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Capitulo 1 Fundamentos de los Sistemas Artificiales de Produccin
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CAPITULO 1
Fundamentos de los
Sistemas Artificiales de
Produccin
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Capitulo 1 Fundamentos de los Sistemas Artificiales de Produccin
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1.1 Definicin de un Sistema Artificial de Produccin.
En este capitulo se presentan los diferentes tipos de sistemas artificiales disponibles actualmente, el cual cada ao ms y ms pozos en el mundo estn optando por un sistema artificial de produccin y el nmero seguir aumentando. La seleccin del tipo de sistema artificial ms adecuado para un pozo o un grupo de pozos puede ser difcil o fcil, dependiendo de las condiciones del pozo.
La explotacin de un pozo petrolero se lleva acabo de dos maneras:
a) Sistema fluyente
Tambin conocido como sistema natural, este sistema se compone principalmente de un aparejo de produccin donde se aprovecha la energa propia del yacimiento, el cual ser capaz de elevar los hidrocarburos hasta la superficie.
b) Sistema artificial
Son aquellos que de acuerdo a su diseo se adecuan a las caractersticas del pozo para continuar con su explotacin.
Generalmente, ms de un mtodo de levantamiento puede ser usado. Cada mtodo de levantamiento podr ser clasificado de excelente o pobre de acuerdo al cumplimiento del objetivo. Dependiendo de las consideraciones econmicas, operacionales y caractersticas del pozo (presin, temperatura, profundidad, etc.) se podr elegir un sistema u otro.
Un sistema artificial de produccin (SAP) es instalado cuando la presin en el yacimiento no es suficiente para elevar el crudo hasta la superficie, llegando al punto donde un pozo no produce un gasto econmicamente rentable. Es decir, el yacimiento no cuentan con la energa suficiente (presin natural) como para producir los hidrocarburos en forma natural, o cuando los gastos de produccin no son los deseados.
Los SAP son equipos que aportan energa a los fluidos producidos por el yacimiento, esta operacin se realiza para ayudar a vencer las cadas de presin, de tal forma que los fluidos puedan llegar sin problemas a la superficie y pasar por el estrangulador.
Hay dos consideraciones muy importantes que deben tomarse en cuenta en la instalacin de un SAP:
1) Aspectos tcnicos:
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Capitulo 1 Fundamentos de los Sistemas Artificiales de Produccin
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En el se hace un estudio de campo para determinar si es posible instalar un sistema artificial de produccin, considerando todos los problemas que puedan presentarse al pozo en la instalacin del sistema artificial, y tambin al yacimiento.
2) El anlisis econmico
En el se hace un estudio que demuestre los beneficios de instalar un SAP, en ste se incluir los costos de instalacin, los costos de mantenimiento, los operacionales, y los que involucren al cumplimiento de los objetivos de un proyecto.
Dentro de la seleccin de un SAP se encuentra una serie de pasos, empezando por analizar el lugar en donde ser la instalacin (costa afuera, costa adentro, etc.) y la infraestructura existente. La seleccin apropiada del SAP depende del anlisis de informacin de varias disciplinas como perforacin, terminacin, administracin de yacimientos, etc.
La informacin que proporciona las disciplinas son factores que ayudan a la seleccin del SAP, estos factores son:
Gastos de flujo.
ndice de productividad.
Presin esttica (Pws) y de presin de fondo fluyendo(Pwf).
Relacin Gas-Aceite y la relacin de solubilidad (Rs).
% de agua.
Densidad y viscosidad del fluido producido.
Profundidad y temperatura.
Tipo de pozo (desviacin, dimetros de las tuberas, etc.)
Problemas de arena, parafinas, corrosin, emulsin y condiciones de incrustaciones).
Clima y ubicacin del lugar.
Inversin disponible.
Caractersticas del yacimiento (expansin de los fluidos, segregacin gravitacional, empuje hidrulico, expansin del gas)
Infraestructura, etc.
Con toda la informacin obtenida se analiza si ser o no factible instalar un sistema artificial, por ejemplo si un pozo no cuenta con suficiente espacio anular, la seleccin del sistema artificial no estar determinada por el diseo ptimo o por criterios econmicos, sino por limitaciones fsicas, en este caso los sistemas que no requieran de mucho espacio podran ser una opcin, luego si la ubicacin es en mar o en reas terrestres, si hay energa elctrica o no, etc.
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Hoy en da alrededor del mundo ms del 90% de los pozos productores requieren la implementacin de un SAP1. La mayora de estos pozos se encuentran en campos maduros.
