DINAGRAMAS.

GALVIS RUEDA RAUL ERNESTO GARCIA PRADA SERGIO ARMANDO

PARRA CABALLERO RICHARD ANDRS

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERAS FISICOQUMICAS

ESCUELA DE INGENIERA DE PETROLEOS MTODOS DE PRODUCCIN

BUCARAMANGA 2014.

DINAGRAMAS.

GALVIS RUEDA RAUL ERNESTO GARCIA PRADA SERGIO ARMANDO

PARRA CABALLERO RICHARD ANDRS

Presentado a: Ing. Erik Giovany Montes Paez

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERAS FISICOQUMICAS

ESCUELA DE INGENIERA DE PETROLEOS MTODOS DE PRODUCCIN

BUCARAMANGA 2014.

OBJETIVOS DEL SEMINARIO.

Presentar las generalidades de los dinagramas.

Explicar la importancia que tiene para la industria petrolera el uso de los dinagramas.

Presentar los diferentes tipos de dinagramas y las interpretaciones asociadas a los mismos.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS DINAGRAMAS.

El dinagrama es un instrumento indispensable cuando se utiliza bombeo mecnico como levantamiento artificial. ste registra y mide en forma continua las cargas y las deformaciones que soporta el vstago pulido y como resultado muestra las cartas dinamomtricas correspondientes que deben ser interpretadas para determinar los problemas que existen en el fondo del pozo y dar las soluciones pertinentes.

El grfico final representa la Carga vs. Carrera y se obtiene conociendo la carrera correspondiente del vstago del balancn.

Los primeros dinammetros fueron utilizados a principios de los aos veinte, desde entonces, tanto el hardware como los mtodos de evaluacin han mejorado considerablemente haciendo que la medicin simultnea de diversos parmetros dinmicos (kilovatios de entrada, factor de potencia, torque del motor, torque de la caja reductora, velocidad, aceleracin, carga, etc.) sea econmicamente posible, es as que las primeras y ms importantes interpretaciones cualitativas, se han convertido en mtodos de anlisis exactos, sofisticados y altamente confiables.

La caracterstica bsica del dinammetro electrnico es que los transductores electrnicos (en lugar de los dispositivos mecnicos o hidrulicos) son utilizados para medir las cargas del pozo y los desplazamientos de la varilla. Un dinammetro de este tipo permite no slo elaborar las cartas dinamomtricas de superficie, sino tambin, suministra datos bsicos para construir las cartas dinamomtricas de fondo.

Los desarrollos ms recientes se han concentrado en refinar las tcnicas de interpretacin de las caractersticas de esta curva de carga-desplazamiento para lograr un anlisis detallado del sistema, dentro de estos desarrollos cabe mencionar: El porcentaje de llenado de la bomba.

El desplazamiento de la bomba en barriles por da. Operacin y fuga de las vlvulas de la bomba Distribucin de carga en la sarta de varillas Carga de fatiga y colapso de varillas El desplazamiento efectivo del pistn de la bomba. La velocidad de bombeo. Si la carga mxima y mnima de la barra lisa estn dentro de la capacidad de la unidad de bombeo y de las varillas TIPOS DE DINAGRAMA

Existen dos tipos de dinagramas: dinagrama de superficie y dinagrama de fondo, siendo este ltimo el ms adecuado y ms fcil de interpretar ya que su forma depende nicamente de los que est pasando en la bomba.

Dinagrama de superficie.

El Dinagrama de superficie es un registro de cargas, sobre la barra pulida para determinar en superficie el comportamiento de la bomba durante cada ciclo de bombeo.

Dinagrama de fondo.

Para entender la forma de un Dinagrama de fondo es necesario comprender las condiciones fsicas en las que est operando el barril, el pistn y las vlvulas en el ciclo de bombeo.

