiencia del extremo debombeo. &uando la rata de fluido a través del extremo de bombeo se disminuye por pistones más peque1os o por gas la fricción total es un poco más baja que laobtenida en la carta. Esto es por que aproximadamente el ,9 de la fricción total es

fricción del fluido en el extremo de bombeo de la bomba



Di&9r&m& "&r& 2&ll&r l& )i$co$id&d del Fluido o#ri=La forma de ecuación de P es$

P U ;EE [ ;PE %onde;EE U %ricción en el e8tremo motor 9 .;5 P ;PE U %ricción en el e8tremo de bombeo 9 ./5 P.través del extremo de bombeo y es La ecuación de corrección de ;PE está enproporción directa a las ratas de flujo a$



Di&9r&m& "&r& H&ll&r P0rdid&$ de Pre$ión en Tuber8&

( )( )

( )tamañomáximode pistóndel

'/doPistón Usadel*25.0

4

444

q

QQq P F PE =

El valor obtenido de P en la figura ), es muy cercano o aproximado al valor obtenidode P después de la corrección por lo tanto esta corrección se puede despreciar.



Fi9ur& G? Di&9r&m& "&r& H&ll&r l& )i$co$id&d del A9u&?

C'!CU!OS DE PRESI(N

Las presiones las pérdidas de presión por fricción y densidades de fluido

involucradas en los sistemas &P; Y =P; se muestran en las diapositivas. La presióntotal disponible para manejar el motor es P ) y la presión de descarga del motor es P,.La presión de descarga del extremo de bombeo es P + y su presión de llenado es P?.Jaciendo un diagrama de la bomba en donde se muestran las fuerzas que act(an seobtiene la siguiente ecuación$P) #F6P,#E 6#F/[P)#E 6#F/[P+#P6#F/[P?#P6#F/[P) #F U H3implificando$P)6P,/#E6#F/ 6 P+6P?/ #P6#F/ U H

P)6P, 6P+6P?/R E

R PA-A

AA −

U H

La fricción en la bomba ;p no se muestra en la diapostiva del balance de presiónporque esta no opera sobre un área" esta es una función de la velocidad de labomba de los pasadizos de fluido en la bomba y de la fricción mecánica de labomba. &omo esta se opone al movimiento tendrá un signo negativo y nuestraecuación queda$



P)6P,6P+6P?/ /R E

R PA-A

AA −

6 ;P U H

La cantidad R E

R PA-A

AA −

/ es la relación de área neta de la bomba y área neta del

motor y para esta bomba es tanto la misma tanto para la carrera ascendente comopara la carrera descendente. &omo esta es una bomba de doble acción estarelación es también volumétrica desplazamiento del extremo bomba Odesplazamiento del extremo motor/ y es definida como la Arelación bomba a motorB ocomo POE.

Las bombas de acción simple requieren cerca del ,H de fluido motriz extra para'acer la carrera descendente no productiva para llenar el extremo de bombeo / por lo tanto su relación volumétrica es diferente de su POE. Por esta razón las bombas desimple acción se refieren a POE como la Arelación de presiónB. En las tablas deespecificación se encuentran los valores numéricos de POE para cada tama1o de

bomba.

La ecuación general para todas las bombas 'idráulicas es como sigue$P)6P,6P+6P?/ POE K;P U H

3ustituyendo los valores para P) P, P+ y P? para sistema &P; obtenemos$

J)I)6;)[P3/6 J)I)6;,[PPF/6J)I?[;+[P;L6J?I?/ POE K;P U H

la finalidad del calculo de presiones es obtener la presión necesaria en superficie P s/para inyectar el fluido motriz y despejando Ps para el sistema &P; se obtiene$

P3 U ;)[;,[PPF[;P[J)6J?/I?[;+[PGJ/ POE

Para el sistema =P; P, U P+ la ecuación general para todas las bombas 'idráulicasen este sistema es$P)6P+6P+6P?/ POE K;P U H3ustituyendo para P) P+ y P? se obtiene$J)I)6;)[P3 U J)I+[;+[PGJ/ )[POE/6J?I? POE/ [ ;P

%espejando Ps para el sistema =P;$P3 U J)I+[;+[PGJ/ )[POE/6 PG;POE/ [ ;P K J)I)6;)/



PASOS PARA DETERINAR !A PRESION DE SUPERFICIE 6PS7

Para 'allar Ps debemos primero determinar 3P ;p R) ;) y ;, para el sistema&P; / I+ y ;+. el procedimiento en detalle es$

1. %on & '( e)iciencia del e*tremo de omeo + despla,amiento de la omacalcular los S-M usando la ecuación!

