UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS

E.P INGENIERIA DE PETRÓLEO

Tema: Bombeo Hidráulico

Curso: Servicios de Pozos y Reacondicionamiento

Docente: Ing. José Vitonera Infante

Integrantes: Albán Coronado Rafael Alberto

Alameda Merino Junior Armando

Fiestas Rojas Jair

PIURA – PERÚ

2015

Introducción

La producción de petróleo requiere el consumo de energía para levantar el fluido a superficie; esta energía puede ser suministrada inicialmente por el mismo yacimiento, pero a medida que la presión declina, se hace necesario suministrar energía externa. Los métodos más comunes de levantamiento artificial son: el bombeo mecánico y el neumático. Sin embargo en los últimos años el bombeo hidráulico ha tomado gran impulso y ha mostrado buenas perspectivas en diferentes áreas. El bombeo hidráulico es tal vez uno de los sistemas de levantamiento artificial menos aplicados en la industria petrolera. Aunque fue ampliamente implementado y difundido en los años 60 y 70s, las compañías fabricantes de estos sistemas fueron absorbidas por otras compañías o desaparecieron del mercado. El bombeo hidráulico comparado con el mecánico y el neumático es relativamente nuevo, pues su etapa de desarrollo se remonta a 1932 y hasta nuestros días ha alcanzado un grado de perfeccionamiento y una eficiencia tal, que en muchos casos puede competir ventajosamente con cualquier otro método conocido. Desde los años 90 ha habido un resurgimiento del bombeo hidráulico como excelente alternativa de levantamiento artificial. Sus claras ventajas versus otros sistemas de levantamiento, le ha garantizado un lugar de preferencia por parte de algunas compañías operadoras. Su misión, es la de transformar la energía mecánica suministrada por el motor de arrastre (eléctrico o de combustión Interna) en energía oleo hidráulica. Dicho de otra manera, una bomba debe suministrar un caudal de aceite a una determinada presión.

Historia

Una bomba hidráulica es una máquina generadora que transforma la energía (generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. El fluido incompresible puede ser líquido o una mezcla de líquidos y sólidos como puede ser el hormigón antes desfraguar o la pasta de papel. Al incrementar la energía del fluido, se aumenta supresión, su velocidad o su altura, todas ellas relacionadas según el principio de Bernoulli. En general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud. La primera bomba conocida fue descrita por Arquímedes y se conoce como tornillo de Arquímedes, descrito por Arquímedes en el siglo III a. C., aunque este sistema había sido utilizado anteriormente por Senaquerib, rey de Asiria en el siglo VII a. C. En el siglo XII, Al-Jazari describió e ilustró diferentes tipos de bombas, incluyendo bombas reversibles, bombas de doble acción, bombas de vacío, bombas de agua y bombas de desplazamiento positivo.

Evolución del Bombeo Hidráulico

1932 Primera bomba hidráulica de fondo instalada. Establecido como Kobe, Inc. Por C.J. Coberly

1958 Fluid Packed Pumb desarrolla Oilmaster balance de tipo Bomba hidráulica.

1964 Kobe es comprado por Baker Odil tolos. Sigue operando como Kobe, Inc.

1972 Kobe, Inc. Corre la primera Bomba jet para producir pozos petroleros.

1972 Fluid Packed Pump introduce el patentado sistema Unidraulic´.

1977 Fluid Packed Pump cambia el nombre por National Production Systems.

1984 Kobe, Inc, es comprado por Trico Industries, manofacturera de varillas de Bombeo y varillas de bombas de fondo.

1987 National Production System se asocia con Oilwell Supply Company.

1987 Trico Industries es comprada por PACCAR Inc., manufacturera de camiones.

1994 La línea de productos Oilmaster (línea de productos hidráulicos de National Oilwell) es comprada por Trico Industries.

1997 Trico Industries es comprada por EVI.

1998 EVI y Weatherford se fusionan para convertirse en Weatherford Internacional.Wearherford Artificial Lift Systems es una unidad operacional de la compañía

.2001 Wearherford Artificial Lift Systems es comprada por Guiberson hydraulic pumpproduct line de Halliburton.

