NEYLA JOHANA ARIAS HOYOSLAURA NATALIA CUBIDES ROJAS

JOSE ANDRES DIAZ LOBODIANA CAROLINA OSPINO IBAÑEZ

PAULA JIMENA PEÑA SANCHEZ

DEFINICIÓNDEFINICIÓN

Consiste en transmitir energía al fondo del pozo por medio de un fluido presurizado, permitiendo que el pozo fluya desde el fondo hasta superficie.

En el bombeo hidráulico la energía se transmite por un fluido a alta presión.

En cambio en el bombeo mecánico dicha energía es transmitida por medio de la sarta de varillas.

Este es un sistema completo de bombeo hidráulico.

Representado por:

El tanque (A), bombas de superficie (B), control múltiple de pozos (C), cabezas de pozo (D), arreglos de la sarta de producción (E).

ELEMENTOS DEL SISTEMA DE ELEMENTOS DEL SISTEMA DE BOMBEO HIDRAULICOBOMBEO HIDRAULICO

Elementos del sistemaElementos del sistema

Unidad de propulsión de energía, equipo de superficie.

Unidad de conversión de energía en el subsuelo, equipo de subsuelo.

La energía utilizada y su medio de transporte, fluido motriz.

Equipo de superficieEquipo de superficie

Proporciona energía necesaria para el funcionamiento del equipo del subsuelo, integrado por:

Tanques de tratamiento y almacenamiento del fluido motriz.

Líneas de conducción del fluido motriz en superficie.

Equipo o sistema de potencia motriz.

Unidad de distribución y control en superficie.

Equipo de cabezal de pozo.

Sistema de potenciaSistema de potencia

Conformado por bombas de desplazamiento positivo triplex de alta presión con sus respectivos motores. Son diseñadas especialmente para operar con el fluido de potencia seleccionado.

Los conjuntos motor – bomba cuentan con sistemas auxiliares que incluyen:

Válvulas de alivio. Medidores de presión. Instrumentación de control.

Manifold de distribución y control Manifold de distribución y control de inyecciónde inyección

Consta de lo siguiente:Válvula de Control: regulan el volumen fluido motriz que se inyecta

a cada pozo.

Registrador y Controlador de Presión: Registra y mantiene constante la presión del sistema.

Contadores de Inyección: Registran el volumen de fluido motriz inyectado a cada pozo.

Manómetros de Alta Presión: Miden la presión de inyección en cada pozo.

FuncionesFunciones

Distribuir el fluido motriz a cada pozo.

Regular y medir la rata de inyección.

Determinar las presiones de inyección

Proporcionar un medio para la inyección de químicos.

Proporcionar un medio para pasear el exceso de fluido de potencia

Sistema de Suministro y Sistema de Suministro y Tratamiento del Fluido MotrizTratamiento del Fluido Motriz

Consta de lo siguiente:

Separadores bifásicos.

Sistema de tratamiento químico.

Tratadores térmicos o termo electrostáticos.

Separador atmosférico de gas natural.

Sistema de remoción de sólidos ( filtros o hidrociclones ).

Tanque de sedimentación y almacenamiento de fluido motriz con sus accesorios.

Plantas individualesPlantas individuales

Los componentes básicos son:

Un separador bifásico.

Separadores centrífugos para remoción de sólidos.

Bomba de Superficie.

Son unidades portátiles que suministran la potencia hidráulica para la operación de un pozo en bombeo hidráulico. se utilizan en sistemas abiertos y tienen la ventaja que la producción neta del pozo pasa a la línea de flujo, mientras que el fluido de potencia es recirculado en la planta.

FLUIDO MOTRIZFLUIDO MOTRIZ

Las cualidades del fluido motriz, especialmente contenido de sólidos, son un importante factor que contribuye a la larga vida de la bomba y sus costos de reparación y mantenimiento.

Tenemos dos tipos básicos de sistemas de fluido motriz:

SISTEMA ABIERTO (OPF): donde el fluido motriz se mezcla con el de producción en el fondo del pozo y retornan a la superficie mezclados.

Solo requiere dos vías de conducción dentro del pozo, una para la inyección y la otra para la mezcla producción-inyección (menor costo).

Generalmente se usa crudo tratado del mismo yacimiento.