R? U q? \ 3P \ R?O RZ?/

En donde$R? U rata de producción total real 0P% U R 9[R >

R9 U rata de producción de aceite 0P%.R> U rata de producción de agua 0P%.R?ORZ

? U eficiencia del extremo del bombeo" generalmente esta entre el :H y *H.q? U desplazamiento del extremo de bombeo por 3P 0P%O3P"3P U stroc<es por minuto.

2. Determinar la )riccionen la oma( F p de la si#uiente )orma!

%e la figura ,, determinamos la viscosidad del aceite en centisto<es. &on lagravedad #P2 a la temperatura de formación con la viscosidad con el tipo de bombapreviamente escogida y con el porcentaje de velocidad promedio en la figura ,)determinamos la perdida de presión por fricción en la bomba.

Porcentaje de velocidad U!P"#maxima

#$eal!P" !P" \ )HH

En donde$

3P real/ U stroc<es por minuto obtenidos en el paso anterior.3P máximo/ U stroc<es por minuto le!dos en las tablas de la bomba.

. De los S-M/real0( e)iciencia del e*tremo motor + despla,amiento del motor por S-M( B-DS-M( calcular & 1 usando la ecuación !

R) U1

%/'1

%

!P"#$eal*1

&

En donde$R) U *ata de &l'ido motri4 real en BPDq) U Despla4amiento del e8tremo motor por P<+ BPD=P< 3P U troces por min'to (real)



R)Z O R) U E&iciencia del e8tremo motor+ !eneralmente entre el > y ?@.

'. Encontrar F 1 + F 2 usando las cartas de perdidas de presión por )ricción en latuera del 3ne*o 2 con & 1 + viscosidad del aceite a la temperatura promedioleda en la )i#ura 22.

La temperatura promedio es la media aritmética entre la temperatura de superficie yla temperatura de fondo en X ;. ;) es la perdida de presión por fricción en la tuber!ade inyección de fluido motriz.;, es la perdida de presión por fricción en la tuber!a de retorno de fluido motriz.

4. %alcular 5 para sistema aierto usando!

I+ U

4%1%

'('%

5(5%

1(1%

+

++

En donde$I+ U radiente de la col'mna de &l'idos prod'cidos+ LP=pieR) U *ata de &l'ido motri4 real+ BPDI) U radiente de la col'mna de aceite motri4+ LP=pie.R9 U *ata de prod'cción de aceite+ BPD.I9 U radiente col'mna de aceite de &ormación+ LP=pie.R> U *ata de prod'cción de a!'a+ BPD.I> U radiente dela col'mna de a!'a+ LP=pie.R? U 5 C 6 .

6. Determinar la viscosidad promedio usando!

4%

1%

%

55%

11%

)+

++

=

µ µ µ

µ

En donde$µ+ U iscosidad promedia &l'idos prod'cidos en la col'mna de retorno+ cst.

µ) U iscosidad del &l'ido motri4.

µ9 U iscosidad del aceite de &ormación+ cst .

µ> U iscosidad del a!'a+ cst le2da en la &i!'ra /3.

7. Si es sistema aierto determinar F usando las cartas de perdidas de presión por )ricción.8sando las cartas de p9rdidas de presión por )ricción . Fi9ur&$ G?

;+ es la perdida de presión por fricción en la tuber!a de retorno de fluidos producidosen el sistema abierto.



:. Reempla,ar los valores calculados en la ecuaciones dependiendo si essistema aierto o cerrado + otener la presión de super)icie /- s 0.

CA!CU!O DE POTENCIA

-na ecuación de potencia en unidades de campo usada en bombeo 'idráulico es$

J.P. U ).@ \ )H K9 \ ∆P \ REn donde $∆P U Es el cambio de presión+ LP.

R U *ata de li'ido en BPD.

Esta ecuación puede ser usada para calcular la potencia de la bomba en superficie ola potencia del extremo de bombeo en la bomba de subsuelo.

BOBEO HIDR'U!ICO TIPO PISTON NO )ENTEADO

Co es recomendable para aquellos pozos que tienen un alto I=F ya quela eficiencia de la bomba se reduce a valores menores del ,9. Los costosde mantenimiento y operación se ven afectados por la necesidad de uncaudal de aceite motriz casi siete veces mayor a lo producido y por losaltos costos por mantenimiento de la bomba de subsuelo debido a la altavelocidad tan alta del pistón motor y el desgaste de las válvulas de asientopor causa del paso del gas a través de la bomba.