GENERALIDADES

PRINCIPIO Y FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO HIDRAULICO

El bombeo hidráulico se basa en un principio sencillo: “La presión ejercida sobre la superficie de un fluido se transmite con igual intensidad en todas las direcciones”. Aplicando este principio es posible inyectar desde la superficie un fluido a alta presión que va a operar el pistón motor de la unidad de subsuelo en el fondo del pozo. El pistón motor esta mecánicamente ligado a otro pistón que se encarga de bombear el aceite producido por la formación. Los fluidos de potencia más utilizados son agua y crudos livianos que pueden provenir del mismo pozo. En cuanto a su función, podemos considerar dos posibilidades extremas de bombas: las que dan un gran caudal a pequeña presión y las que dan un pequeño caudal a alta presión. La misión del primer tipo será evidentemente llenar rápidamente las conducciones y cavidades del circuito (como ocurre al hacer salir un cilindro que trabaje en vacío). Las del segundo tipo servirán para hacer subir y mantener la presión en el circuito. Claro que en la mayoría de los casos no se van a usar dos bombas y hay que buscar un compromiso entre estos extremos. Otras consideraciones llevan a la necesidad de construir bombas que tengan características determinadas. Así, para obtener una velocidad constante en un cilindro, nos hará falta una bomba de caudal constante. Si queremos después mantener el cilindro en posición - para lo que nos basta compensar las fugas - no necesitaremos todo el caudal, por lo que nos puede interesar una bomba capaz de trabajar a dos caudales constantes: uno alto y otro bajo. Otro tipo de problemas exigirá bombas de caudal regulable en uno o en dos sentidos, bombas de potencia constante, etc. Las bombas se fabrican en muchos tamaños y formas - mecánicas y manuales – con muchos mecanismos diferentes de bombeo y para aplicaciones muy distintas.

COMPONENTES DEL EQUIPO

Los componentes que conforman el sistema de Levantamiento por Bombeo Hidráulico pueden ser clasificados en dos grandes grupos:-Equipo de superficie y Equipo de subsuelo

EQUIPOS DE SUPERFICIE

1. TANQUES DE ALMACENAMIENTO, TANQUES DE LAVADO, SEPARADORES Y/O TRATADORES

Cuando se utiliza petróleo como fluido de potencia en un sistema abierto, dicho fluido se obtiene de tanques de almacenamiento o de oleoductos, de donde se suministran al sistema de bombeo o de distribución. Si se está en un sistema cerrado, 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 las estaciones de producción.

2. BOMBAS DE SUPERFICIE

Las bombas utilizadas en este tipo de levantamiento para bombear el fluido motor pueden ser triples o múltiples. Las que se emplean generalmente, son las triples.

A) Bombas triples:

Estas bombas usan:

Émbolo, camisa de metal a metal, válvula tipo bola.

B) Bombas múltiples:

Tienen un terminal de potencia y una de fluido. El terminal de potencia comprende, entre otras partes: el cigüeñal, la biela y los engranajes. El terminal de fluido esta formado por pistones individuales, cada uno con válvulas de retención y descarga. Usualmente, estas válvulas están provistas de resorte. Las bombas múltiples mas comúnmente instaladas en el campo son las de configuración horizontal.

3. MÚLTIPLES DE CONTROL

Cuando se opera una cantidad apreciable de pozos desde una batería central, se suele usar un múltiple de control para dirigir los flujos directamente a cada uno de los pozos Medidores de flujo global o individual para cada pozo se pueden instalar en el múltiple de control de fluido de potencia. 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.

4) VÁLVULA DE CONTROL

Una válvula de control de presión constante regula la presión en el lado común del fluido de potencia del múltiple. Esta presión, generalmente, es mayor que la presión más alta requerida por cualquiera de los pozos. La válvula de control de flujo constante rige la cantidad d fluido de potencia que se necesita en cada pozo cuando se emplea una bomba reciprocante.

5) 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.

EQUIPOS DE SUBSUELO

SISTEMA DE FLUIDO MOTOR

En los sistemas de bombeo hidráulico, el fluido motor transmite la potencia a la bomba de subsuelo y, a la vez, lubrica todas las partes móviles de la misma. El transporte del fluido motor y del fluido producido se realiza a través de un sistema de tuberías que depende del tipo de sistemas de fluido o de potencia: bien sea de fluido cerrado o de fluido abierto.

