7/18/2019 Metodos de Levantamiento Artificial

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Tema "# Tipos de $ombeos

LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL DE LA PRODUCCIN

Los pozos productores se clasifican normalmente por el tipo de mecanismo usado para

subir los fluidos producidos en el fondo hasta la superficie. Para el caso de lquidos este

mecanismo puede ser flujo natural (surgencia), o cualquier tipo de levantamiento artificial

(sistemas de bombeo). Para los pozos de gas es siempre flujo natural

Cuando un pozo se abre para la produccin, el petrleo entra en el anular en virtud de la

diferencia de presin entre el anular ! el reservorio. Como la presin se reduce, el gas en

solucin trata de e"pandirse ! las burbujas comienzan a subir a trav#s del lquido, alivianando

la columna de lquido, lo cual, unido a la presin del reservorio, permite en muchos casos queel fluido flu!a naturalmente. $%s tarde, a medida que la presin decae, se necesitar% una

fuente e"terna de energa que a!ude a mantener la productividad.&

Los tipos de levantamiento artificial se usan cuando las presiones del reservorio han

disminuido de suerte que el lquido llega bien al anular, pero no tiene la fuerza para llegar a la

superficie.

Los principales tipos son'

as lift, continuo o intermitente.

Plunger lift ombeo por varillas

ombeo hidr%ulico o neum%tico, con sus bombas

ombas rotativas de desplazamiento positivo

ombas electrosumergibles.

Gas lift#

*e usa en pozos con mu! poca presin o poco gas en solucin. +unque ha! muchos

modos de realizar esta aplicacin, consiste esencialmente en tomar gas de una fuente e" &

terna e in!ectarlo dentro de la columna para alivianar su peso, permitiendo que las burbujasde gas a!uden en el proceso de ascensin.

La operacin consiste en in!ectar gas a alta presin en el espacio entre el casing ! el

tubing, el cual entra al tubing por medio de unas v%lvulas que se abren cuando se alcanza una

determinada presin, relacionada con la profundidad a la cual se encuentran.

La entrada sbita de ese gas a alta presin provoca un desplazamiento hacia arriba del

colchn de lquido. -l fludo producido se compone ahora de gas ! de petrleo, por lo cual

ha! que separarlos en superficie ! volver a comprimir el gas para rein!ectarlo nuevamente.&

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Figura 2.1: Esquema de funcionamiento del gas lift

-ste tipo de levantamiento puede ser continuo o intermitente. -n el gas lift intermitente,la in!eccin se termina peridicamente, permitiendo que el fluido entre al pozo hasta alcanzar

determinados niveles por encima de la v%lvula de gas lift ubicada m%s hacia el fondo. -ste

tipo de instalaciones puede ser mu! eficiente si est% bien dise0ado, ! puede usarse para

producir pozos con presiones de fondo mu! bajas. +unque es relativamente simple de operar,

debe haber disponible una fuente de gas de alta presin. *i no la ha!, los costos de compresin

aumentan los gastos de la instalacin

Plunger lift#

-s particularmente aplicable en pozos de petrleo con relaciones gas&lquido mu! altas,

o en pozos de gas con presiones de fondo mu! bajas ! baja productividad. -l sistema constade un plunger o pistn que sube ! baja por dentro del tubing. 1nternamente el plunger tiene

una v%lvula de desvo que se abre cuando golpea el tope del tubing ! se cierra cuando golpea

el fondo. -l ajuste del plunger con el tubing reduce el resbalamiento del lquido hacia el gas

que est% impulsando su ascenso.

-l golpe del plunger contra el fondo gasifica la columna de lquido ! permite que ha!a

una diferencia de presin que hace fluir los lquidos desde la formacin hacia el pozo, ! desde

el fondo del pozo hacia arriba. -stos sistemas son operados autom%ticamente, o con

controladores de presin pero no son apropiados para pozos de gran volumen.

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Bo!eo "or #arillas#

Figura 2.2: Bomba de tubing

-s con lejos la forma m%s e"tendida de levantamiento artificial. Los componentes

b%sicos son' la bomba de profundidad, las varillas de bombeo que son las que llevan la

potencia desde la superficie hasta la bomba, ! la unidad de bombeo en superficie, que pro&

vee la potencia a las varillas en forma de un movimiento reciprocante.

Operacin:3na bomba de profundidad, simplificada, consiste en un v%stago que se mueve

hacia arriba ! hacia abajo en un barril estrechamente ajustado. -l v%stago contiene una v%lvu&

la de control que permite al fluido fluir hacia arriba pero no hacia abajo. -n el fondo delbarril ha! otra v%lvula que se llama v%lvula de pie. +l comenzar a funcionar el v%stago est%

quieto al fondo de la carrera. La v%lvula viajera ! la v%lvula de pie est%n cerradas.

+ medida que la bomba sube se produce una suerte de vaco que hace abrir la v%lvula de

pie por la cual comienza a ingresar el fluido hasta una determinada capacidad, en donde el

peso del mismo hace cerrar la v%lvula viajera. -ntonces comienza a bajar el v%stago de la

bomba lo cual hace abrir la v%lvula viajera que permite al fluido salir hacia arriba ! ser arras&

trado en la carrera ascendente del v%stago.

ombas b%sicas' la de tubing ! la insertable. La primera es una bomba que est% en el mismo

tubing, es decir, el barril de la bomba es el mismo tubing. La segunda, como su nombre lo

indica, es insertable, es decir, funciona insertada en las varillas, dentro del tubing, por lo cual

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es preferida en caso de pozos profundos, por la facilidad de sacarla ! cambiarla en caso

necesario.