El sistema de levantamiento artificial por medio del bombeo 'idráulico tipo

pistón se puede aplicar técnicamente a casos con las siguientescaracter!sticas$

- -o,os ;ue produ,can menos de 1<.<<< pd.- -o,os con pro)undidades menores de 22.<<< pies.- &ue los crudos ten#an a=o contenido de arena.- -o,os con presiones de )lu=o de << psi.- En po,os con relaciones 53S>3%E?TE menores de << sc)st

BOBEO HIDR'U!ICO TIPO PISTON CON SARTA DE )ENTEO DE3AS

&on el propósito de observar las ventajas que técnica y económicamentese obtienen al evitar el paso del gas del fluido del pozo a través de labomba se realizo el dise1o para los pozos que producen por bombeo'idráulico venteando el gas. &on esto se obtiene una mayor eficiencia para



un caudal de fluido de inyección menor que comparada con la eficiencia y el caudalde fluido de inyección del sistema no venteado es altamente favorable.



D?SE@O DEL S?STEM3

Para el dise1o de este sistema se utilizan las tasas de producción máximas que en lapráctica se pueden lograr con el propósito de determinar el tama1o y tipo de bombaadecuada para el sistema =P; considerando que el gas va a ser venteado a la

superficie a través de una sarta de tuber!a de menor diámetro. El procedimiento dedise1o es similar al anterior sistema pero con la diferencia que las eficiencias delextremo del motor y el extremo de bombeo son más altas.

E=emplo de DiseAo

-n pozo produce ,HH 0P% de aceite con una gravedad #P2 de ?H y )HH0P% de aguacon una gravedad especifica de ).H+. %eterminar el tama1o apropiado de la bombapara una instalación de paralelo considerando un sistema =P; con una tuber!a deinyección de fluido motriz de , @O:B y una tuber!a de producción de , +O:B. El gas vaa ser venteado a la superficie a través del anular del revestimiento. Encontrar además la presión requerida en superficie para la inyección de fluido motrizconsiderando los siguientes datos$ P? >HH LP&') )H.HHH piesP;L @9 LP&RZ) O R) *H R? O RZ? :9 Iravedad #P2 del ;luido otriz ?H X #P2Demperatura de ;ondo del Jueco ):H X ;Demperatura de 3uperficie )HH X ;

SOL8%?ON!3elección del tama1o apropiado de la bomba&on$Duber!a de , @O:BProfundidad de asentamiento$ )H.HHH piesProducción deseada$ +HH 0P%

áximo P O E U 0.110.000

10.000=

Examinamos las bombas de tama1o nominal de , WB apropiado para correr en unatuber!a de , @O:B y obtenemos$

, W x ) W &on POE U H.:+&apacidad max. +@H 0P%

, W x , x ) 9O:B &on POE U H.:&apacidad max. 9?@ 0P%

4;F ,9,H)@ &on POE U ).H



&apacidad max. :9: 0P%,9,H)> &on POE U H.>?

&apacidad max. 9?H 0P%, W x ) ] x ) ] A &on POE U ).H

&apacidad max. ?*, 0P%

%e acuerdo a las especificaciones dadas para cada tama1o de bomba escogido y alas condiciones de pozo como son una capacidad máxima de bomba de +HH 0P% yun POEmax U ).H escogemos la bomba ,9,H)> de la figura @ ya que nos da un factor de seguridad en la profundidad de asentamiento pues para POE U H.>? L U )9>,:pies además tiene una capacidad de 9?H 0P% que es mayor a la necesaria.

).&alculo de los 3P

Especificaciones de la bomba escogida ,9,H)>

q) U )>.9 0P% O 3Pq? U )H.> 0P%O3PPOE U H.>?4elocidad máxima U 9) 3P.

R? U q? x 3P x R? O RZ?

3P U ).))0.5x10.

)00

'%/%x&

%

444

4 ==

+. &álculo de las pérdidas de presión por fricción en la bomba ; p

6%e la figura ,, leemos la viscosidad del aceite de ?H X #P2 a una temperatura defondo de ):H X ; y obtenemos$

u U ).9 &3D86%e la Dabla ) leemos la gravedad especifica del aceite de ?H X #P2 y obtenemos$

I.E. U H.:,9)6&alculamos el porcentaje de velocidad$

4elocidad U +'551

100*).))

o#!P""axim

100x#!P"Real==

4elocidad U >96%e la ;igura ): con la bomba escogida velocidad y viscosidad determinamos laspérdidas de presión por fricción en la bomba.

;p U ?)H LP& x I.E.