Un Downhole card o Dinagrama de fondo es un Dinagrama de Carga Vs Posicin de la primera varilla por encima de la bomba y es obtenido por medio de la ecuacin de onda mediante la cual se construye la carta de fondo de la bomba y se determina la carga sobre los tramos de varilla. CARTAS DINAMOMTRICAS

Si consideramos la sarta rgida, esto es, si al aplicarle una carga no se estira, como si estuviera el vstago directamente conectado con el pistn de la bomba, se obtendra el grafico presente en la figura 1

Figura 1. Carta dinamomtrica ideal.

Suponiendo que la columna de la tubera de produccin est llena y la bomba de subsuelo posee buena sumergencia se analiza lo siguiente:

Punto 1: Una vez que se inicia el movimiento ascendente del vstago pulido, se cierra la vlvula viajera y toda la carga del fluido que estaba sobre la vlvula fija, est ahora soportada por las varillas y el vstago.

Antes de iniciar el movimiento, la carga sobre el vstago era W1, es decir, el peso de las varillas sumergidas en lquido. Un instante despus, cerrada la vlvula viajera (TV), la carga en el vstago ser el peso de las varillas ms el peso del lquido, es decir W2.

Punto 2: Completa su carrera transportando el fluido de una longitud de carrera a un valor constante de carga.

Punto 3: Completa el aparato su carrera de ascenso, llegando al punto muerto superior y teniendo todava la carga de varillas ms la carga de lquido. Un instante despus, cuando el vstago apenas inicia su descenso, se cierra la vlvula fija (SV). En este momento se transfiere la carga del lquido al tubing, quedando sobre el vstago solamente la carga de varillas (W1).

Punto 4: Completa su carrera descendente del vstago, impulsando el pistn de la bomba hacia abajo y completando el ciclo en el punto 1.

Figura 2. Dinagrama de fondo terico con bomba llena.

El peso de las varillas es W1 y el peso del lquido es W2-W1=Wf. El trabajo que realiza el aparato es A-2-3-B y el que realiza la bomba es: 1-2-3-4. La diferencia entre la primera y segunda carrera se debe al trabajo necesario para mover las varillas.

Dado que las varillas no son rgidas, como son elsticas se estiran, parte de la carrera ascendente se ocupar en estirar las varillas, sin elevar el pistn de la bomba. Superada la deformacin elstica, comenzar a moverse el pistn (punto 2 figura 3). Algo similar ocurrir con el punto 4. Cerrada la vlvula fija el pistn no comenzar a moverse inmediatamente, sino que parte de la carrera se ocupar en acortar las varillas y el punto 4, pasar a ocupar el lugar 4 y el pistn recin empezar a moverse.

Es decir, que del ciclo original 1-2-3-4, se pasa al 1-2-3-4 donde se puede observar que el trabajo de la bomba es menor, no obstante el del aparato es casi el mismo que antes. Esto no indica que la eficiencia mecnica del sistema ha disminuido.

Adems tendremos que las vlvulas nunca accionan instantneamente, demandando un cierto tiempo para cerrarse. Por lo que el grfico de la figura 3 se transforma en el siguiente:

Figura 4. Carta dinamomtrica considerando accin de las vlvulas.

Figura 3. Carta dinamomtrica considerando efectos de acelerado.

A esto hay que agregarle que siempre dentro de la bomba habr una cierta cantidad de gas libre que impedir que la vlvula viajera se abra instantneamente, siendo necesario llegar a la presin de disolucin del gas del petrleo, dentro de la bomba, para que aquella se abra y la S.V. se cierre, en la carrera descendente, obtenindose ahora un grfico como el siguiente:

Notemos que el mximo impulso que se imprime a la sarta de varillas es cuando el vstago inicia su carrera ascendente. Algo similar ocurre cuando el vstago est en su punto muerto superior e inicia su carrera descendente. En este momento, la aceleracin es hacia abajo, por lo que har disminuir la carga en el punto 4. De este modo, obtendremos un grfico representa ms o menos un dinagrama real, este grfico es:

Ahora los valores topes de las cargas graficadas, esto es, lo que antes era W1 y W2 no son ms las cargas de las varillas y el fluido respectivamente, sino que estas cargas topes se ven afectadas por el efecto de impulsos y pasan a sern Wmn. y Wmx. segn corresponde.

