CAPÍTULO XI - SISTEMAS DE EXTRACCIÓN

XI-I) Clasificación de los sistemas No se puede generalizar las bondades o defectos de un sistema u otro, lo que sí se debe hacer es estudiar y sacar conclusiones de los estudios comparativos que se realicen frente a cada situación particular que se presenta en los pozos y los yacimientos. Pueden darse infinidad de casos y variables que se presenten cuando se tenga que seleccionar el sistema de extracción, pero siempre la selección más adecuada se dará si se comienza el análisis por tener en cuenta el tipo de yacimiento, el tipo de drenaje y el comportamiento futuro del mismo; para luego, aplicando un criterio técnico y económico, analizar las ventajas comparativas que puedan encontrarse en uno sobre otro dentro de los factores que conforman el entorno operativo; lugares geográficos y topografía; sistemas de oleoductos; personal especializado que pueda ser requerido; necesidad de capacitación; servicios de apoyo; mantenimiento; disponibilidad de repuestos y servicios; dimensiones del yacimiento; etc. Es decir, la eficiencia de la inversión y los costos de operación de un sistema dependerán de cómo se hayan manejado los agentes anteriormente mencionados y consecuentemente, se llegará al mejor valor económico cuando se analicen todos los factores que tienen que ver con la realización de una inversión productiva en forma conjunta y programada. Pudo haberse elegido un diseño muy económico de un pozo pero no poder efectuar una extracción eficiente, lo cual conspirará contra la rentabilidad del proyecto. En el cuadro XI-1 se puede observar una clasificación de distintos sistemas artificiales de extracción en función de la forma en que se utiliza la energía aplicada en la extracción. También se observa que, algunas condiciones de operación como el caudal y la profundidad de extracción, pueden recomendar la aplicación de determinado sistema.

CUADRO XI-1: CLASIFICACIÓN Y APLICACIÓN GENERAL DE DISTINTOS SISTEMASSegún la forma de utilizar la energía mecánicos hidráulicos electrosum. neumáticosSegún la capacidad de extracción

bajos caudales X X X(menos 120 M3/día)

altos caudales X X XSegún la profundidad de extracción

menos de 3000 m X X X Xintermedios X X

más de 4.000 m X X

Capítulo XI - 1

XI-II) Descripción general de diferentes sistemas Dentro de los llamados Sistemas Mecánicos se incluye al tradicional y muy conocido “bombeo mecánico alternativo” y a algunos otros, tal como el bombeo rotativo o PCP. El sistema conocido como “plunger-lift es en realidad una variante que en la clasificación se incluye dentro de los Sistemas Neumáticos. A continuación se incluye una descripción general de los sistemas más utilizados.

XI-II-I) Bombeo mecánico alternativo Tal como se pudo observar durante el desarrollo del presente manual, este sistema consta de una bomba mecánica de profundidad, con un tubo fijo, un pistón que se mueve por dentro del tubo y una serie de válvulas que abren y cierran según el ciclo de bombeo. Esta bomba es movida desde la superficie por una columna de barras de acero (barras de bombeo), y todo el conjunto (bomba y barras de bombeo) se ubican en el pozo dentro de una cañería de bombeo (tubing) por donde circula hacia arriba el fluido impulsado por la bomba. En superficie se dispone de un equipo de bombeo (AIB) que es el encargado de suministrar a las barras de bombeo el movimiento alternativo rectilíneo que debe ser transmitido a la bomba de profundidad. El sistema se completa con el suministro de energía, que se realiza a través de un motor, eléctrico o a explosión, que acciona al equipo de bombeo.

XI-II-II) Bombeo mecánico por rotación (P C P, o bombas de cavidad progresiva) La movilización del fluido del pozo se produce por el accionar de un elemento que gira, construido en acero (rotor), que está alojado en un compartimiento que se mantiene fijo, elástico, de un material similar a la goma, (estator), de tal manera que al girar el rotor dentro del estator, se impulsan los fluidos hacia la superficie. En la figura XI-1 se observan distintos rotores y estatores de estos equipos. ElenfijElelde

Fig. N° XI-1

estator es bajado junto con la columna de caños de bombeo (tubing), roscado en el extremo de la misma y ubicado en el pozo a la profundidad ada. rotor es bajado con una columna de barras de bombeo igual a las utilizadas en bombeo alternativo, enroscado en su extremo, de manera de ubicarlo dentro l estator.