;p U ?)H LP& x H.:,9) U ++: LP&3i se desea se 'ace la corrección en las perdidas de presión por fricción en labomba.

+. &álculo de la rata de fluido motriz R)

R) U ,P"100.-

)).)x1.5

/%'%

!P"x&

11

1 ==

R) U >)H 0P

?.&alculo de las perdidas de presión por fricción en la tuber!a de inyección de fluidomotriz ;)

Estos cálculos deben 'acerse a la temperatura promedio del fluido

6Demperatura promedia U Dp U 1402

10010

2s

=

+

=

+

Dp U )?H X ;

Leemos las pérdidas de presión por fricción para un R) U >)H 0P% y una tuber!a deproducción de , @O:B.;) U ).> LP& O )HHH pies x I.E.;) U ).> LP& O )HHH pies x )H.HHH pies x H.:,9) U )+ LP&;) U )+ LP&

9. &alculo del gradiente de la columna de fluido producido I+.

Leemos los gradientes tanto para fluido motriz como para fluido producido amboscon ?H X #P2.

I) U I9 U H.+9@? LP&O pies6&alculamos el gradiente del agua con I.E. U ).H+

I> U H.?++ x I.E. U H.?++ x ).H+ U H.??> LP& O pie

I+ U

51

5511%%%

(*%(*%(*%

++

++

I+ U )'.0100200'10

'#100#0.444#200#0.)54#'10#0.)5=

++

++



I+ U H.+>@ LP& O pie>. &alculo de la gravedad especifica del fluido producido

I+ U H.?++ x I.E.+

I.E.+ U H.+>@ O H.?++ U H.:?:

I.E.+ U H.:?:@.&alculo de las perdidas de presión por fricción ;+ en la tuber!a de retorno defluido producido y fluido motriz con diámetro de , +O:B.

&alculo de la viscosidad promedio de la columna de fluidos producidos" estoscálculos deben 'acerse a la temperatura promedio de )?H X ;.

'51

''5511)

%%%

%%%

++

++

=

µ µ µ µ

La viscosidad del agua u> se lee en la ;igura ,H a la temperatura promedio de)?H X ;. µ > U H.?> &3D8

µ + U100200'10

#100#0.4'#200#2.1#'10#2.1++

++

u+ U ).*, &3D8 # *)H 0P% y ).*, &3D8 las perdidas de presión por fricción en la sarta de retornode fluidos producidos ;+ es$

;+ U 3P) pies1000

0.4x pies10.000x3P 11 (.E.x

pies1000

3P 11==

;+ U *+ LP&:.&alculo de la presión necesaria en superficie Ps para inyección de fluido motrizen el sistema abierto.Ecuación general$

P) K P, K P+ K P?/ P O E K ;p U H=P; $ P) U ')I) K ;) [ Ps

P, U P+ P+ U ')I+ [ ;+[ P '

P? U '?I? U P f

P) U ')I) K ;) [ Ps

P) U )H.HHH x H.+9@?/ K )+ [ Ps

P) U +9>) LP& P+ U ')I+ [ ;+ [ P'

P+ U )H.HHH/ H.+>@/ [ *+ [ @9 U +:+: LP&



P+ U +:+: LP&Femplazando en la ecuación general$+9>) [ Ps/ K +:+: K +:+: 6 >HH/ H.>? K ++: U H

Ps U >)9 K +,+:/ H.>?/ U H

Ps U ,>:@ LP& Presión requerida en superficie para inyección de fluido motriz.

BOBEO HIDR'U!ICO TIPO *ET

El bombeo 'idráulico tipo jet es un sistema artificial de producción especial que fuedise1ado en remplazo del bombeo 'idráulico tipo pistón y que a diferencia del tipopistón no ocupa partes móviles y su acción de bombeo se realiza por medio detransferencia de energ!a entre el fluido motriz y los fluidos producidos mediante elefecto venturi.

La bomba jet no cuenta con partes móviles para efectuar el efecto delevantamiento lo cual minimiza el desgaste y que se presenta solo por erosión desólidos presentes en el fluido" adicionalmente los componentes ocupan unespacio peque1o que permite que la bomba pueda ser adaptada a varioscompletamientos de pozo. La bomba puede ser fabricada con material de altaresistencia a la abrasión carburo de tungsteno/ alta resistencia a la corrosiónacero inoxidable/ o cerámicas.