Exige especial control en cuanto a calidad y pureza para sus condiciones optimas anticorrosivas y contaminantes.

SISTEMA CERRADO (CPF): El fluido de potencia permanece en un ciclo cerrado, sin mezclarse con el fluido producido.

Requiere tubería adicional para el retorno del fluido de potencia ( mayor costo ).

Generalmente se utiliza agua dulce como fluido de potencia.

Sistema de potencia hidráulica ideal, por la facilidad relativa para seleccionar y controlar la cantidad de fluido, dándole excelentes propiedades de viscosidad y lubricación que el sistema requiere.

Fluido motriz utilizadoFluido 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.

Sistema de fluido motrizSistema de fluido motrizPpr P

Ps

TH

Tub

ería

de

Flu

ido

Mot

riz

Tub

ería

de

Ret

orno

de

Flu

ido

Mot

riz

Tub

ería

de

Pro

ducc

ión

P1

P4 FP

Motor

Bomba

P3

P2

Tub

ería

de

Flu

ido

Mot

riz

Tub

ería

de

Pro

ducc

ión

Ps P

TH

P1 P4

FP

Motor

Bomba

P3 P2

PWF PWF

Sistema cerrado Sistema abierto

Calidad del fluido motrizCalidad del fluido motriz El 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

FLUIDO M O TRIZ ABIERTO FLUIDO M O TRIZ CERRADO

SISTEM A DE FLUIDO M O TRIZ

BO M BAS F IJAS BO M BAS LIBRES

CO M PLETAM TO INSTALACIO NES FO NDO

EQ UIPO DE FO NDO

Equipo de fondoEquipo de fondo

UNIDAD DE PRODUCCION

TUBERÍA DE FONDO DE POZO

SELLO DE LA UNIDAD DE PRODUCCION

TIPOS DE ARREGLOS DE POZO.

Sistema de producciónSistema de producción

El conjunto motor-bomba en el subsuelo.

Máquina reciprocante que actúa por presión de fluido unida mediante una varilla concéntrica en un solo paquete a una bomba de doble desplazamiento, reguladas sus entradas y salidas por un sistema de válvulas que impiden el regreso del fluido y garantizan la acción de la bomba.

Una bomba hidráulica de producción consta de un acople entre el motor y la bomba. La unidad es instalada debajo del nivel de fluido a extraer

NIVEL DE FLUIDO

MOTOR BOMBA

• Un fluido motriz a alta presión es dirigido al motor a través de un conducto y luego cuando este ha gastado su energía es dirigido junto con la producción del pozo hacia la superficie a través de otro conducto.

• La bomba, dirigida por el motor, bombea el fluido desde la boca del pozo.

TIPOS DE BOMBEO TIPOS DE BOMBEO HIDRAULICO:HIDRAULICO:

• Bombeo hidráulico tipo Bombeo hidráulico tipo PistónPistón

• Bombeo hidráulico tipo JetBombeo hidráulico tipo Jet

BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTONBOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTON

El bombeo tipo pistón pertenece al grupo de las bombas de desplazamiento positivo transmitiendo la energía por medio de la aplicación de una fuerza al fluido en un espacio limitado aumentando así su presión.

Para poder extraer el fluido desde el fondo del pozo se transmite la energía desde superficie hasta el fondo del pozo

Ventajas y Desventajas del BombeoVentajas y Desventajas del Bombeo

Apropiado para pozos profundos. Hasta 18000’.Excelente en pozos desviados.Buena flexibilidad a los caudales de producción.Aplicable a procesos automatizados.Fácil remoción de la bomba para efectuar limpieza.Facilita la inyección de químicos.Requiere gran cantidad de aceite en el sistema de energía.Los costos de instalación y equipos son muy altos.No es fácil localizar daños en el equipo.

Tipos de BombasTipos de BombasBombas tipo A: Tienen los pasajes de fluido motriz internos a la

bomba, esto hace que sean aplicables a cualquier instalación pero tienen limitación en su capacidad de desplazamiento.

Bombas tipo B: Son diseñadas para instalaciones de “bomba libre” con ensamblajes de fondo especiales en los cuales los pasajes de fluido son externos a la bomba.