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La rotación es imprimida desde superficie, por un motor eléctrico o a explosión, conectado a un cabezal de soporte de las barras y que contiene una caja reductora de velocidad, de manera de generar un movimiento de rotación continuo, el que es transmitido al rotor por intermedio de las varillas. En las figuras XI-2a y 2b diferentes tipos de equipamiento de superficie, donde se aprecia el motor eléctrico que mueve al eje y distintos cabezales de soporte de la columna de barras.

Fig. N° XI-2ª y 2b

XI-II-III) Bombeo hidráulico La bomba de profundidad es de tipo mecánica, alternativa, pero no es movida por una columna de barras desde superficie, sino que la mueve un líquido a presión que circula a través de la bomba. La bomba consta de dos partes, un “pistón motriz” y un “pistón productor” conectados entre sí. Desde superficie se inyecta un líquido a presión (“líquido motriz”) que circula por la bomba imprimiendo al pistón motriz un movimiento alternativo, y vuelve a superficie cerrando el circuito. El pistón motriz transmite su movimiento al pistón productor, que es el encargado de impulsar el fluido del pozo a superficie, a través de la cañería de bombeo (tubing). Por lo tanto, dentro del pozo solamente se tiene la cañería de bombeo (tubing) y la bomba de profundidad, la que se envía por dentro de los tubing, sin necesidad de cables ni de barras de bombeo. La instalación de superficie es más complicada pues requiere todo un sistema de potencia y bombeo para impulsar el fluido motriz hacia los pozos (generalmente una estación de bombeo atiende varios pozos). Además es necesario un sistema de separación, limpieza y preparación del fluido motriz, (generalmente se utiliza petróleo), el que debe estar sin agua ni sólidos para proteger el sistema motor de la bomba de profundidad.

XI-II-IV) Bombeo electrosumergido centrífugo Este sistema de bombeo se denomina también electrocentrífugo. La bomba de profundidad no es mecánica, alternativa, sino centrífuga de paletas, montadas axialmente en un eje vertical, el que está unido directamente a un motor eléctrico que lo impulsa, de manera que ambos elementos, bomba y motor, están colocados dentro del pozo sumergidos en el líquido a extraer. Este motor está conectado a una red eléctrica de superficie a través de un cable,

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especialmente diseñado como para bajarlo al pozo colocado por fuera de los tubing, engrampados al mismo. El conjunto motor-bomba se enrosca al extremo de la cañería de bombeo (tubing), y se baja a la profundidad deseada, mientras se va “sujetando” el cable a cada uno de los tubing que se van bajando. En superficie solo se requiere el puente de boca de pozo, los tableros eléctricos para control del sistema y generalmente un transformador de tensión, según el sistema eléctrico que se utilice en la zona. Ver figura XI-3, donde se presenta un esquema de este sistema. Este sistema de bombeo se ha desarrollado con el advenimiento e incremento de la recuperación asistida y por la necesidad de la extracción de grandes volúmenes.

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Fig. N° XI-3

I-II-V) Bombeo neumático, “Gas Lift” e trata de impulsar al fluido del pozo hacia la superficie utilizando una orriente de gas que se inyecta al interior del tubing en determinadas rofundidades. Esta corriente de gas “aliviana” la columna de petróleo y produce l efecto de una surgencia, que no es natural ya que dicho gas se inyecta y se

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suministra desde superficie utilizando compresores o disponiendo de suficiente presión del mismo. La cañería de bombeo se baja, intercalando a profundidades estipuladas, unos niples que tienen alojamientos para colocar unas válvulas especiales, que controlarán la presión y el caudal del gas que ingresará al interior del tubing desde el espacio anular. Una vez en el interior de la cañería, el gas tenderá a ir hacia superficie, arrastrando el fluido que produce el pozo. En superficie se debe disponer de equipos de control de surgencia, de equipos separadores gas-petróleo, y de un sistema de preparación y compresión del gas a ser inyectado a los pozos.

