TECNOLOGIA MANEJO PETROLEO Y GAS EN SUPERFICES ASIGNATURA BOMBEO Y COMPRESION

SISTEMAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL

BOMBEO HIDRAHULICO

ARLEY GONZALEZ CALDERON

DIEGO GALVIS

OSCAR GARCIA

UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER

TECNOLOGIA MANEJO PETROLEO Y GAS EN SUPERFICES

ASIGNATURA BOMBEO Y COMPRESION

BUCARMANGA  

20126

BOMBEO HIDRAHULICO

1. INTRODUCCIÓN

El principio fundamental aplicado para bombeo hidráulico en subsuelo es la “Ley de Pascal”, la misma que fue enunciada por primera vez por Blas Pascal en el año 1653. La Ley de Pascal explica que: “En cualquier punto en el interior de un líquido en reposo la presión es la misma en todas las direcciones”3 . La aplicación de este principio permite trasmitir presión desde un lugar centralizado o individual en la superficie a través de una tubería llena de líquido, hasta cualquier número de puntos (pozos petroleros). El líquido a presión en estas líneas de fluido motriz se dirige hacia una tubería pozo abajo, haciendo funcionar la bomba hidráulica mecánicamente acoplada a una camisa. La figura 2.2 ilustra esquemáticamente los componentes en superficie y en el subsuelo de un sistema típico de bombeo hidráulico.

Ley de Pascal, 1653. De Azevedo J., Acosta G. Manual de Hidráulica

COMPONENTES DEL SISTEMA DE BOMBEO HIDRÁÚLICO

[pic 1]

Los sistemas de bombeo hidráulico para levantamiento artificial consisten de un fluido hidráulico, pudiendo ser este petróleo o agua en la superficie (fluido motriz), una unidad de potencia en superficie para manejar alta presión que permite inyectar el fluido motriz al fondo del pozo y una unidad de bombeo en el fondo del pozo (tipo pistón o tipo jet) operada por el fluido motriz inyectado a alta presión. La unidad de fondo actúa como un transformador para convertir la energía del fluido motriz a energía potencial o presión en los fluidos producidos, permitiendo que tanto el fluido motriz y el fluido producido fluyan hacia la superficie después de pasar a través de la unidad de fondo. El bombeo hidráulico se clasifica en tipo pistón y jet.

Bombeo hidráulico tipo pistón En el bombeo hidráulico tipo pistón, el proceso de generación y transmisión de energía se efectúa mediante un fluido conocido como “fluido motriz”, el cual es inyectado a presión al pozo por una unidad de potencia. Este proceso se basa en el principio que establece: “En cualquier punto en el interior de un líquido en reposo la presión es la misma en todas las direcciones” 4 . Es decir, que la presión proporcionada en la superficie al fluido motriz, es la misma que se aplica a los pistones de la unidad de bombeo, obligándolos a impulsar los fluidos producidos por el yacimiento hacia la superficie.

Bombeo hidráulico tipo jet El bombeo tipo jet, es un sistema especial de bombeo hidráulico, a diferencia del tipo pistón, no ocupa partes móviles, y el bombeo se realiza por medio de transferencia de energía entre el fluido motriz y los fluidos producidos. El fluido motriz entra por la parte superior de la bomba y pasa a través de la tobera, que descarga un chorro en la garganta de entrada de los fluidos del pozo, la cual tiene comunicación con la formación. En la garganta cuyo diámetro es mayor al de la tobera, se mezclan los fluidos producidos y el fluido motriz. Al mismo tiempo que se efectúa la mezcla, el fluido motriz pierde energía que es ganada por los fluidos del pozo. Después, la mezcla pasa al difusor, que es la última sección de trabajo, en donde la energía que en su mayor parte es conservada en forma de velocidad se convierte en presión estática; cuando esta presión es mayor que la ejercida por la columna de fluidos en el espacio anular, se establece el flujo hacia la superficie

EQUIPO DE SUPERFICIE

Tanques de almacenamiento de fluido motriz El tanque de almacenamiento es el tanque en el cual se almacena el fluido motriz que se inyecta al pozo, este recipiente debe ofrecer amplia capacidad de almacenamiento para el fluido motriz y adicional debe proporcionar: · Suficiente caída de presión para brindar una presión adecuada a la succión de la bomba de fluido motriz, el uso de un tanque de 24’ usualmente cubre este propósito. · Dos salidas para cada bomba de fluido (normal y emergencia) · Bota de gas para eliminar el gas del fluido entrante. · Fondo cónico para facilitar el drenaje eficiente del agua y la acumulación de materiales insolubles

El fluido motriz que se utiliza para el sistema de bombeo hidráulico debe garantizar un funcionamiento eficiente de la bomba, elevación de la presión de descarga de la bomba de fondo y mejorar la productividad, por lo que la calidad del fluido motriz es de gran importancia, este fluido puede ser petróleo crudo producido o agua tratada. Entre las características principales de esos fluidos se puede mencionar: Características del petróleo: · Tiene lubricidad natural que no tiene el agua · Es un fluido compresible · Existe peligro de incendio Características del agua: · Se usan en ambientes ecológicamente difíciles, o que sufrirían un gran impacto en caso de desastre, por ejemplo una zona de alta biodiversidad o cerca de una ciudad o poblado.

Bombas booster La función principal de la bomba booster es proporcionar la energía necesaria para succionar y transportar el fluido motriz desde el tanque de almacenamiento de fluido motriz hasta la entrada de la bomba de alta potencia (tríplex o quíntuplex) enviando el fluido con la presión necesaria (5 - 30 psi aproximadamente) para su correcto funcionamiento.

Bombas de alta potencia La potencia que requiere el sistema para la inyección del fluido motriz es proporcionada por una unidad constituida por una bomba reciprocante del tipo tríplex vertical o una bomba HPS, las cuales pueden ser accionadas por un motor eléctrico o de combustión interna. La bomba de alta potencia de fluido motriz en superficie alimenta el fluido presurizado hasta la bomba hidráulica en el subsuelo (jet o pistón). Trabaja con presiones de entrada de 5 – 30 psi y de salida de 3.600 – 4.000 psi dependiendo del tipo de bomba con la que se encuentre trabajando. 2.2.2.4 Tuberías El fluido al realizar su recorrido no siempre se encuentra a un mismo caudal o presión constante, por ello se utilizan dos tipos de tubería en toda la instalación de superficie. 2.2.2.4.1 Tubería de alta presión Soporta hasta una presión de 5.000 psi, se utiliza para transportar el fluido de inyección desde la planta hasta el cabezal del pozo; la sarta de tubería que se utiliza en la completación definitiva es también de alta presión. EP PETROECUADOR en sus operaciones en el Distrito Amazónico utiliza tuberías de alta presión con cédulas 20, 30, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160.

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