2. SISTEMA DE FLUIDO CERRADO (FMA)

En este caso, el fluido motor no se mezcla con el pozo, lo cual hace necesario el uso de tres tuberías en el fondo del pozo: una para inyectar el fluido de potencia, una de retorno del mismo y otra del fluido de producción.

3. SISTEMA DE FLUIDO ABIERTO (FMA)

En el sistema abierto, el fluido motor se mezcla con el fluido del pozo, lo cual hace necesario el uso de dos tuberías en el fondo: una para inyectar el fluido de potencia y otra para el retorno de la mezcla.

4. BOMBAS HIDRÁULICAS

Las bombas hidráulicas de subsuelo constituyen el principal componente del sistema en el fondo del pozo. El principio de operación de estas bombas es similar al de las bombas de cabillas. Las bombas hidráulicas utilizan un pistón accionado por cabillas y dos o más válvulas de retención. La bomba puede ser de simple acción o de doble acción. Una bomba de acción simple sigue prácticas de diseño similares a las de una bomba de cabillas. Se denomina de acción simple porque desplaza el fluido hasta la superficie, en el recorrido ascendente o en el descendente (no en ambos).

A) Bomba de doble acción:

La bomba de doble acción tiene válvulas de succión y de descarga en ambos lados del pistón. Por esta razón esta bomba desplaza el fluido hasta la superficie en ambos recorridos, ascendente y descendente, con la acción combinada de apertura y cierre de las válvulas de succión y de descarga del pistón.

B) Bombeo por cabilla e hidráulico:

En una instalación de bombeo por cabillas la unidad de superficie y la bomba de subsuelo se unen por medio de la sarta de cabillas. En cambio, en una unidad de bombeo hidráulico, la cabilla se encuentra en el interior de la bomba. Las bombas de cuatro vías se usan en el motor para cambiar la alta presión del fluido de potencia abaja presión y descarga en ambos lados del pistón del motor, de manera alternativa. Estas válvulas del motor se utilizan con bombas de doble acción, para dar igual fuerza en el recorrido ascendente y descendente.

BOMBEO HIDRAULICO

Una bomba hidráulica es un dispositivo tal, que recibiendo energía mecánica de una fuente exterior, la transforma en una energía de presión transmisible de un lugar a otro de un sistema hidráulico a través de un líquido cuyas moléculas estén sometidas precisamente a esa presión. Los sistemas de bombeo hidráulico proporcionan una flexibilidad extraordinaria en la instalación y capacidad de funcionamiento para cumplir una amplia gama de requerimientos de extracción artificial. La instalación de la potencia superficial puede ponerse en un lugar central para servir a pozos múltiples, o como una unidad conveniente montada sobre patín localizada en el lugar del pozo individual. El requerimiento de equipo mínimo en el cabezal del pozo acomoda de cerca el pedestal de perforación espaciado de cerca, o las terminaciones de plataforma, así como los requerimientos superficiales de perfil bajo.

Capacidades de Funcionamiento

Las capacidades de funcionamiento significativas de este sistema de hidráulico de extracción incluyen:

•Caudales de producción desde 100 hasta 15.000 BPD - ajustables en la superficie, del 20 a 100% de capacidad

•Profundidades de operación mayores de 15.000 pies

•Selección de bombas de chorro de pistón de desplazamiento positivo para que funcionen en tubos de 2" a 4 pulgadas

•Las bombas de desplazamiento positivo pueden lograr máximo volumen de desagüe remanente

•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 labomba de pistón aíslen el fluido de potencia de la producción

•Las bombas de chorro y de pistón pueden encajar intercambiadas en el mismo conjunto del fondo del pozo de "bomba libre

Funcionamiento

En el sistema de bombeo hidráulico, el crudo (o agua) se toma del tanque de almacenamiento y se alimenta a la bomba Triple/Múltiple. El fluido de potencia, ahora con la presión aumentada por la bomba triple, esta controlada por las válvulas en la estación de control y distribuida en uno o más pozos. El fluido de potencia pasa a través de las válvulas del cabezal del pozo y es dirigido a la bomba hoyo abajo. En una instalación de bomba de pistón, este fluido de potencia acciona el motor que a su vez acciona la bomba. El fluido de potencia regresa a la superficie con el crudo producido y es enviado por tubería a tanque de almacenamiento. Todos los sistemas de bombeo hidráulico incorporan los segmentos funcionales siguientes:

•Almacenamiento del fluido de potencia

- El sistema de tanque depurador, donde el crudo de potencia mezclado y la producción regresan del (los) pozo(s)con el crudo que la bomba triple toma de la parte superior del tanque.