XI-II-VI) Bombeo neumático, por diferencial de presión “Plunger lift”

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Fig. N° XI-4

s aplicable a pozos de baja o muy baja producción con relaciones de gas etróleo relativamente altas y/o muy rápida recuperación de presión. o tiene bomba de profundidad. La elevación del fluido se produce impulsado or un pistón de forma especial (figuraXI-4) que viaja por el interior de la olumna de caños de bombeo. Cuando lo hace hacia la superficie, “empuja” el luido producido por el pozo que se encuentra dentro del tubing.

l llegar a superficie, hace tope en un sistema especial que se instala en la boca el pozo para recibir dicho pistón, regular estos ciclos y permitir que descienda espués de cierto tiempo.. Al caer por su propio peso, hace tope sobre un nclaje ubicado a determinada profundidad. Después de un tiempo, durante el ual ingresa al tubing el fluido producido por el pozo , el pistón es nuevamente mpulsado hacia arriba por la presión acumulada por debajo de él y se repite el iclo productivo. a energía que impulsa al pistón hacia arriba es suministrada por gas del propio ozo. Es un sistema simple, que dentro del pozo solamente tiene la columna de ubing, con un anclaje de fondo y el pistón flexible. En superficie solamente se ebe contar con un pequeño cabezal para colocar el pescador del pistón, y un istema de regulación y control de tiempos y regulación de presión de trabajo. Figura XI-5)

Capítulo XI - 5

XI

XI· Muinpopula in· Prlimpeco

XI· Nopofleacfa·

-III) Ventajas y desventajas de diferentes sistemas

-III-I) Bombeo Mecánico Ventajas

y generalizado, (80/90% de aplicación en el mundo); diseño simple; se tercambian las bombas a bajo costo; fácil manejo y muy conocido; aplicable en zos de diámetro reducido; aplicable a pozos de baja presión de formación; se ede medir los niveles y captar el gas; se adapta fácilmente a la declinación de producción; puede usar cualquier tipo de energía para el accionamiento; muy

sertado en el mercado; muy desarrollado sus elementos. Desventajas:

oblemas en pozos desviados; problemas con petróleos con muchos sólidos; itado en profundidad; es pesado y voluminoso para off shore; problemas con

tróleos con parafinas y muy viscosos; limitado para altos caudales; problemas n alta relación gas-petróleo

-III-II) Bombeo Hidráulico Ventajas

está limitado por la profundidad ni por altos caudales; sin problemas en zos desviados; el accionamiento puede centralizarse y colocarse a distancia; xible y se adapta a declinaciones; puede usar gas o electricidad para cionarlo; aplicable en off shore; buen desempeño con petróleos viscosos; cilidad para realizar tratamientos en profundidad.

Desventajas

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Alta inversión inicial; usa petróleo como líquido motriz; usa el sistema bajo altas presiones; mayores riesgos de incendios; necesidad de tratamiento para el líquido motriz; requieren mayor cantidad de elementos como equipamiento del pozo; bombas de profundidad complejas y de mantenimiento muy caro; requiere personal más capacitado; complicado para el control operativo del sistema y de la producción; interferencias en el bombeo por el gas del pozo.

XI-III-III) Bombeo electrosumergible · Ventajas Muy eficiente en caudales altos y puede extraer caudales extremadamente altos; fácilmente operable; puede registrar presión de fondo; sin problemas en pozos desviados; aplicable en off shore, bajo costo para altos caudales. · Desventajas Requiere energía eléctrica con alto voltaje; no es aplicable a bajos caudales; no se adaptan fácilmente a las declinaciones de producción, no es versátil ni flexible; a mucha profundidad se hace muy caro por la influencia del cable especial; el gas y los sólidos producen desgastes prematuros en la bomba; limitaciones por el diámetro del casing; mantenimiento caro de los elementos bomba y motor, intervenciones con pulling muy largas.

XI-III-IV) Bombeo neumático (gas lift) · Ventajas Maneja grandes volúmenes sin problemas; menos afectado por los sólidos en el petróleo; flexible para las declinaciones; variaciones hacia el plunger-lift que es ideal para bajos caudales; no tiene problemas con alta relación gas-petróleo; no presenta problemas en pozos desviados; es aplicable en off shore, prácticamente no requiere mantenimiento; utiliza energía propia del reservorio. · Desventajas El gas no siempre está disponible; dificultades con emulsiones y altas viscosidades; necesidades de instalaciones en superficie para manejar el gas; algunos requieren inyección de gas de superficie; el casing debe soportar presiones; riesgo en superficie por el gas a alta presión.

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