Princi"io de o"er&ción

La descripción del principio de funcionamiento de las bombas jet se puede realizar en base en la figura y en la cual se puede ver que los componentes principales deuna bomba de este tipo son$

• 0oquilla Cozzle/

• Iarganta D'roat

• %ifusor difuser/

El fluido motriz inyectado desde la superficie al pasar por la boquilla nozzle/ quetiene un área reducida transforma el flujo de alta presión y baja velocidad en unflujo de alta velocidad y baja presión de energ!a potencial a cinética/. &on estavariación la presión en la entrada de la garganta disminuye lo que genera que elfluido de la formación con mayor presión ingrese a la succión de la bomba

Acámara de mezclaB efecto venturi/

Luego de efectuarse la mezcla en la cámara y de transferirse la inercia del fluidomotriz al fluido del pozo la mezcla posee alta energ!a cinética. &uando la mezclaingresa en la zona del difusor se produce una disminución en la velocidad energ!acinética/ y un aumento en la presión de descarga energ!a potencial/ losuficientemente alta como para levantar los fluidos a superficie por esta razón enel bombeo 'idráulico tipo jet solo se usa el sistema abierto de fluido motriz.

El área de la boquilla y garganta proporcionan la relación del fluido motriz a fluido

producido Arelación entre la presión de descarga y la taza de flujo a esa presión dedescargaB. 3e puede recuperar fácilmente la bomba por circulación para cambiosde boquilla y garganta si la selección es equivocada o en casos donde cambianlas caracter!sticas del pozo



;recuentemente el comportamiento de la bomba jet cuenta con mejor eficienciacon presionesde entrada a labomba mayores)HHpsi por mil

pies delevantamientobajas presiones

de entrada a la bomba incrementan la relación de fluido motriz requerido paraproducir. Jay instalaciones de que circulan >HHbpd de fluido motriz para producir 9Hbpd con presión de entrada a la bomba menor a +Hpsi pero son pozos de altadesviación o fluidos muy corrosivos.

BO-UI!!AS Y 3AR3ANTAS DE !A BOBA *ET

Las bombas jet pueden ser equipadas con boquillas entre H.H9B a H.>B y gargantascon diámetros entre H.:B y ).HB aunque los diámetros más (tiles están entre H.) aH.+B de boquilla y de H.)9 a H.>B de garganta debido al nivel de levantamientorequerido y la capacidad de flujo de tuber!as comunes en la industria.

0oquillas de mayor diámetro proveen mayor potencia para producir mayorescaudales o proveer mayor levantamiento para pozos profundos si la boquilla nobrinda suficiente energ!a con la máxima capacidad de presión del sistema depotencia de superficie se requiere seleccionar una boquilla mas grande.

-na relación donde la boquilla toma el :9 del espacio de la gargantaproporciona una relación de fluido motriz a fluido producido eficiente que sirvepara producir pozos profundos o yacimientos de baja presión.

-na combinación de boquilla que solo toma el )9 del área de la gargantanormalmente requiere presiones más altas y se utiliza en pozos someros o de altapresión de fondo

Co existe estándar para nombra la combinación de boquilla garganta entrefabricantes pero el efecto es el mismo donde el área de la boquilla esta dentro del)9 y el :9 del área de la garganta y el mas com(n es el ?H. Por ejemplo

utilizando el fabricante # Cational =ilell/ la boquilla : combinada con garganta :proporciona una combinación llamada :^ que tiene una relación de área de lagarganta de H.+: +:/ si la misma boquilla : se combina con la garganta * lacombinación se llama :b con relación de áreas de H.,** si la boquilla : secombina con la garganta @ la combinación se llama :5 con una relación de áreasde de H.?:+.



CA)ITACI(N DE !A BOBA *ET

La velocidad del fluido del pozo tiene que acelerar entre ,HH y +HH pies por segundo para entrar a la garganta. La presión estática del fluido cae 'asta llegar ala presión de vapor del fluido a altas velocidades en estas condiciones seproducen las burbujas de vapor en la bomba y cuando éstas son arrastradas azona de mayor presión se produce un colapso instantáneo de las mismas con loque el fluido circundante tiende a llenar rápidamente el vac!o creado c'ocando conla garganta esto forman 'endiduras en las superficies lim!trofes o cavidades bajasde vapor cavitación/ con rápido deterioro como resultado.



BOBA *ET C!AJ CON)ENCIONA!

En pozos con tuber!a de revestimiento casing/deteriorado es recomendable utilizar solamente este tipo de bomba debido a que la

presión de retorno por el espacio anular esbaja. 3e utiliza com(nmente para la produccióncontinua de los pozos y para pruebas deproducción. 3e desplaza y se recupera'idráulicamente. La 0omba 7et &la_&onvencional se aloja en una camisadeslizable o en una cavidad.

