clase iii bombeo hidraulico tipo jet
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
BOMBEO HIDRAULICO
TIPO JET
Definición e Historia
Principio de
Funcionamiento
Equipo de Superficie
Equipo de Subsuelo
Funcionamiento
Fluido Motriz
Ventajas y Desventaj
as
DEFINICION E HISTORIA
DEFINICION BOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
El bombeo hidráulico tipo jet es un sistema artificial de producción especial que fue diseñado en remplazo del bombeo hidráulico tipo pistón, y que a diferencia del tipo pistón, no ocupa partes móviles y su acción de bombeo se realiza por medio de transferencia de energía entre el fluido motriz y los fluidos producidos mediante el efecto Venturi.
BOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
Boquilla
• El fluido motriz inyectado desde la superficie al pasar por la boquilla que tiene un área reducida, transforma el flujo de alta presión y baja velocidad en un flujo de alta velocidad y baja presión (de energía potencial a cinética).
Garganta y Boquilla
• El área de la boquilla y garganta proporcionan la relación del fluido motriz a fluido producido relación entre la presión de descarga y la taza de flujo a esa presión de descarga´.
Difusor
• Cuando la mezcla ingresa en la zona del difusor se produce una disminución en la velocidad (energía cinética) y un aumento en la presión de descarga (energía potencial), lo suficientemente alta como para levantar los fluidos a superficie.
HISTORIA DEL BOMBEO HIDRAULICO TIPO JET
Las bombas hidráulicas de subsuelo aparecieron en la industria en 1875.
El 10 de marzo se presento la primera instalación hidráulica en Inglewood California.
En 1993 se demuestra matemáticamente el posible funcionamiento de la herramienta en la industria.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El funcionamiento esta regido por el principio que creo el físico Italiano Giovanny Venturi – Tubo Venturi.
Consiste en una reducción del área de flujo para crear un aumento de la velocidad del fluido, lo que va a generar una caída de presión
EQUIPO DE SUPERFICIE
EQUIPO DE
SUPERFICIE
Tanques de
almacenamien
to
Bombas de
superficie
Separador
Múltiples de
control
Válvula de
control
Lubricador
COMPONENTES DEL EQUIPO
El fluido de potencia, bien sea agua o petróleo es manejado en un circuito cerrado, el cual debe disponer de su propio tanque de almacenamiento y equipos de limpieza de sólidos.
Estos equipos operan independientemente de las operaciones en la estaciones de producción
TANQUE DE ALMACENAMIENTO
TANQUES DE ALMACENTAMIENTO
BOMBEO EN SUPERFICIEBOMBAS RECIPROCANTES
A) BOMBAS TRIPLEX:Estas bombas usan: émbolo, camisa de metal a metal, válvula tipo bola.
B) BOMBAS MÚLTIPLEX:Tienen un terminal de potencia y una de fluido.
El terminal de potencia comprende, entre otras partes: el cigüeñal, la biela y los engranajes
EQUIPO DE BOMBEO
SEPARADOR
Dichos equipos pueden ser bifásicos, si sólo tienen que separar una fase gaseosa de una líquida, o trifásicos, si deben además separar dos fases líquidas.
Su configuración puede ser horizontal o vertical, dependiendo de los caudales de casa fase a procesar.
MULTIPLES DE CONTROL Para regular y/o distribuir el
suministro de fluido de potencia a uno o más pozos, se usan varios tipos de válvulas de control. La válvula común a todos los sistemas de bombeo libre es la de cuatro vías o válvula control del cabezal del pozo.
Hay dos tipos: cabezal del pozo con válvulas de 4 vías y el tipo de árbol de navidad
ESTACIÓN DE CONTROL
MULTIPLEX DE FLUIDO
MOTRIZ PARA
VARIOS POZOS
VALVULA DE CONTROL
VALVULA DE CONTROL
La válvula de control de flujo constante rige la cantidad de fluido de potencia que se necesita en cada pozo cuando se emplea una bomba.