•Máquina motriz

- Motor eléctrico, de gas o diesel.

•Bomba superficial

- Bombas triple/múltiple de alta presión están diseñadas especialmente para este fin.

•Estación de control

- El fluido de potencia se puede dirigir a un múltiple de distribución a cualquier distancia de la planta y de allí se puede controlar la velocidad de la bomba de cada pozo de entre muchos.

•Cabezal del pozo

- La ausencia del equipe móvil permite muchas disposiciones de cabezales de pozo; arriba o abajo del suelo, arriba o debajo de lagua, etc.

•Configuraciones subterráneas

- Una variedad de sistemas hoyo abajo se pueden utilizar. Dos tipos básicos son el de "tubería de revestimiento libre" y el “libre paralelo".

•Bomba hoyo abajo

- El principio de operación del diseño de una bomba de pistón hoyo abajo es extremadamente simple. El motor es accionado por el fluido de potencia controlado por la válvula del motor. El pistón del motor lleva una varilla (que acciona hidráulicamente la válvula) que conecta al pistón de la bomba. El diseño Kobe utiliza varillas y pistones que son huecos de modo que la misma presión del fluido de potencia se ejerce en las mismas áreas superior e inferior, de modo que el conjunto esta siempre en equilibrio hidráulico total.

Las características de diseño resultan en las siguientes ventajas importantes: Bomba apagada o carga errática - La bomba es protegida por la válvula del motor. Además, de invertir el pistón del motor, la válvula también controla su aceleración y en casos de carga parcial de la bomba la válvula "gobierna" para impedir danos de empalamiento. Equilibrio hidráulico - El pistón y el conjunto de varillas esta siempre equilibrado axialmente. Todos los otros elementos hidráulicos en la bomba también están equilibrados radialmente. Producción de arena y agua - El sistema incorporado de lubricación de alta precia protege todos los encajes deslizables con el fluido de potencia de alta presión. Traba por gas - Imposible con las bombas Kobe. La longitud de la carrera positiva permite un mínimo de diseño de volumen de juego. Con la fuga constante de algo del fluido de potencia más allá del pistón, el volumen del juego se vuelve cero y todo el gas se agota. Velocidad de la bomba - Las bombas Kobe están diseñadas a propósito para carreras relativamente cortas y alta eficiencia. En termines de velocidad, las velocidades son similares al bombeo de varillas. Por ejemplo, 80 carreras de 12" por minuto en una bomba Kobe/Oilmaster tienen la misma velocidad que una unidad de varilla que funcione a 15 carreras de 64" por minuto.

El diseño de carrera corta mantiene ligera la masa reciprocante y las velocidades más altas son prácticas. Mientras que las velocidades nominales se han puesto come guías de diseño, la velocidad de la bomba está casi enteramente limitada por la habilidad de cambiar la succión de la bomba. Los sistemas de bombeo hidráulico se dividen en dos clases de acuerdo al tipo de bomba de subsuelo: bombas hidráulicas de pistón y las bombas hidráulicas tipo jet. Aunque la bomba hidráulica de pistón es un dispositivo de alta eficiencia volumétrica, sus debilidades operacionales en términos de calidad del fluido motriz, no la hace una solución versátil y por el contrario es muy limitada su aplicación.

BOMBEO HIDRÁULICO TIPO JET (CHORRO) Y BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTON

El bombeo hidráulico, como cualquier otro sistema artificial de producción es introducido al pozo cuando la energía natural de éste no es suficiente para que pueda fluir de manera. Económicamente óptima o rentable a un gasto de producción deseado, por lo que es necesario restaurar una presión adecuada proporcionando energía adicional por medio de este sistema

Para poder elevar los fluidos hasta la superficie manteniéndoles una determinada presión.

