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• SISTEMA DE BOMBEO HIDRÁULICO• TIPOS DE SISTEMAS DE OPERACIÓN• APLICACIONES• COMPONENTES• EQUIPOS DE SUPERFICIE• EQUIPOS DE SUBSUELO• TIPOS DE SISTEMAS DE BOMBEO HIDRÁULICO• CONSIDERACIONES• PROBLEMAS

ING. DIEGO ARMAS

BOMBEO HIDRÁULICO

SISTEMA DE BOMBEO HIDRÁULICO

En el sistema conocido como bombeo hidráulico, la energía adicionalsuministrada al fluido de la formación es trasmitida hidráulicamente alfondo del pozo a través de un fácil control en superficie, la cualdistribuye el volumen de fluido y presión necesaria para cada pozo.

Una vez el fluido motriz por el cabezal es llevado al fondo del pozo,donde acciona la unidad de bombeo de subsuelo y luego retornarlo asuperficie para repetir el ciclo.

La aplicación de este principio permite trasmitir presión desde un lugarcentralizado en la superficie, mediante una tubería llena de líquido,hacia cualquier número de puntos dentro de un campo petrolero.

SISTEMA DE BOMBEO HIDRÁULICO

El principio fundamental aplicado en el bombeo hidráulico en elsubsuelo es la Ley de Pascal, fue enunciado por primera vez por BlasPascal en el año de 1653. La ley de Pascal, explica que: la presiónaplicada sobre cualquier punto de un líquido contenido se transmite,con igual intensidad, a cada porción del fluido y a las paredes delrecipiente que lo contiene.

Un sistema de bombeo hidráulico, como los que actualmente se ofrecenen el mercado, toma su líquido de un reservorio de fluido motriz en lasuperficie, lo pasa a través de una bomba reciprocante múltiplex apistón en superficie para incrementar la presión de liquido, e inyecta elliquido a presión dentro de pozo a través de una sarta de tubería a labomba de subsuelo que permite llevar la producción junto con el fluidomotriz a superficie.

TIPOS DE SISTEMAS DE OPERACIÓN

Hay básicamente dos tipos operativos en los sistemas de bombeohidráulico: el sistema de fluido motriz cerrado y el sistema de fluidomotriz abierto.

En un sistema cerrado (CPF) de fluido motriz, no se permite que losfluidos de producción se mezclen con los fluidos motrices de operacióndentro de ninguna parte del sistema.

En un sistema abierto (OPF) de fluido motriz, el fluido de operación semezcla con el fluido producido de pozo y regresa a la superficie.

APLICACIONES

Para aplicar el sistema de Bombeo Hidráulico, el fluido así tratado estalisto para ser inyectado al pozo a alta presión, para esto es necesariocontar con equipo de subsuelo, para esto veremos diferentes tipos desistemas y sus aplicaciones.

• 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.

COMPONENTES

Los componentes principales del sistema de bombeo hidráulico son:

A: Tanque para el fluido de potencia.B: Unidad Bombeo del fluido de potencia en superficie.C: Sistema de recolección.D: Válvula de control en cabeza.E: Motor y bomba de fondo.

Fluido de potencia limpio

Fluido de potencia alta pres.

Gas Producido

Fluido mezclado

Fluido producido

Bomba de Fluido de potenciaManifold de controlPozos

Paquete de separación

Modular

TIPOS DE SISTEMAS DE BOMBEO HIDRÁULICO

Bombeo hidráulico tipo pistón.La bomba de pistón es una bomba de desplazamiento positivo yconsiste de dos secciones, el motor y la bomba. El motor es accionadopor medio de un fluido de potencia desde superficie.

Bombeo Hidráulico Tipo Jet.En el bombeo tipo Jet el fluido de potencia entra a alta velocidad paramezclarse con el fluido del pozo y levantarlo hacia la superficie paraluego ser separados.

CONSIDERACIONES

Ventajas• El bombeo hidráulico es más flexible para adaptarse a los cambios en

caudales de producción.• El bombeo hidráulico puede producir mayores caudales desde

mayores profundidades que una bomba de varilla, un electro sumergible, o el "gas lift".