BOBA *ET C!AJ RE)ERSA



Sm&r# *e# Cl&KJ

La bomba 7et &la_ 3mart se utiliza en pozosexploratorios de desarrollo o producción para pruebas yevaluaciones de pozos. Este tipo de bomba está

incorporada con una válvula especial de cierre en fondo ysensores electrónicos. La válvula de cierre reduce elefecto de almacenamiento ellbore storage/ optimizandolas pruebas de restauración de presión 0uild -p/. Lossensores electrónicos registran de manera precisa loscambios de presión y temperatura en el fondo durante laejecución de diferentes pruebas de presión permiterealizar m(ltiples flujos y cierres del pozo. Dambién sepueden alojar muestreadores para realizar datos P4Déstas caracter!sticas permiten reducir el tiempo y minimizar

costos en una sola operación.

4entajas

• 3u válvula de cierre optimiza las pruebas derestauración de presión minimizando el tiempo dealmacenamiento en el fondo del pozo.

• 3on construidas en acero de alta calidad contratamiento térmico lo cual prolonga su vida (til enambientes severos.

• #plicable en pozos exploratorios de desarrollo oproducción.

• %ebido a su metalurgia es usada para larecuperación de ácidos y solventes ideal para lalimpieza en pozos arenados.



REPRESENTACI(N ATE'TICA TIPO *ET

Nomencl&#ur&

• Pn L Presión en el orificio (no44le press're)

• P$ L Presión de succión de bomba (p'mp s'ction press're)

• Pd L Presión de descarga de bomba (P'mp disc#ar!e press're)

• -n L &audal de inyección (PoFer &l'id)

• -$ L &audal de succión (Prod'ced &l'id)

• -d L &audal de descarga Rs[Rn /

• An L #rea del orificio (no44le section)

• A# L #rea de la garganta t'roat section)

• A$ L #rea de succión #t6#n/

&onsiderando ecuaciones de conservación de energ!a e inercia para flujo por laboquilla pasajes de succión garganta y difusor la siguiente ecuación estima elflujo por una boquilla.

• &audal en la boquilla

• &audal de succión

• &audal de descarga

• 4elocidad en la garganta



• 2gual se presentan relaciones geométricas y condiciones de operación en

formulas adimensional para poder utilizar las graficas de comportamiento deuna combinación de boquilla y garganta adimensional. Felación adimensionalde área.

• Perdidas de presión

Las pérdidas en el levantamiento asociadas son proporcionales al cuadrado de ladiferencia de las velocidades a los flujos que se mezclan. Entonces la perdida deenerg!a en función del tiempo en la zona de la mezcla o AgargantaB se expresacomo$

L U Rn \ `fm \4n64t/O,g [ Rs\Im\4s64t/O,g

• Presión de descarga

La energ!a suplida a en la descarga A0oquillaB En/ por unidad de tiempo seexpresa como$

%onde$

Jn U &apacidad Levantamiento del fluido motriz en pies.Jd U &apacidad Levantamiento del fluido en la descarga en pies.`mU Iravedad Especifica de la mezcla del fluido motriz en LpcOPie

• Fazón adimensional de flujo másico

• Felación de levantamiento$ La Felación de Levantamiento ACB esta asociada a

las capacidades netas de cada fluido &rudo otriz y ezcla/



• La Eficiencia de una bomba 7et esta definida por una relación entre la pérdida

de potencia del fluido producido en función de las perdidas de potencia delfluido motriz Ef/

• rea m!nima para evitar la cavitación$

• . &urvas de comportamiento adimensional para bombas jet

La figura muestra un conjunto de curvas de comportamiento adimensional pararazones de áreas t!picas de boquillas y garganta de H.9 H.?H H.+H H.,9 H.,H yH.)9 el fluido motriz y fluido producido son de igual densidad y se utilizó H.H+como coeficiente de perdida de boquilla 8n y H., como coeficiente de pérdida en lagarganta y difusor 8td

Las respectivas eficiencias están asociadas al valor de ;lujo asico/ y siempre

usan los coeficientes encontrados por =Z0rien y Iosline esto es$

• 8n U H)9 0oquilla/

• 8s U HH 3uccion/

• 8t U H,: Dobera/

• 8dU)H%ifuso/



Las ecuaciones matemáticas presentadas anteriormente son para l!quidos peroen ciertas ocasiones el gas esta presente en los pozos afectando elcomportamiento de las bombas.

• &unning'am encontró que si se a1ade el volumen del gas libre al volumen del

l!quido como si se tratase de l!quido el comportamiento de las bombas siguebastante bien las curvas estándar.