El bombeo hidráulico tipo pistón consiste de un sistema integrado de equipo superficial (motor y Bomba reciprocante) acoplado a una tubería conectada al pozo; este equipo transmite potencia una unidad instalada a una determinada profundidad (pudiendo ser ésta el fondo del pozo)

Mediante acción hidráulica.

El flujo de fluido motriz inyectado acciona este equipo sub superficial, consistente de una bomba y un motor como elementos principales que impulsan el fluido de la formación a la superficie, manteniéndoles una presión adecuada.

Las características más importantes de este sistema artificial de producción son:

1. Puede alcanzar mayores profundidades que otros sistemas. Debido a la flexibilidad de este sistema ha permitido la explotación de pozos a profundidades hasta de 18000 pie.

2. La bomba sub superficial se puede recuperar fácilmente. Una de las ventajas del bombeo hidráulico es la facilidad con que se instalan y recuperan las bombas sub superficiales (Bomba tipo libre). Para recuperar una bomba, la circulación se invierte en la sarta de producción, a fin de desanclarla de su asiento. A continuación se circula por la sarta del retorno del fluido motriz (o por el espacio anular) para llevarla a la superficie, donde cae en un receptáculo para su correspondiente cambio. Para introducir una bomba la operación se efectúa a la inversa.

3. Buena flexibilidad de gastos de producción. La instalación de este tipo de bombeo es ideal cuando se tienen a gran profundidad, a baja presión y bajas relaciones gas-aceite, grandes volúmenes de fluido por producir (hasta 5000 bl/día).

4. Puede operar en pozos direccionales. Es el sistema artificial de producción mas indicado para operar en pozos direccionales, a diferencia del bombeo mecánico convencional, bombeo neumático o electro centrífugo, los cuales presentan ciertas desventajas.

5. Control del sistema de varios pozos desde un punto único. Desde ese punto, el operador puede:

a) Cerrar o abrir uno, cualquiera o todos los pozos, o la combinación deseada de pozos.

b) Graduar la velocidad de la bomba en cada pozo.

c) Medir la velocidad de la bomba en cualquier pozo.

6. Fácil adición de inhibidores. Debido al estricto control del fluido motriz, pueden agregársele a. Éste, toda clase de inhibidores que sea necesarios en la superficie.

7. Manejo de crudos pesados. Esto estará en función de la capacidad de la bomba sub superficial y de su eficiencia. Pero dado el amplio rango de bombas sub superficiales

INGENIERIA DE PRODUCCIÓN

Existentes, el manejo de fluidos de alto peso específico puede ser factible sin disminuir los ritmos de producción preestablecidos.

Uno de los principales elementos del Bombeo Hidráulico en general es el fluido motriz (aceite o agua). Dicho fluido tiene como función la de proporcionar la energía necesaria para accionar el motor de la unidad de producción y además lubricar todas las partes del sistema.

Las características más importantes que deberá poseer el fluido motriz son:

a) Fluido limpio. Debido a que el fluido motriz estará en contacto con las partes del equipo superficial y sub superficial, es recomendable que este no contenga impurezas que puedan, provocar problemas subsecuentes, tales como: corrosión,

y/o abrasión de la tubería de inyección, obstrucción de las tuberías o mal funcionamiento del motor.

b) Contenido de sólidos mínimo. Es necesario que el tipo de fluido que se elija o seleccione como fluido motriz, no contenga más de 20 p.p.m. de sólidos, el tamaño de las partículas sólidas no deberá exceder a 15 micrones y el contenido de sal no ser mayor de 12 lb/1000 bl. De aceite.

c) Baja Viscosidad. Esta característica será uno de los factores para poder elegir el tipo bomba superficial, ya que si el fluido motriz es sumamente viscoso, la presión de descarga requerida para la bomba deberá ser sumamente alta para moverlo, por lo que se necesita que la viscosidad sea la más baja posible.

d) Alto poder de lubricación. Esta característica es debida a que el fluido motriz estará en contacto directo con todas las partes mecánicas del motor superficial y por lo tanto tendrá como función la de lubricar cada una de las partes ue constituyen dicho motor.

I. Sistema abierto de fluido motriz. Aquí el fluido motriz bajo presión es dirigido a la bomba sub superficial por una tubería , este acciona la bomba, entra en la corriente del fluido producido y retorna a la superficie mezclado con éste. En este sistema sólo son necesarios dos conductos dentro del pozo uno para conducir el fluido motriz a la unidad sub superficial y otro para conducir la mezcla de fluido motriz con fluido producido a la superficie (dos sartas de tubería de producción o una sola sarta de tubería y el espacio anular T.R.-T.P.).