LUBRICADOR Es una pieza de tubería
extendida con una línea lateral para desviar el flujo de fluido cuando se baja o se extrae la bomba del pozo. También se utiliza para controlar la presencia de gases corrosivos que pueden obstaculizar la bajada de la bomba o su remoción del pozo
EQUIPO DE SUBSUELO
Aisladores de Zonas (Packer) Son elementos cuyo mecanismo mecánico o hidráulico hacen que sellen las paredes del casing y el tubing.
Camisas. Van colocadas directamente en el intervalo de la arena productora, así permiten que solo el fluido de la arena en que dicho elemento se encuentra ingrese. Se abren y cierran con “Shifingtool”. Alojan la Bomba Jet Claw.
Válvula de pie(Standing Valve) Son necesario en sistemas abiertos para crear el efecto “U” y prevenir que el líquido que está circulando regrese de nuevo al reservorio
EQUIPO DE SUBSUELO La descripción del sistema
de este tipo de bombeo es muy similar a la configuración del bombeo hidráulico tipo pistón, debido a que su diferencia radica en el aprovechamiento de la energía hidráulica disipada en los elementos del Jet (Boquilla, Garganta y Difusor)
FLUIDO DE YACIMIENTO
FLUIDO DE POTENCIA
BOQUILLA
GARGANTA
DIFUSOR
FLUIDO DE PRODUCCION
DINÁMICA DE LA BOMBA JET
CAPACIDADES DE FUNCIONAMIENTO
Profundidades de operación mayores de 15.000 pies
Las bombas de chorro manejan altas relaciones de gas/petróleo, y fluidos del pozo que son arenosos, corrosivos o de alta temperatura
Uso del agua o crudo producido como fluido de potencia
Sistemas de fluido de potencia cerrados para que las instalaciones de la bomba de pistón aíslen el fluido de potencia de la producción
Pozos desviados u horizontales
Alto GLR (Hasta 2000) Fluidos corrosivos o
abrasivos Pozos profundos Alto nivel de fluido (Alto
Ps) Instalaciones en
cavidades, SSD o GLM Rango de producción 50
BPD a 15000 BPD
Tipo de completamiento simple.
Disponibilidad de energía hidráulica en superficie
Fluido Motriz (Agua o Petróleo)
Aplicación: Pruebas de producción, Inducción de flujo, Producción Permanente, Cambios de sistemas de levantamiento.
ADICIONALES
Aplicaciones para una bomba tipo jet
FUNCIONAMIENTO
Boquilla Garganta Difusor
Presión
Velocidad
PERFIL DE PRESIÓN Y VELOCIDAD
FUNCIONAMIENTO
FUNCIONAMIENTO
• Los caudales de producción y fluido motriz en las bombas jet se controlan mediante una configuración de boquillas y gargantas “Venturi“.
• Los componentes claves de las bombas jet son las boquillas y la garganta. El área de las aperturas en estos elementos determina el rendimiento de la bomba. Estas áreas se designan como AN y AT.
PARTES DE UNA BOMBA JET CLAW La relación entre estas
áreas AN/AT se conoce como la relación de áreas. Las bombas que tienen las mismas relaciones de áreas tendrán también las mismas curvas de rendimiento.
CARACTERISTICA JET PISTON
PRODUCCIONES MEDIANAS A ALTAS
X
BAJAS PRESIONES EN FONDO X
ALTO GOR X
PRESENCIA DE ARENAS, SOLIDOS
X
ALTOS VOLUMENES Y TASAS DE PRODUCCIÓN
X
TOLERANCIA A FLUIDOS ABRASIVOS, CORROSIVOS
X
FACIL DE REEMPLAZAR X
COSTO DE MANTENIMIENTO X
COMPARACIÓN DE LA BOMBA TIPO JET CON LA BOMBA TIPO PISTON
ANÁLISIS COMPARATIVO DE LA BOMBA TIPO JET CONVENCIONAL E INVERSA
Para este análisis se tomó en cuenta la estructura de cada bomba, la posición de boquilla y garganta y la vía de inyección del fluido motriz.