• Las bombas hidráulicas funcionan más confiablemente en los pozos direccionales. Usualmente no se requiere una torre para recuperar las bombas libres.

• Una bomba a pistón tiene una mayor eficiencia a grandes profundidades que una bomba de varillas porque no hay el problema de estiramiento de las varillas.

• Las instalaciones en múltiples pozos pueden accionarse desde una sola fuente de fluido motriz.

CONSIDERACIONES

Ventajas• Las bombas jet pueden explotar los pozos con mayores relaciones de

gas a petróleo (GOR) Las bombas jet requieren menos mantenimiento de los componentes que trabajan dentro de pozo.

• Se pueden reparar las bombas jet en el campo.• Las bombas jet pueden tolerar sólidos dentro de la producción.• Las bombas Jet pueden producir altos volúmenes.

CONSIDERACIONES

Desventajas• El bombeo hidráulico se aplica en forma poco apropiada en muchos

casos.• Hay una falta generalizada de conocimiento sobre el sistema.• Es compleja la fabricación de bombas hidráulicas a pistón.• El bombeo hidráulico requiere que el personal de operaciones tenga

los conocimientos suficientes.• La alta presión en la superficie puede plantear un peligro.• Se requiere condicionar (limpiar) el fluido motriz.• Los sistemas centralizados requieren equipos grandes de tratamiento.• La poca resistencia de la tubería de revestimiento a la presión más

alta puede restringir las aplicaciones con flujo revertido.

PROBLEMAS DEL BOMBEO HIDRÁULICO

Falta de fluido motriz.Cuando por cualquier causa se presenta una deficiencia del fluidomotriz, se detectará por la caída de presión y la falta de fluido motriz enel tanque.

Fugas.Es un problema muy frecuente y se produce tanto en las tuberíassuperficiales, como en aquellas que están dentro del pozo. Cuandoexiste un escape en el tubing, se produce una disminución en la presiónde operación, lo cual provoca una disminución en el volumen deproducción.


Cambios de condiciones del pozo.En la vida productiva del pozo existen cambios en sus característicaspetrofísicas, los cuales inciden sobre las condiciones de operación delsistema de bombeo hidráulico. Por ejemplo, el nivel de fluido puedeelevarse debido al exceso de gas en el fluido producido, y traer comoconsecuencia una caída de presión.

Desgaste del motor.El desgaste normal de las piezas del motor de la bomba de fondo, serefleja en el aumento de la cantidad de fluido motriz necesaria paramantener la velocidad de la bomba.


Contaminación del fluido motriz.La contaminación puede ser el producto del mal funcionamiento de losdesarenadotes, es decir, que no retiene eficazmente los sólidos, lapresencia de estos sólidos puede causar taponamiento en algunatubería y consecuentemente, se reduce la productividad.

Producción de gas.Se debe tener cuidado con el gas producido, ya que éste es la causa decavitación en el jet, el cual puede destruir la bomba y reducir laproducción, reduciendo así la eficiencia de la bomba.

Arena.La producción de abrasivos, tales como la arena, causan problemas deerosión en todos los tipos de levantamiento artificial; en el bombeohidráulico tipo jet generalmente la arena afecta a la bomba jet y a labomba triplex. Para evitar esto se utiliza los desarenadores.


Parafina.La acumulación de parafina en la parte superior de la sarta del tubing,en la cabeza del pozo o en la línea de flujo, causará contrapresión quehará reducir la eficiencia, lo cual se requiere remover o prevenir. Fluidosa alta temperatura e inhibidores pueden ser circulados en un sistemahidráulico.

Corrosión.La corrosión en el fondo del pozo puede ser causada por electrólisisentre diferentes tipos de metal, H2S o CO2, contenido en el fluidoproducido, alta salinidad o saturación del agua con salmuera uoxigenación de metales. Para disminuir la corrosión se suele usarelementos hechos de materiales de alta calidad. Sin embargo, tambiénse pueden controlar la corrosión mediante la inyección de químicos.