Hasta ahora solo se ha mencionado la palabra sistema artificial de produccin, pero dentro de este concepto hay mtodos que pueden clasificarse como tal, estos mtodos son:
a. Bombeo Neumtico b. Bombeo Mecnico c. Bombeo Hidrulico d. Bombeo Electrocentrfugo e. Bombeo de Cavidades Progresivas f. Embolo Viajero g. Sistemas hbridos
En este captulo se describe a cada sistema artificial de produccin, por lo tanto en este momento solo se mencionan.
1.2 Limitaciones de los Sistemas Artificiales de Produccin.
Otras consideraciones importantes para la seleccin de un SAP son las condiciones geogrficas y de produccin como por ejemplo, para el primero son las condiciones climticas y la ubicacin, para las condiciones de produccin son; anlisis de hidrocarburos (presencia de CO2 o H2S), produccin de slidos, arena, parafinas o asfltenos y las relaciones gas-aceite y agua.
Los SAP trabajan bajo ciertas condiciones y limitaciones, estas estarn en funcin del diseo, aplicacin, capacidades de manejo de slidos, temperatura de fondo y capacidades de volmenes, la Tabla 1.1 y 1.2 muestran las consideraciones de diseo de cada sistema artificial.
Las condiciones de operacin que manejan los SAP son importantes, ya que no ser posible seleccionar un sistema artificial sino se examina los criterios y condiciones de operacin de cada uno.
En resumen la seleccin de un SAP est basado en los resultados de un anlisis tcnico y econmico, adems debe ser considerado desde el principio del plan de desarrollo del campo o yacimiento, desde la perforacin, la terminacin y as tomar las decisiones de produccin a las que estar trabajando el sistema.
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Capitu
lo 1 Fundamentos de lo
s Sistemas Artificiales de Produccin
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Tabla
1.1 Consideraciones de diseo de los sistem
as artificiales de produ
ccin2
B
ombe
o M
ecn
ico
Bom
beo
de
cavi
dade
s pr
ogre
siva
s
Bom
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elec
troc
entr
fug
o B
ombe
o H
idr
ulic
o re
cip
roca
nte
Bom
beo
hidr
uli
co
jet
Bom
beo
)eu
mt
ico
Con
tin
uo
Bom
beo
)eu
mt
ico
Inte
rmit
ente
Pis
tn
viaj
ero
Cos
to d
e ca
pita
l Mod
erado o
bajo:
Increm
enta
con la
profundidad.
Bajo: pero
increm
enta
con la
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y gastos
muy
grandes.
Relativam
ente bajo
e increm
entan con
la potencia
requ
erida po
r la
bomba.
Vara pero a
menud
o es
competitivo con
el bom
beo
mecnico.
Com
petitivo con
el
BM. L
os costos
increm
entan con
altos caballos de
fuerza requerido
s.
Costos bajos en
el equ
ipo, pero
los costos de
compresin
pueden ser
altos.
Lo mismo qu
e el BN
continuo.
Bajo: si n
o requ
ieren
compresor.
Equ
ipo
subs
uper
fici
al
Relativam
ente
bueno en el
diseo
de las
varillas, y es
necesaria un
a practica de
operacin.
El b
anco de
datos de fallas
beneficia en
la correcta
seleccin de
operacin y
reparacion
es
para varillas y
bombas.
Buen
diseo
y se
necesita una
operacin
de prctica.
Puede tener
problemas
con la
seleccin
apropiada
del
elastmero.
Requiere de un
cable apropiado
adem
s del m
otor,
bombas, sellos, etc.
Un buen diseo
ms una buena
operacin son
esenciales.
Un tamao
adecuado
de la
bomba y una
operacin de
prctica son
esenciales.
Requiere de dos
cond
iciones
(fluido motriz y
un conducto por
donde fluya)
Requiere de un
equipo de cmpu
to
con programas de
diseo
. Tolera
mod
eradam
ente
slidos en el fluido
producido.
Las partes de la
bomba son
inmviles.
El b
uen diseo
de las vlvulas y
el
espaciam
iento
son esenciales.
Costos
mod
erados para
el quipo del
pozo.
Opcin de
vlvulas
recuperables o
convencion
ales.
Descarga en el
fond
o con
vlvulas de
BNC.
Las prcticas de
operacin tienen
que ser a cada
pozo para la
optimizacin.
Pueden
presentarse
problemas en el
embo
lo.
Efi
cien
cia
Excelente:
Cuando la
bomba est
llena, tiene
una eficiencia
de 50 a 60%.
Excelente:
El sistema
tiene un
a eficiencia
de 50 a
70%.
Bueno
para altos
gastos de po
zo
pero disminuye
significativam
ente
para