La ubicación de la boquilla y garganta es diferente en los dos tipos de bombas.
La vía de inyección del fluido motriz cuando se usa una bomba jet reversa es por el anular (el fluido ingresa por la parte inferior de la bomba)
DIFERENCIAS DE LA BOMBA JET CONVENCIONAL Y REVERSA
DIFERENCIAS
BOMBA JET CONVENCIONAL
Esta bomba se desplaza hidráulicamente
Los resultados de las pruebas se realizan en mayor tiempo
Estas bombas se recuperan hidráulicamente
La inyección del fluido motriz se realiza mediante el tubing
Tiene presiones altas de operación
BOMBA JET REVERSA
Esta bomba se desplaza con Wire Line
Los resultados se obtienen en menor tiempo
Esta bomba se recupera con Wire Line
La inyección del fluido motriz se lo realiza mediante el casing
Las presiones de operación son bajas
COMPONENTES Completamiento de fondo (Bomba Jet Claw)
Equipo de superficie (bombas de alta presión)
Separador bifásico o trífasico
Cabezal de superficie
PARÁMETROS A TOMAR EN CUENTA PARA LA ADECUADA SELECCIÓN DE BOMBA JET CLAW
a. Profundidadb. Producciónc. APId. Presión de reservorioe. Presión de fondo fluyentef. Presión de superficieg. GORh. Tipo de completacióni. Gravedad específica del agua y del gasj. Corte de aguak. Temperatura, entre otros
VENTAJAS
a. Funciona en pozos profundos, horizontales, desviados o verticales
b. Maneja sólidos de formaciónc. Maneja considerables cantidades de gas.d. No tiene partes móvilese. Trabaja en completaciones simplesf. Esta diseñada para alojar las memorias de presión y
temperaturag. Se recupera con presión hidráulicah. Trabaja con bajas presiones de superficiei. No necesita Wire-line en pozos verticales
DESVENTAJASa. El diseño de la bomba puede llegar a ser
bastante complejo.b. La eficiencia de las bombas jet es baja (26% a
33%).c. Mayor riesgo en las instalaciones de superficie
por la presencia de altas presionesd. Falta de conocimiento en operación e
ingeniería. e. Requiere de vigilancia continua para su normal
desarrollo.f. No puede funcionar hasta la depleción del
pozo. Se podrá requerir de otro método.g. Se requiere comunicación entre el tubing y el
casing para una buena operación.
FLUIDO MOTRIZ
FLUIDO MOTRIZEl fluido motriz constituye la parte esencial del bombeo hidráulico, porque es el encargado de trasmitir la energía a la bomba de subsuelo; por lo tanto su calidad , especialmente el contenido de sólidos es un factor importante que determina la vida útil de las bombas.
Parámetros de calidad Contenido de sólidos : De 10 a 15 PPM. Tamaño de partículas: Máximo de 15 micras. BSW: Menor del 3 % Salinidad: Menor de 12 lbs/kbls
Análisis para el Fluido Motriz Gravedad API en grados, a 60 ºF.
Contenido de agua y sedimentos, BSW en porcentaje.
Contenido de parafina, en porcentaje.
Contenido de sal, en libras por mil barriles de aceite.
Contenido total de sólidos en partes por millón
Fluido Motriz utilizado Teóricamente cualquier tipo de fluido liquido puede utilizarse como fluido
de potencia, sin embargo los fluidos mas utilizados son aceite crudo y agua.
La selección entre aceite y agua depende de varios factores:
El agua se prefiere por razones de seguridad y de conservación ambiental.
En sistemas cerrados se prefiere el agua dulce tratada con agentes lubricantes y anticorrosivos.