II. Sistema cerrado de fluido motriz. En este caso el fluido motriz es circulado al fondo del pozo para accionar la unidad sub superficial, pero no se mezcla con el fluido producido, sino que es retornado a la superficie por una sarta de tubería por separado por lo que es necesario un conducto extra a diferencia del sistema abierto.

Las principales causas que provocan mal funcionamiento en el sistema son:

i. Falta de Fluido Motriz

ii. Obstrucciones del flujo

iii. Fugas

iv. Cambios de condiciones del pozo

v. Desgaste del motor

vi. Contaminación del fluido motriz

vii. Alta producción de gas

INGENIERIA DE PRODUCCIÓN

viii. Corrosión

ix. Abrasividad

x. Taponamientos, etc.

En este capítulo se consideran problemas prácticos sobre parámetros de diseño del bombeo hidráulico tipo pistón, considerando instalaciones en sistema cerrado y abierto de inyección del fluido motriz, tanto para bombas superficiales fijas y libres; así como también considerando que el gas pasa por la bomba o se ventea por el espacio anular. Para la solución de los problemas con bombas sub superficiales tipo libre se considera una tolerancia de 0.5 pg en cuanto al diámetro exterior de esta con respecto al diámetro interior de la tubería en la cual se aloja.

El BOMBEO HIDRAULICO TIPO JET

es un mecanismo de producción de pozos petroleros, que actúa mediante la transferencia de potencia a una bomba de subsuelo con un fluido presurizado que es bombeado a través de la tubería de producción. La bomba de subsuelo actúa como un transformador convirtiendo la energía del fluido motriz en energía potencial o presión sobre los fluidos producidos. La bomba de subsuelo tipo Jet, logra su acción de bombeo mediante la transferencia de energía entre dos corrientes de fluidos. La alta presión del fluido motriz enviado desde la superficie pasa a través de una boquilla donde su energía potencial o presiones convertida en energía cinética en la forma de chorro de fluido a gran velocidad. El fluido a producir es succionado y mezclado con el fluido motriz en la garganta de la bomba y llevado a superficie. No requiere de varillas o cables eléctricos para la transmisión de potencia a la bomba de subsuelo. Es un sistema con dos bombas una en superficie que proporciona el fluido motriz y una en el fondo que trabaja para producir los fluidos de los pozos. La bomba de subsuelo puede ser instalada y recuperada hidráulicamente o con unidad es de cable. Los fluidos producidos pueden ser utilizados como fluido motriz. Su mantenimiento es de bajo costo y de fácil implementación.

Ventajas

Son muchas las ventajas del bombeo hidráulico tipo jet, mencionamos entre otras: Flexibilidad en la rata de producción.

Cálculo de la Pwf en condiciones fluyentes por el programa de diseño.

La bomba Jet 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.

Las bombas de subsuelo pueden ser circuladas o recuperadas hidráulicamente. Esta ventaja es muy importante porque reduce los requerimientos de los equipos de reacondicionamiento (workover) para hacer el mantenimiento a los equipos de subsuelo.

La bomba Jet es fácilmente optimizada cambiando el tamaño de la boquilla y la garganta.

Muy apropiadas para instalación de medidores de presión debido a su baja vibración.

Muy apropiadas para zonas urbanas o cerca de zonas urbanas, plataformas costa afuera y zonas ambientalmente sensibles.

Puede manejar fluidos contaminados con CO2, SO2, gas y arena.

BOMBEO HIDRÁULICO TIPO PISTÓN

En el caso de Bombeo Hidráulico Tipo Pistón, el equipo de subsuelo está formado básicamente por los siguientes componentes:

Arreglo de tubería:

permite clasificar los diferentes tipos de instalaciones del sistema, tales como: tipo insertable fijo, entubado fijo, bomba libre tipo paralelo y tipo entubado.