Figura 5. Carta dinamomtrica considerando efectos de presin del

gas.

Figura 6. Representacin del dinagrama real.

ECUACIONES Y PRINCIPIO FSICO DE LOS DINAGRAMAS.

Los dinagramas son representaciones grficas de mediciones obtenidas mediante un dinammetro.

El dinammetro es un instrumento utilizado para medir fuerzas o para pesar objetos. El dinammetro tradicional, inventado por Isaac Newton, basa su funcionamiento en el estiramiento de un resorte que sigue la ley de elasticidad de Hooke en el rango de medicin.

Existen dinammetros diseados para diversas aplicaciones. Una de ellas es la de pesar, es decir, para medir el peso de algo y por equivalencia determinar su masa. La ecuacin matemtica simple por la cual es obtenido el peso es:

W= m*g donde W es el peso, cuya unidad bsica en el Sistema Internacional es el newton; m es la masa, cuya unidad bsica es el kilogramo; g es la aceleracin de la gravedad, cuya unidad bsica es el m/s.

Por tanto, un dinammetro para la varilla pulida es un dispositivo con el que se toma un registro continuo del patrn de fuerzas a travs del desplazamiento de la varilla pulida.

Dicho lo anterior, el dinammetro es un indicador de peso que registra la carga sobre la varilla pulida y la respectiva posicin de la misma; ambos registros se toman con respecto al tiempo.

Con este tipo de graficas se toman los datos correspondientes a una carta

dinamomtrica superficial, la cual debe interpretarse para obtener una carta dinamomtrica de la bomba que permita diagnosticar el comportamiento del aparejo de bombeo mecnico.

Los datos superficiales ya antes obtenidos de carga y desplazamiento contra el tiempo se meten a un programa de cmputo que adems tambin requiere informacin sobre el diseo de la sarta de varillas de succin y otros parmetros relativos al diseo.

Como resultado se obtiene la carta dinamomtrica a la profundidad de colocacin de la bomba de la cual se determinan sus condiciones de operacin.

DATOS REQUERIDOS PARA LA APLICACIN DE LOS DINAGRAMAS Algunas de las diferencias entre los dinagramas de superficie o de fondo, radica en que el Dinagrama de superficie depende de factores como: Profundidad de la bomba Diseo y material de la sarta de varillas Velocidad de bombeo Tipo de unidad de bombeo Tipo de motor Condiciones de operacin de la bomba En cambio el anlisis y la forma de un dinagrama de fondo solo dependen de las condiciones de operacin de la bomba. Esto hace mucho ms fcil el anlisis cualitativo de la calidad o eficiencia de operacin y se puede determinar cuales son los problemas que disminuyen la produccin. En la actualidad se cuenta con Dinammetros digitales con software que calculan un Dinagrama de fondo a partir de un Dinagrama de superficie. BIBLIGRAFA.

REY BOTTO, Blas Octavio. 2004. OPTIMIZACIN DE LA OPERACIN DEL SISTEMA DE BOMBEO MECNICO DE LA SECCIN 67 DE LOS CAMPOS PETROLEROS ING. GUSTAVO GALINDO VELASCO. Trabajo de grado Universidad Industrial de Santander.

MATEUS MARIN, Cristian Fernando; ROJAS CRDENAS, Daniel Mauricio. 2007. ANALISIS Y DIAGNOSTICO DE PROBLEMAS EN EL EQUIPO DE SUBSUELO DE UNIDADES DE BOMBEO MECANICO UTILIZANDO REDES NEURONALES. Trabajo de grado Universidad Industrial de Santander.

http://es.wikipedia.org/wiki/Dinam%C3%B3metro

http://repositorio.upse.edu.ec:8080/bitstream/123456789/979/1/CHILUISA%20WENDY.pdf