Bombas tipo D: Son una variación de las bombas tipo b con la adición de un segundo pistón motriz, para incrementar el desplazamiento del motor y capacidad de levantamiento.

Bombas tipo E: Son bombas de alta capacidad de desplazamiento porque disponen de dos pistones que son a su vez de bombeo (parte externa) y motrices(parte interna).

Bomba HidráulicaBomba Hidráulica

Funcionamiento de la BombaFuncionamiento de la Bomba

El motor de la bomba es

mostrado en la figura, en

donde el fluido motriz a

alta presión se dirige

directamente a la parte

superior del pistón de la

bomba.

Válvula del motor

Válvula de la varilla

Pistón del motor

Varilla centralConecta al pistón de la

bomba

Comienzo de la carrera descendente:

Cuando el pistón alcanza el fin de

la carrera, el diámetro reducido en

la parte superior de la varilla del

pistón permite que el fluido de alta

presión entre hacia la parte baja

del motor.

Fin de la carrera descendente:

Con la válvula del motor en

posición para subir, como se

muestra en la figura, la

dirección de flujo cambia,

entonces la bomba comienza a

hacer la carrera ascendente.

Comienzo de la carrera ascendente:

Cuando el pistón encuentra el fin

de la carrera ascendente, el

diámetro reducido cerca del

extremo más bajo de la válvula de

la varilla, conecta el área bajo la

válvula hacia la descarga, o lado

de baja presión del motor.

Fin de la carrera ascendente:

BOMBEO HIDRAULICO JETBOMBEO HIDRAULICO JET

Método que ha permitido superar muchas limitaciones de

diseño y de aplicación relacionadas a otros tipos de bombeo.

Se instala este sistema en un pozo, después de que este ha

aprovechando su flujo natural, o cuando se considera el

reemplazo de un sistema de levantamiento artificial por otro.

Su objetivo principal, es tratar de mantener la presión de

fondo fluyendo Pwf constante, para facilitar la llegada de los

fluidos a la superficie.

Característicasdel bombeo hidráulico Jet

• No requiere varillas o cables para la transmisión de energía.

• La bomba jet se puede instalar o retirar hidráulicamente o wireline.

• Los fluidos producidos pueden ser usados como fluido motriz.

• Se puede utilizar para profundidades entre 1000 y 18000 pies, con tasas de producción de 100 a 10000 BFPD.

• La energía potencial del fluido motriz, se convierte en energía cinética.

• Usualmente las presiones de operación varían entre 2000 y 4000 psi.

VentajasVentajas

No tiene partes móviles.

Se puede utilizar en pozos desviados.

Permite levantar crudos pesados.

Puede operar a diferentes tasas de producción.

Se puede calentar el fluido motriz.

Se pueden inyectar químicos al pozo.

DesventajasDesventajas

Requiere de altas potencias (HP).

No se debe trabajar con bajas presiones a la entrada de la bomba.

El fluido motriz requiere limpieza cuando se utilizan los fluidos de la formación.

Tipos de bomba JetTipos de bomba Jet

Los componentes de trabajo de la bomba jet, boquilla, garganta y

difusor, están ensamblados en variedad de configuraciones y

materiales para adecuarse a los requerimientos de producción y

diseño de fondo de pozo.

Bomba tipo Jet de sello Bomba tipo Jet de sello sencillo estándarsencillo estándar

Es una bomba libre y pude

recuperarse cambiando el sentido

de flujo del fluido de potencia.

Bombas tipo Jet de alto volumenBombas tipo Jet de alto volumenTubing

Ensamblaje de fondo

Bomba Jet libre

Boquilla

Garganta

Difusor

Válvula recuperable

Empaque

Casing

Nariz del Empaque

Se instala en configuración de

bomba libre, debido a los

pasajes grandes del chorro ó

jet de alto volumen, se

requiere un conjunto de fondo

especial. Se instala y se

recupera utilizando las

herramientas de pesca de

cable convencional.

Bombas tipo Jet de mango Bombas tipo Jet de mango deslizantedeslizante

Se utilizan en pozos costa afuera,

funciona en el modo de circulación

inversa. La circulación inversa

mantiene los fluidos producidos

fuera de la tubería de revestimiento

protegiéndolo contra la corrosión y

permitiendo agregar aditivos en el

fluido motriz que circula por el

anular.

