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Levantamiento Artificial por Bombeo Hidráulico

NOMENCLATURANOMENCLATURAYY

FORMULACIONFORMULACION

BOMBEO HIDRAULICO JETBOMBEO HIDRAULICO JET

Preparado por Victor Castillo

Maxi Oil & Gas de Venezuela C.A.


NOMENCLATURANOMENCLATURA

Tubería de inyeccióndel fluido motriz

Anular de retorno de la mezcla

Entrada del fluido del pozo

Boquilla

Difusor

Garganta

Presiones en el sistema

Inyeccion: “n” Pn

Succion: “s” Ps

Descarga: “d” Pd

Caudales o Gastos

Inyeccion: “n” Qn

Succion: “s” Qs

Descarga: “d” Qd


NOMENCLATURANOMENCLATURA

Pn = Presión en el orificio (nozzle pressure)Ps = Presión de succión de bomba

(pump suction pressure)Pd = Presión de descarga de bomba

(Pump discharge pressure)Qn = Caudal de inyección (Power fluid)Qs = Caudal de succión (Produced fluid)Qd = Caudal de descarga ( Qs+Qn )An = Area del orificio (nozzle section)At = Area de la garganta ( throat section)As = Area de succión (At-An)


NODOS DE INTERES EN EL MODELONODOS DE INTERES EN EL MODELO

Boquilla

Área de laBoquilla (AN)

QN,PN

QS,PS

GargantaDifusor

Área de laGarganta (AT)

Área anular de laGarganta (AM=AT-AN)

QD,PD

QS,PS

QN,PN

Cámara deentrada del fluido

de producción


RELACIONES DE CONTINUIDADRELACIONES DE CONTINUIDAD

Inyección: “n” Qn = An * Vn

Succión: “s” Qs = As * Vs

Descarga: “d” Qs + Qn = At * Vt = Qd

Velocidad en la Garganta, es:

At = As + An

Vt = (Qs + Qn) / (As – An)

Vt = (Qs + Qn) / At


PERDIDAS DE PRESIONPERDIDAS DE PRESION

El modelo de Mezcla de LORENZ utilizado, no prevee en detalle los flujos, se aplica en unaforma y escala macroscopica. Luego, lasperdidas en el levantamiento asociadas son proporcionales al cuadrado de la diferencia de las velocidades a los flujos que se mezclan. Entonces, la perdida de energia en funcion del tiempo en la zona de la mezcla o “garganta” se expresa como:

L = Qn * Уfm *(Vn-Vt)²+ Qs*Gm*(Vs-Vt)²2g 2g


PresionPresion de Descargade Descarga

La energia suplida a en la descarga “Boquilla”(En) por unidad de tiempo, se expresa como:

En = Qn * Уm * (Hn – Hd)

Donde: Hn = Capacidad Levantamiento del

fluido motriz, en pies.Hd = Capacidad Levantamiento del

fluido en la descarga, en pies.Уm = Gravedad Especifica de la mezcla

del fluido motriz, en Lpc/Pie


RELACIONES DE CONTINUIDADRELACIONES DE CONTINUIDAD

La energia adicionada en el tiempo al fluido de produccion (Es), se expresa como:

Es = Qs * Уm * (Hd – Hs)

Donde: Hs = Capacidad Levantamiento del

fluido del pozo, en pies.Hd = Capacidad Levantamiento del

fluido en la descarga, en pies.Уm = Gravedad especifica del fluido

o mezcla de los fluidosdel pozo, en Lpc/Pie


RELACIONES DE LEVANTAMIENTORELACIONES DE LEVANTAMIENTO

La Relacion de Levantamiento “N” estaasociada a las capacidades netas de cadafluido (Crudo, Motriz y Mezcla), se expresacomo:

N = (Hd – Hs) / (Hn – Hd)Donde:

Hs = Levantamiento Total, del fluido dela formacion, en Pies.

Hn = Levantamiento Total, del fluidomotriz, en Pies.

Hd = Levantamiento Total, del fluido enla descarga, en Pies.


RELACION DE EFICIENCIARELACION DE EFICIENCIA

La Eficiencia de una bomba Jet esta definidapor una relacion entre la perdidade potenciadel fluido producido en funcion de las perdidasde potencia del fluido motriz (%Ef), se expresacomo:

%Ef = Qd * (Pd – Ps)

Las perdidas del fluido motriz viene expresadapor :

HPn = Qn * (Pn – Pd)


RELACIONES DE MASASRELACIONES DE MASAS

La relacion de flujo masico, viene expresadapor :

M = Qs / Qn

La Eficiencia tambien se define por:

M * H = Qs * (Pn – Ps) / Qn * ( Pn – Pd)

%Ef = M * H

%Ef = (Qs * (Pn – Ps)) / (Qn * ( Pn – Pd))


RELACIONES DE COMPORTAMIENTORELACIONES DE COMPORTAMIENTO

El rendimiento de las Bombas Tipo Jet esgeometricamente similar, ya que conservan el mismo Numero de Reynolds descrito en la ecuacion anterior de la Eficiencia.

Un grafico de estos valores, esto es N vs M, para algunos valores de R, se puede generarel Rendimiento o Curvas de Comportamientode las Bombas Tipo Jet.


RELACION DE RENDIMIENTORELACION DE RENDIMIENTO

CURVAS DE COMPORTAMIENTO

R=0.2

R=0.5 R=0.2

R=0.5

R=0.4 R=0.3 R=0.25

R=0.4

R=0.3

R=0.25

M (flujo másico)

N % E

KN=0.03 KTD=0.2

N=(PD-PS)/(PN-PD)

M=QS/QN

Eficiencia(%E) =N*M

%E vs. M

N vs M


COEFICIENTES DE FRICCIONCOEFICIENTES DE FRICCION

Las respectivas eficiencias estan asociadas al valor de M (Flujo Masico) y siempre usan los coeficientes encontrados por O’Brien y Gosline, esto es:

Kn = 0,15 (Boquilla)

Ks = 0,0 (Succion)

Kt = 0,28 (Tobera)

Kd = 1,0 (Difusor)


RENDIMIENTORENDIMIENTO

La relacion de areas seleccionadas cubren un rango relativo de Levantamiento, por Ej.

R = 0,41Esto significa que el Levantamiento es alto y la

bomba maneja tasas bajas.

R = 0,16Esto significa que el Levantamiento es bajo y

la bomba maneja tasas altas.


RELACION DE EFECTIVIDADRELACION DE EFECTIVIDAD

Relación de Áreas

R=0.517(A)

R=0.240 (C)

Leva

ntam

ient

o

Volumen

VolumenLe

vant

amie

nto


RELACION DE BOQUILLAS Y GARGANTASRELACION DE BOQUILLAS Y GARGANTAS


EFECTO DE CAVITACIONEFECTO DE CAVITACION

Como puede deducirse de la ecuacion de Levantamiento, por Ej.

Hd = (PIP / Уf) + ((1 + Ks) * (Vs²/2g))

La presion a la entrada de la Garganta siempresera menor que la presion de succion del fluido(PIP) y mayor que cero. Si se reduce por debajo de la Presion de Vapor del fluido (Pv), esta presion sera enviada a la garganta y provoca la cavitacion, con susefectos negativos. Siempre Pv sera la minima presion en la entrada a la garganta.


PREGUNTASPREGUNTAS…………!!

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