En sistemas abiertos el agua es poco usada porque los costos de tratamiento químico son demasiado altos.
En sistemas abiertos se usa crudo producido tratado químico y/o térmicamente, para garantizar su calidad.
El mantenimiento de las bombas de superficie y subsuelo es menor cuando se usa aceite crudo.
GUÍA DE CAMPO PARA ESTIMAR CAUDAL DE INYECCIÓN DE
FLUIDO MOTRIZ
Tubería de Fondo de Pozo Tubería de Inyección de Fluido Motriz.
Tubería de Regresión de Fluido Motriz.
Tubería de Producción.
Tubería de Revestimiento.
Tubería de Venteo de Gas
Consideraciones de Diseño Sistema abierto o cerrado?
Bombear o ventear el gas?
Arreglo de tubería de producción.
Unidad de bombeo a utilizar.
Escoger bombas de superficie.
Diseño del sistema de limpieza del fluido motriz
Etapas de Diseño Selección de bombas.
Caudal de inyección.
Caudal de producción.
Balance de presiones en sistemas cerrados.
Balance de presiones en sistemas abiertos.
Balance de presiones en una bomba hidráulica.
Pasos para el diseño de un sistema bombeo hidráulico tipo pistón.
SELECCIÓN DE LA BOMBA Los fabricantes ( Trico-Kobe, National, Dreser, Armco ),
presentan tablas con las especificaciones básicas de las bombas, a partir de las cuales se puede seleccionar el tipo de bomba deseado
TAMAÑO DE BOMBA DESPLAZAMIENTO-BPD MAXIMA
O P/E A MAXIMA BPD POR SPM VELOCIDADDESCRIPCION PARTE PARTE
VELOCIDAD MOTRIZ BOMBA (SPM)
2x1-3/8x1-3/16 0,700 381 4,54 3,15 121
2x1-3/8x1-3/8 1,000 544 4,54 4,50 121
2-1/2x1-3/4x1-1/2 0,685 744 10,96 7,44 100
2-1/2x1-3/4x1-3/4 1,000 1086 10,96 10,86 100
3x2-1/8x1-7/8 0,740 1388 21,75 15,96 87
3x2-1/8x2-1/8 1,000 1874 21,75 21,55 87
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Flexibilidad en la rata de producción.
Cálculo de la Pwf en condiciones fluyentes por el programa de diseño.
No tiene partes móviles lo que significa alta duración y menor tiempo en tareas de mantenimiento.
Puede ser instalada en pozos desviados.
Pueden ser fácilmente operadas a control remoto.
Puede bombear todo tipo de crudos, inclusive crudos pesados.
Incrementa la producción en pozos con problemas de emulsiones.
Permite mantener limpia la tubería cuando se presentan parafinas y escamas que se adhieran a esta.
Estabiliza la producción. Algunas veces no requiere
energía externa. Se puede recuperar la
bomba tipo jet . Es una instalación muy
barata. Es aplicable a pozos de alta
producción de gas. Puede ser usado en
conjunto con gas lift intermitente.
VENTAJAS
DESVENTAJAS Requieren alto caballaje (mayor
de 200 HP) Requiere alta presión de fondo
fluyente (150 lpc /1000 pies). El diseño de la bomba es
bastante complejo por las variadas combinaciones geométricas disponibles.
La eficiencia de las bombas jet es baja (26% a 33%).
Mayor riesgo en las instalaciones de superficie por la presencia de altas presiones
Falta de conocimiento en operación e ingeniería.
Su rango de producción es muy bajo.
Requiere de vigilancia continua para su normal desarrollo.
No puede funcionar hasta la depleción del pozo. Se podrá requerir de otro método.
Bueno para pozos de baja producción. Menor a 200 BOPD.
Se requiere comunicación entre el tubing y el casing para una buena operación.
En pozos donde se tiene un alto corte de agua se requiere inyectar químicos para bajar emulsión producida por la jet en los tanques de almacenamiento.
cent