Ajuste y sello superior

Mango deslizante

Sello inferior

Bomba tipo Jet de cilindro fijoBomba tipo Jet de cilindro fijo

Casing

Tubing

Coiled ó tubo macarroni

Asiento de la bomba

Empaque

Casing

CoiledEs delgada y compacta, funciona

en tubería de 2 3/8” ó 2 7/8”.

Es una bomba libre y circula a

través del tubo coiled ó

convencional. Son utilizadas

costa afuera debido a que su

diseño satisface cualquier

requerimiento de espacio.

Diseño de equiposDiseño de equipos

Tubing de Retorno de fluido producido y fluido de inyección

P3 Q3 G3

Pwf

Casing

Q1

P1

G1

PwhPs

Tubing del fluido de inyección

Q2

P2

G2

Las bombas jet son una clase especial de bombas hidráulicas de subsuelo. Realiza su acción de bombeo por medio de la transferencia de momento entre el fluido motriz y el fluido a producir.

Bombeo hidráulico JetBombeo hidráulico Jet

El bombeo hidráulico tipo jet tiene una vida útil mayor debido a que sufre poco desgaste por sus partes móviles.

El fluido motriz que se emplea generalmente debe ser crudo para evitar la corrosión en la bomba.

Requiere demasiada potencia en superficie lo que hace algo costoso este bombeo.

ARREGLOS DE POZOARREGLOS DE POZO

Arreglo tipo fijo: Es cuando la bomba se ajusta (atornillada), en

la tubería de fluido motriz y es bajada dentro del pozo mediante

la misma.

Arreglo tipo libre: Es cuando la bomba se introduce por la

tubería del fluido motriz y ésta se encuentra libre para ser

circulada desde el fondo hacia afuera nuevamente. Ambos

arreglos pueden utilizarse para sistema abierto o cerrado.

Tipos de arreglosTipos de arreglos

Fijo Insertado.

Fijo al Revestimiento.

Fijo al Revestimiento con Venteo.

Libre al Revestimiento.

Libre al Revestimiento con Venteo.

Libre paralelo Abierto.

Libre Paralelo Cerrado Tipo A.

Libre Paralelo Cerrado Tipo B.

Pred

ucc

ión

+

flu

ido

mo

triz

flu

ido

mo

triz

Gas

ven

tead

o OPF

Fluid

o

Motr

iz

Pro

du

cció

n + F

luid

o

Motr

iz

OPF

Gas venteado

Fluid

o

Motr

iz

Pro

du

cció

n +

Flu

ido

Mo

triz

OPF

Gas

Liquido

Gas

Ven

tead

o

A B C

A: Arreglo tipo Fijo Insertado.

B: Arreglo tipo Fijo al revestimiento

(el gas es llevado por la bomba).

C: Arreglo tipo Fijo al Revestimiento

(el gas es venteado por el anular).

Arreglos tipo libre paraleloArreglos tipo libre paralelo

Estas bombas son de tipo

convencional que se desasientan con

el fluido de producción. El gas es

venteado a través del anular en estos

arreglos.

P

rod

ucc

ión

+ F

luid

o

Motr

iz

Fluid

o

Motr

iz

Ga

s V

en

tea

do

OPF

Pro

du

cció

n

Fluid

o

Motr

iz

Flu

ido

Mo

triz

OPF

Ga

s

Consideraciones del diseñoConsideraciones del diseño

 1. Decidir si es un sistema abierto(OPF) o sistema cerrado (CPF)

2. Decidir si se va a ventear el gas o se va a bombear

3. Escoger un arreglo para la tubería de producción

4.Escoger una planta de energía situada en el pozo

5. Escoger bombas de superficie

6.Diseñar el sistema de limpieza de fluidos motrices

Etapas del diseñoEtapas del 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.

Pasos del diseñoPasos del diseño

Selección de la bomba.Cálculo de la rata de velocidad de la bomba.Cálculo de pérdidas de presión por fricción en bombaCálculo de la rata de fluido motriz.Cálculo de pérdidas de presión por fricción en tubería de

inyección.Cálculo del gradiente de la columna de fluido producido.Cálculo de pérdidas de presión por fricción en tubería de

retorno.Cálculo de presión en superficie para la inyección del fluido

motriz.