• 3tanding proporcionó una correlación para varias condiciones de pozo

• #demás es necesario a1adir un área adicional para que pase el gas por elespacio anular de la garganta$



• Entonces el área m!nima para evitar cavitación es$

E+em"lo de "rocedimien#o "&r& un di$eo de bomb& +e#

). &onstruir la curva del 2PF de la formación



). %eterminar el gradiente de presión del fluido producido succión/ y del fluidomotriz utilizando las siguientes ecuaciones$

,. %eterminar la m!nima área de succión para evitar cavitación

+. 3eleccionar de los fabricantes una boquilla y garganta cuyo valor de áreaanular de la garganta sea mayor o igual al calculado en el paso + Para estecaso se elige la boquilla @ de Cational$ H.H)>*B con boquilla @ y garganta @ seconsigue una relación de área de$ H.H)H+OH.H,@)/UH.?



?. Escoger un valor para la presión superficial de inyección.

-sualmente se escogen valores entre ,HHH y ?HHH psi" para pozos profundos seusan valores más altos como de ,9HHpsi.

9. &alcular la presión y el caudal de la boquilla

Para el fluido motriz se considera flujo monofásico y se procede iterativamenteentre presión y caudal

>. %eterminar la propiedades de mezcla de fluidos

• &audal de descarga$

• &orte de agua de la descarga$

• I=F de la descarga$



)H. 3i los valores coinciden la solución es correcta de lo contrario se deberealizar correcciones sobre la tasa de flujo de la succión o sobre la presión desuperficie.

U).H? para FUH.,9 UH.@:* del paso )H. Estos valores son diferentes por

tanto la tasa de flujo correcta es$

)). Fegresar al paso @ y empezar la iteración.

Luego de + iteraciones se consigue$

U).)H para FUH.,9 y RsU>@:0P%

),.&alcular el área de la garganta y seleccionar el tama1o correcto

-sar las tablas de tama1os de boquilla y garganta.

Escoger la garganta cuya área sea más cercana al área celulada. 3e escoge lagarganta *

)+.%eterminar el área de flujo l!mite para evitar cavitación.



)?.&alcular la potencia requerida en superficie para la bomba

3e asume un *H de eficiencia para la bomba triplex

3eleccionar una bomba triplex o multiplex con una potencia igual o mayor a lapotencia requerida.

)9.

Fepetir el procedimiento para diferentes presiones y tasas de producción

antener los mismos valores de la geometr!a de la bomba.

Drazar los valores de presiones y tasa de producción a la presión constante de

inyección.

3i el punto de dise1o no no es el punto de intersección entre las curvas deentrada y salida del flujo repetir el procedimiento desde el paso + cambiando lapresión de inyección.

4entajas

• La bomba 7et no tiene partes móviles lo que significa alta duración ymenor tiempo en tareas de mantenimiento.

• Pueden ser fácilmente operadas a control remoto.

• Puede bombear todo tipo de crudos inclusive crudos pesados.

• Las bombas de subsuelo pueden ser circuladas o recuperadas'idráulicamente. Esta ventaja es muy importante por que reduce losrequerimientos de los equipos de reacondicionamiento or<over/ para 'acer el mantenimiento a los equipos de subsuelo.



• La bomba 7et es fácilmente optimizada cambiando el tama1o de la boquilla y lagarganta adicionalmente la reparación y mantenimiento se realiza en soloquince minutos.

• Puede realizar cierre en fondo para restauración de presiones.

• Los memory gauges pueden alojarse dentro de la bomba.

• inimiza las pérdidas de presión por fricción.

• Por el dise1o su eficiencia supera a las existentes.

• %ebido a su metalurgia es utilizada para recuperación de ácidos o solventes.

• 2deal para 'acer limpieza en pozos arenados.

• Drabaja en pozos direccionales 'orizontales o verticales.

• Puede generar diferenciales de presión en la formación sin necesidad de'acer cambio de bomba.

• =btención inmediata de los datos del yacimiento como el 2P presión dereservorio y presión de fondo fluyente.

• Puede alojarse en camisas de circulación cavidades coiled tubing o mandrilesde gas lift.

• #plicable en pozos exploratorios de desarrollo o producción.

• apropiadas para zonas urbanas o cerca de zonas urbanas plataformas costaafuera y zonas ambientalmente sensibles.

• Puede manejar fluidos contaminados con &=, 3=, gas y arena.

• Los costos operativos son bajos

%esventajas

• La bomba jet requiere de alta potencia

• %ebe sumergirse en aproximadamente un )9 para desempe1arsecorrectamente

• En pozos donde se tiene un alto corte de agua se requiere inyectar qu!micos

para reducir emulsiones producida por la bomba jet en los tanques dealmacenamiento.