3nidades de bombeo en superficie' *on las que proveen la potencia para que las varillas se

muevan bajando en el pozo ! subiendo con el lquido, convirtiendo el movimiento rotativo de

un motor en uno reciprocante o alternativo de desplazamiento de las varillas. -stas unidades,

de diferentes tama0os, constan de varios elementos. La velocidad de rotacin bastante alta del

conductor primario se reduce primeramente por medio de una correa ! luego por un reductor

de engranajes, para rotar el %rbol a la cantidad deseada de carreras por minuto. La rotacin del

%rbol se convierte mediante una serie de engranajes, eslabones, etc. en movimiento lineal del

v%stago pulido.

3na parte importante del sistema son los contrapesos, que pueden ser colocados en

diferentes posiciones, ! sirven para equilibrar las cargas ! producir un funcionamiento m%s

estable. Cuando la unidad est% apropiadamente balanceada, la carga se minimiza ! se reduce

el consumo de combustible, o de potencia.

5a! varios otros tipos de unidades' las neum%ticas, las hidr%ulicas, las de carrera larga, etc. -n

todas ellas se busca lograr un mejor funcionamiento de la bomba, minimizar los costos

operativos, poder automatizar la operacin en la medida de lo posible, ! reducir el espacio.

Las bombas mec%nicas o de varillas son ampliamente usadas, por sus muchas ventajas

operativas. 6o son apropiadas para pozos profundos, ! tampoco pueden usarse en lasplataformas, debido al peso ! tama0o.

Bo!eo $i%r&uli'o o neu&ti'o( ti"o )o!e#

-s un sistema similar al bombeo mec%nico, en donde la unidad de bombeo va colocada

en el fondo del tubing de produccin. La bomba es similar a la de las varillas de bombeo.

La descarga del motor se mezcla con los fluidos que est% bombeando, los cuales son

llevados hacia arriba por el tubing de produccin. Como el cabezal hidrost%tico sobre la

bomba es la misma altura de fluido a ser bombeada, la nica potencia requerida es para

bombear los fluidos ! vencer la friccin. Cualquier gas que se produzca puede ser e"trado atrav#s del casing, pudi#ndose instalar un separador de gas por debajo de la bomba. -ste tipo

de bombeo fue introducido por la Compa0a 7obe 1nc.

8espu#s de la aparicin de estas bombas, muchas compa0as han desarrollado unidades

de bombeo hidr%ulico, con una gran variedad de dise0os. *on bombas mu! vers%tiles !

eficientes, funcionan a gas o a electricidad, pero necesitan de un circuito hidr%ulico cerrado

por razones de seguridad, lo cual es un costo adicional.

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Bo!as rotati#as %e %es"la*aiento "ositi#o

3n sistema de bombeo relativamente

nuevo en la industria petrolera lo constitu!en

las bombas de cavidad progresiva (PCP). -l

sistema consiste de un rotor construido de

acero plateado al cromo, en forma helicoidal,

que se mueve dentro de un estator de elast&

mero sint#tico con una doble h#lice interna

fija a un alojamiento de acero. La rotacin

del %rbol por medio de un motor el#ctrico en

la superficie causa que el %rbol se estire en

una cierta proporcin para mantenerse en

tensin, lo que ocasiona una cavidad que

contiene fluido, el cual puede levantarse. 3na

vez dentro de la bomba es levantado a causa

de la accin helicoidal.

Los costos de potencia son menores

que las bombas mec%nicas, puede bombear

fluidos m%s viscosos, puede manejar fluidos

arenosos ! al poseer un perfil bajo en su parte

superficial (es decir, la unidad de bombeo ensuperficie es de alrededor de un metro) lo

Figura 2.3: Bombas de cavidad progresiva hace apto para instalaciones en %reas agrcolas

! en %reas urbanas, pero no se puede instalar

en pozos de m%s de :;; metrosdebido a la resistencia a la temperatura del elastmero< su

capacidad lmite es de unos /;; barriles por da de fluido, ! no es mu! conocida dentro de la

industria.

Bo!as ele'trosuergi!les#

*e lo llama tambi#n bombeo centrfugo. -n una instalacin convencional el conjunto de

la bomba ! el motor el#ctrico se bajan al pozo sobre el tubing. La potencia se conecta por

medio de un cable adherido al tubing. -stos conjuntos e"isten en gran nmero de tama0os,

potencias ! capacidades requeridas, que van desde bombas de unos pocos hp hasta m%s de

9;; hp, para tama0os de casing entre / = pulgadas hasta >, 2?> de pulgada.

-l conjunto de fondo consta de un motor el#ctrico, una bomba centrfuga multietapa !

un arn#s para los cables. -l motor es trif%sico, debidamente protegido, ! los cables est%n espe&

cialmente dise0ados ! revestidos para aplicaciones en pozos petroleros, teniendo en cuenta los

problemas derivados de altas temperaturas.

La instalacin de superficie consiste de un cabezal que soporta la tubera ! el equipo defondo, ! provee un sello entre el tubing ! el cable< una caja de juntas que provee una cone"in

a prueba de agua entre el cable del fondo ! el de la superficie, engranajes conmutadores ! un

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transformador trif%sico. -ste engranaje es a prueba de agua, tiene un iniciador magn#tico ! un

protector de sobrecarga, elementos registradores, luces de se0al, instrumentos de controlremoto, etc.

-l bombeo electrosumergible est% indicado en los pozos con alto corte de agua ! altos

volmenes de fluido. Las bombas centrfugas manejan caudales m%s altos que las bombas

alternativas. *in embargo son m%s costosas que los sistemas convencionales para caudales

m%s bajos,

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