Bomba hidráulica de succión:

El principio de operación es similar al delas bombas del Bombeo Mecánico, sólo que en una instalación de Bombeo Hidráulico Tipo Pistón, la cabilla se encuentra en el interior de la bomba. Las bombas hidráulicas se clasifican en bombas de acción sencilla y las de doble acción. Las de acción sencilla desplazan fluido a la superficie en un solo sentido, es decir, en el movimiento de ascenso o descenso. Las de doble acción desplazan fluido hasta la superficie en ambos recorridos, ya que poseen válvulas de succión y de descarga en ambos lados del pistón que combinan acciones de apertura y cierre de las válvulas de succión y descarga del mismo. Las bombas de pistones están formadas por un conjunto de pequeños pistones que van subiendo y bajando de forma alternativa de un modo parecido a los pistones de un motor a partir de un movimiento rotativo del eje.

Estas bombas disponen de varios conjuntos pistón-cilindro de forma que mientras unos pistones están aspirando líquido. otros lo están impulsando, consiguiendo así un flujo menos pulsante; siendo más continuo cuantos más pistones haya en la bomba; el líquido pasa al interior del cilindro en su carrera de expansión y posteriormente es expulsándolo en su carrera de compresión, produciendo así el caudal. La eficiencia de las bombas de pistones es, en general, mayor que cualquier otro tipo, venciendo, generalmente, presiones de trabajo más elevadas que las bombas de engranajes o de paletas. Las tolerancias muy ajustadas de estas bombas las hacen muy sensibles a la contaminación del líquido. Según la disposición de los pistones con relación al eje que los acciona, estas bombas pueden clasificarse en tres tipos:

Axiales: los pistones son paralelos entre si y también paralelos al eje.

Radiales: los pistones son perpendiculares al eje, en forma de radios.

Transversales: los pistones, perpendiculares al eje, son accionados por bielas.

De todos estos tipos los que se utilizan fundamentalmente en maquinaria actualmente son las primeras de pistones axiales, por esta razón nos vamos a referir a este tipo de bombas y descartaremos los demás tipos.

Bomba de pistones axiales

Las bombas tipo pistón no son aconsejables en pozos con alta relación gas-aceite ya que si el fluido de producción contiene mucho fluido gaseoso, la capacidad de manejar el fluido liquido disminuye cada vez que el gas aumente, lo que traduce baja eficiencia.

SISTEMAS DE FLUIDO DE POTENCIA

En los sistemas hidráulicos de bombeo de pozos petroleros hay dos circuitos de fluido de potencia básicos - el Fluido de potencia abierto (OPF, por sus siglas en inglés) y el sistema de Fluido de potencia "cerrado" (CPF).El sistema de fluido abierto, porque permite quo el fluido de potencia agotado se mezcle con el fluido producido, se designa así para distinguirlo del sistema de fluido do potencia cerrado, que mantiene el fluido de potencia separado del fluido producido Sistema de fluido do potencia abierto (OPF) En el sistema OPF, la bomba superficie lo tiene crudo limpio (o agua) de un tanque do asentamiento o de un recipiente separado/reservorio. Hay cuatro disposiciones básicas hoyo abajo en el sistema OPF, quo son: Inserción fija - En oste sistema, la bomba hoyo abajo se inserta en una sarta pequeña de tubo adentro do la tubería de producción. El fluido de potencia de entrada va hacia abajo, en la pequeña sarta interior, y la producción más el fluido de potencia agotado regresan arriba en el espacio anular entro las dos sartas. Gas libre se produce a través del espacio anular del tubo de producción y la tubería de revestimiento. Tubería de revestimiento fija - En esto sistema, la bomba hoyo abajo se inserta en cualquier tamaño de tubo y se apoya en un obturador de la tubería de revestimiento. El fluido de potencia de entrada va hacia abajo en esta sarta de tubo y la producción más el fluido de potencia agotado regresan hacia arriba en el espacio anular. Todo el gas libre se debe producir a través de la bomba. Paralela "libre" - En este sistema, dos sartas de tubo, conectadas en el fondo con un bloque de cruceta, se insertan independientes simultáneamente, y se inserta una válvula fija recuperable. La "bomba libre" es circulada abajo en la mayor de las dos sartas por el fluido do potencia, y al sentar hace un sello de asiente en la válvula fija y un sollo superior en un collar especial. Comienza la circulación continuada del fluido de potencia y funciona el motor de la bomba. La producción más el fluido de potencia van a través del bloque de cucota del fluido y regresa arriba en la sarta del tubo más pequeño. El gas libro es producido a graves del espacio anular de la tubería de revestimiento - producción. Tubería de revestimiento "libre" - En este sistema, una sarta de tubo se inserta y apoya en un obturador do la tubería de revestimiento. La "bomba libre" es circulada hacia abajo de esta sarta y en funcionamiento el fluido de potencia agotado más la producción se producen hacia arriba en el espacio anular de la tubería de revestimiento.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL BOMBEO HIDRAULICO