PROB!EAS OPERATI)OS

&osto inicial alto. Las instalaciones de superficie presentan mayor riesgo por la presencia de

altas presiones.

#ltos costos en la reparación del equipo. Co es recomendable en pozos de alto FIP. Problemas de corrosión. El dise1o es complejo. &uando 'ay bajas presiones a la entrada de la bomba esta tiende a la

cavitación lo que indica que cuando un l!quido fluye a través de una regióndonde la presión es menor que su presión de vapor el l!quido 'ierve yforma burbujas de vapor. Estas burbujas son transportadas por el l!quido'asta llegar a una región presión donde el vapor regresa al estado l!quidode manera s(bita MaplastándoseM bruscamente las burbujas.

El fluido motriz requiere limpieza cuando se utilizan los fluidos de la

formación.



E*EP!O DE BOBEO HIDRAU!ICO EN CO!OBIA

CAPO 3UARI!A-UE1 es un campo ubicado en la cuenca de los llanos=rientales de las compa1!as Ecopetrol y Perenco operado por la compa1!a

Perenco &olombia Limited en el &asanare que a la fec'a Enero de ,H)) produce,.,,+ 0P%& y tiene una producción ;iscalizada de HH)P&P%& posee un pozomuy sobresaliente con que después de su flujo natural está produciendo mediante0ombeo 'idráulico con las siguientes caracter!sticas$PO,O 3UARI!A-UE M1Iuarilaque 9 es un pozo actualmente en producción con bombeo 'idráulico quetiene las siguientes especificaciones$

Levantamiento artificial 0ombeo JidráulicoDipo 7et =2J0omba jet C&P& ,.H ,.HB 4

&orte de agua *+92P ?9)Pi ,>?H psiP;F ,:HH 0P%Potencia )?H JP=ptimización ,HH? 6,HH9=bjetivo =ptimización 2ncrementar en m!nimo ,H bls netos de

crudo es decir +HH 0;P% mediante labomba jet Ce &oleman

&riterios de selección para la=ptimización

Producción actual con m!nima potenciamenor presión y caudal/.

Presiones y &audales dentro del rangode operación de los equipos desuperficie.

Producción objetivo pueda ser obtenidacon la configuración seleccionada

Fesultados después de )9 d!as deprueba$

PiU ,+>H psiP;FU +H*H 0;P%JJPU )+: JPProducción +>+H 0;P%

G&U*, GJPU )HH psi



CONC!USIONES

• E st e s is te ma e s i de al e n p oz o s d es vi ad o s p r ac t i co e n

po zo s ve rt ic al es y en localizaciones inaccesibles para ratas yprofundidades que lo justifiquen.

• El equ ipo se puede u ti l i za r con ve nta ja s en po zospro fu ndos y a(n en po zos superficiales con grandes ratas.

• Deó ri ca me nte e l b om be o ' id rá ul ic o ap ar ec e c om o las ol uc ió n a t od o t ip o d e p ro du cc ió n a rt if ic ia l d e p oz ospe tro le ros . 3 in embarg o fac to res p rá ct i cos comocontaminantes en el aceite arena agua y sólidos en suspensión

depositación de parafinas en las tuber!as y en general el excesivo costode tratamiento particularmente cuando la producción posee alto corte deagua 'acen que su atractivo sea menor.

• Probablemente el factor más importante que gobierna el éxito y laeconom!a de las operaciones en bombeo 'idráulico es una buenacalidad del fluido motriz. #ntes de arrancar un sistema 'idráulico esconveniente circular suficiente fluido a través de todo el circuito con el fin deasegurar la limpieza de todo el equipo y evitar da1os causados por escoriade soldadura o part!culas u objetos extra1os dentro de la tuber!a.

• El sistema de bombeo 'idráulico de tipo pistón es una opción eficiente parala producción en yacimientos bajo las condiciones especificadasanteriormente con la posibilidad de mantenimientos reducidos control deproducción desde superficie y producción de gas.

• El bombeo de tipo pistón 'a entrado en desuso por la complejidad delmecanismo interno y la imposibilidad de llevar a cabo un mantenimiento insitu junto con las eficiencias comparadas de otros mecanismos yaexistentes.



BIB!IO3RAFA

0EFC#L ar!a &ristina" I=C#LE Luis #lberto" F-E%# I-E4#F# #rmando. E3D-%2= Y #CL2323 %EL &=P=FD#2ECD= %EL 323DE#

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