PROBLEMAS OPERACIONALES DEL EQUIPO DE FONDO

Presión En El Casing / La Bomba No Sale Del AsientoPara desasentar la bomba y traerla a superficie se debe aplicar unapresión inversa mediante el fluido motriz ya que normalmente el fluidomotriz entra por el tubing y sale por el anular. Si la bomba no sale asuperficie significa que se a producido un atascamiento alrededor de labomba.

La acumulación podría darse alrededor de las copas de asentamiento enel cuello de sellamiento de la cavidad o fuera de cilindro de la propiabomba por debajo del cuello de sellamiento de la cavidad. Unaacumulación debajo de dicho cuello impediría que el extremo inferiorde la bomba pase a través del cuello.


La bomba sí se desasienta, pero no llega a la superficieSi es evidente que la bomba se ha desasentado pero no llega a lasuperficie después de un tiempo normal es probable que las copas deswabeo en el recuperador se han salido, en la válvula de pie nofunciona, o que existe alguna obstrucción en la tubería, como parafina.Esto puede verificarse, pero el proceso puede complicarse bastante.

Falla de la válvula de pie, el packer o el casingSi puede determinarse, mediante mediciones en el tanque de fluidomotriz en una pérdida de fluido del recipiente de acondicionamientoque se está perdiendo fluido dentro del pozo. Si es así, entonces laválvula de pie, el packer o el casing tiene fuga.

En tal circunstancia, será necesario pescar tanto la bomba como laválvula de pie. Una inspección visual de la válvula de pie revelará loscortes por el paso de fluido si esta tiene fuga.


La Bomba No Se Desasienta / No Hay Acumulación De PresiónEn las operaciones cuando se quiere sacar la bomba hidráulicamente nohay ninguna indicación de que la bomba se haya salido de su asiento, yno se puede desarrollar la presión necesaria, puede haber variosmotivos como:

Tubería perforadaProbablemente el problema más fácil de detectar será un hueco en lasarta de tubería. No debe haber retornos de regreso por la sarta detubería hasta que la bomba se desasiente. Por lo tanto si la bomba no sedesasienta y si hay retornos por el lado de la tubería entonces el fluidoestá pasando desde el casing hasta la tubería en algún punto de labomba. Esto no implicaría ninguna pérdida de fluido motriz en el pozo.


Pérdida del fluido motrizSi se detecta una pérdida de fluido motriz su causa podría ser:- Una fuga de packer.- Un hueco en el casing- Daños en el diámetro exterior del asiento de la válvula de pie.

Incremento en el fluido motrizSi el ritmo de la bomba no sube, aunque se mande mucho más fluidomotriz al pozo:Primeramente hay que asegurarse que la bomba multiplex y la presiónde succión de la bomba estén bien. Si están bien todos los elementos, lacausa puede ser desgaste en la sección motriz de la bomba, daños en elcuello de sellamiento, destrucción de los cuellos de la bomba o una fugaen la tubería de presión alta.

PROBLEMAS OPERACIONALES DEL EQUIPO DE SUPERFICIE

Bomba De SuperficieUna causa común de que el sistema se apague por baja succión odescarga se debe a las propias bombas. Asegúrese que las válvulas seencuentren abiertas. Siempre que se inicie la operación se recomiendaarrancar el motor sin carga y con la válvula de alivio bien calibrada.

Chequeo De Las VálvulasSi estas verificaciones no revelan las razones de los volúmenes bajos, esnecesario chequear las válvulas. Para verificar la eficiencia volumétricade las bombas de superficie, se emplea el siguiente procedimiento:• Verificar las PRM del multiplex.• Verificar el caudal de inyección.• Verificar la presión de descarga.

PROBLEMAS OPERACIONALES DEL EQUIPO DE SUPERFICIE

Verificar el desplazamiento efectivo utilizando el medidor de fluidomotriz. Si el desplazamiento efectivo es menor al 85% deldesplazamiento nominal, entonces debe tomarse la acción apropiada.Otros de los principales problemas en la operación de las bombashidráulicas son:

• Baja Presión De Inyección• Caída Gradual De La Presión De Inyección• Disminución Brusca De La Producción• Disminución Gradual De La Producción

EDUPETROL - ING. DIEGO ARMAS

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