•VENTAJAS DEL BOMBEO HIDRÁULICO

- Pueden ser usados en pozos profundos (+/- 18000 pies).- No requieren taladro para remover el equipo de subsuelo.- Puede ser utilizado en pozos desviados, direccionales y sitios inaccesibles.- Varios pozos pueden ser controlados y operados desde una instalación central de control.- Puede manejar bajas concentraciones de arena.

•DESVENTAJAS DEL BOMBEO HIDRÁULICO

-Costo inicial alto- Las instalaciones de superficie presentan mayor riesgo, por la presencia de altas presiones.- Altos costos en la reparación del equipo.- No es recomendable en pozos de alto RGP.-Problemas de corrosión.- El diseño es complejo.

DATOS DE CAMPOS QUE UTILIZAN BOMBEO HIDRAULICO

•Campo Río Zulia

(Río Zulia se encuentra en Norte de Santander a 40 Km. Del noroccidente de Cúcuta)Su estructura presenta un crudo de 41º API, de baja viscosidad, inicialmente sub saturado, crudo parafínico. Su máxima producción fue en 1966 de 36.600 Bbpd.

•Campo Yariguí - Cantagallo

Yariguí – Canta gallo son dos pequeños campos petroleros enclavados en una de las riberas del río Magdalena, donde la naturaleza formó unas pequeñas islas). Inicialmente la producción se daba por flujo natural, luego se pasó a usar el bombeo mecánico y cuando este dejo de ser viable, se implementó el bombeo hidráulico debido a que este es mejor en pozos desviados.

El bombeo hidráulico no es suficientemente eficiente en yacimientos donde se conozca que la relación gas aceite sea superior a 500 pies cúbicos de gas por barril de aceite producido.

CONCLUSIONES

1) Cuando se van a instalar varios pozos a un sistema de producción artificial, el costo inicial (inversión) por pozo generalmente es menor para el bombeo hidráulico que en el bombeo mecánico.

2) Para un mismo diámetro de tubería el bombeo hidráulico permite sacar mayor volumen y a profundidades muy superiores comparadas con el bombeo mecánico

.3) En el bombeo hidráulico se hace fácil centralizar y automatizar los controles de otros los pozos

.4) Las ratas de producción son controladas fácilmente y sobre un amplio rango, utilizando el bombeo hidráulico.

5) Este sistema es ideal en pozos desviados, practico en pozos verticales y en localizaciones inaccesibles para ratas y profundidades que lo justifiquen.

6) El equipo se puede utilizar con ventajas en pozos profundos y aún en pozos superficiales con grandes ratas.

7) Las indicaciones de presión de operación nos sirven para determinar el nivel del fluido y evaluar las condiciones de trabajo del equipo de subsuelo

.8) Los productos químicos para prevenir taponamientos por parafina y evitar corrosión pueden ser agregados fácilmente al aceite motriz, permitiendo un tratamiento más efectivo.

9) Teóricamente el bombeo hidráulico aparece como la solución a todo tipo de producción artificial de pozos petroleros. Sin embargo, factores prácticos, como contaminantes en el aceite, arena, agua y sólidos en suspensión, deposición de parafinas en las tuberías y en general el excesivo costo de tratamiento particularmente cuando la producción posee alto corte de agua hacen que su atractivo sea menor.

10) Probablemente el factor más importante que gobierna el éxito y la economía de las operaciones en bombeo hidráulico es una buena calidad del fluido motriz. Antes de arrancar un sistema hidráulico es conveniente circular suficiente fluido a través de todo el circuito con el fin de asegurar la limpieza de todo el equipo y evitar daños causados por escoria de soldadura o partículas u objetos extraños dentro de la tubería.