Curso Pcp

PCP Progressive Cavity Pump Drive Systems

BOMBAS DE CAVIDADES PROGRESIVAS CURSO TECNICO

PCP Progressive Cavity Pump Drive Systems

RESEÑA HISTORICA • El concepto de bombas de cavidades progresivas fue desarrollado a finales de los años 20 por Rene Moineau, quien funda la compañía PCM, a partir de 1936 las patentes son vendidas. • En sus inicios esta tecnología fue dedicada para bombas de transferencia para aplicaciones industriales, fueron los canadienses a finales de los años 70 quienes empezaron a experimentar como levantamiento artificial en crudos pesados, iniciándose posteriormente un proceso de comercialización y amplia aplicación. • A partir de 1994 PCP se empieza a aplicar ampliamente en Latinoamérica especialmente Brasil, Venezuela y Argentina.

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RESEÑA HISTORICA • Las primeras bombas instaladas en Colombia se realizaron en Campo Mangos (Petrobras) y campo Piedras (Mercantile).1999 • Hocol realiza pruebas en Campo San Fco ( sf-92) en el 2000. • Petrobras realiza pruebas para el campo Guando en el 2001 en Gdo-1 ( Netch ) y Gdo-3 (WALS), al mismo tiempo Hocol SA firma contrato para suministro del sistema PCP. • A finales del año 2001 TDA representando a KUDU firma contrato para suministro del sistema PCP para Guando. • Año 2003 Thetys decide completar campo rubiales con Bombas de cavidades progresivas(14).

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RESEÑA HISTORICA

• Los campos actuales en Colombia donde se usa el bombeo de cavidades progresivas son: San Fco, Rio Ceibas, Dina Terciarios, Mangos, Piedras, Rubiales, Orito y Payoa. • Actualmente podemos hablar de 85 pozos produciendo con bombas de cavidades progresivas

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QUE ES PC PUMPS ? Las bombas de cavidades progresivas son bombas de desplazamiento positivo que consisten en un rotor de acero helicoidal y un elastómero sintético pegado internamente a un tubo de acero. El estator se instala en el fondo conectado a la tubería de producción, a la vez que el rotor esta conectado a la sarta de varillas. La rotación de esta sarta desde superficie por accionamiento de una fuente de energía externa, permite que el fluido se desplace verticalmente hacia la superficie por un sistema de cavidades que se abren y cierran progresivamente. Los equipos de superficie, de distintas capacidades y dimensiones, se seleccionan en función de los requerimientos de la aplicación.

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PCP EN ACCION

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LAS PARTES DE LA BOMBA • Estator: Consiste en un tubo de acero, generalmente J55 con cuerpo elastomerico pegado internamente. Los elastómeros son internamente torneados como hélices de dos o mas lóbulos. • Rotor: Cuerpo de acero 4140 de alta resistencia torneado en forma helicoidal y recubierto por una capa fina de material resistente a la abrasión (cromo endurecido). Tiene como función principal bombear el fluido, girando de modo excéntrico dentro del estator creando cavidades que progresan en forma ascendente. Para aplicaciones corrosivas se fabrican en acero inoxidable.

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DOS PRINCIPIOS BASICOS

• El rotor debe tener un lóbulo menos que el estator y cada lóbulo del rotor debe estar siempre en contacto con la superficie interna del estator. • El estator y el rotor constituyen longitudinalmente dos engranajes helicoidales

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GEOMETRIA DE LA BOMBA • La geometría de la bomba viene definida por la relación de lóbulos entre rotor y estator, lo que es equivalente a la relación entre el paso del rotor y el paso del estator – Paso del rotor en geometría 1:2 = 1/2 paso del estator – Paso del rotor en geometría 2:3 = 2/3 paso del estator

Paso del Rotor Paso del Estator

Cavidad Cerrada

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GEOMETRIA DE LA BOMBA • Excentricidad – Distancia entre el eje central del rotor y el eje central del estator.

Excentricidad

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OPERACIÓN DE LA BOMBA

• El movimiento del rotor dentro del estator es una combinación de dos movimientos: rotación concéntrica del rotor en su propio eje y rotación excéntrica del rotor alrededor del eje del estator. En una bomba de lóbulo simple, estos movimientos originan la traslación hacia uno y otro lado del rotor a lo largo de la sección transversal del estator.

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OPERACIÓN DE LA BOMBA

#1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9

#1 (0º) #9 (360º)

#5 (180º)

#2 (45º)

#6 (225º)

#3 (90º)

#7 (270º)

#4 (135º)

#8 (315º)

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CAPACIDAD DE DESPLAZAMIENTO • La capacidad de desplazamiento de una PC pumps esta definida como el volumen de fluido producido por cada rotación del rotor por día. Se asume que el área de flujo permanece constante en toda la longitud de la bomba. V = C * D * E * Pe ( C=constante) Q = RPM * V • Durante la operación de la bomba cierta cantidad de flujo se desliza por acción de la presión diferencial. Qreal = Qteorica-Qslip

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CAPACIDAD DE LEVANTAMIENTO • La capacidad de levantamiento será controlada por la presión diferencial máxima que pueda ser desarrollada tanto por una sola cavidad como por el total de las cavidades de la bomba. • La máxima capacidad de levantamiento es función directa del sello rotor-estator. Hoy en dia se usa el numero de etapas de la bomba para estipular el levantamiento; Generalmente una bomba 1:2 soporta una presión diferencial de 100 psi por cada etapa.

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VENTAJAS • Sistema de levantamiento artificial de mayor eficiencia. • Excelente para producción de crudos altamente viscosos. • Capacidad para manejar altos contenidos de sólidos y moderado contenido de gas libre. • No tiene válvulas, evitando bloqueos por gas. • Buena resistencia a la abrasión. • Bajos costo inicial y potencia requerida. • Bajo niveles de ruido y ocupa poco espacio.

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VENTAJAS

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• • • • • •

Opera con muy bajos niveles de sumergencia. Consumo de energía continuo y de bajo costo. Fácil de instalar y operar. Bajo mantenimiento de operación. Fácil operación y mantenimiento Bajo consumo de energía

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LIMITACIONES • Tasas de producción hasta de 2.000 B/D (máximo 4.000 B/D). • Levantamiento neto de hasta 6.000 ft (máximo 9.000 feet). • Temperatura de operación de hasta 210 ºF (máximo 300 ºF). • El elastómero tiende a hincharse o deteriorarse cuando es expuesto al contacto con ciertos fluidos (aromáticos, aminas, H2S, CO2, etc.). • Alto desgaste de varillas y tubería de producción en pozos direccionales y horizontal.

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ELASTOMEROS USADOS EN PCP • Los materiales elastomericos utilizados en la fabricación de estatores para bombas de cavidades progresivas son: Nitrilo convencional, Nitrilo hidrogenado y fluoroelastomeros. • El Nitrilo convencional esta constituido químicamente por un copolimero de butadieno y acrilonitrilo. Los elastómeros convencionales presentan un contenido de acrilonitrilo comprendido entre 18% y 50% aproximadamente. Los copolimeros que contienen mayores proporciones de acrilonitrilo presentan mayor resistencia al hinchamiento por hidrocarburos pero pierden propiedades elásticas.

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ELASTOMEROS USADOS EN PCP • El nitrilo hidrogenado es una variante del nitrilo convencional en el cual mediante un proceso de hidrogenación catalítica que eleva la resistencia química y térmica de la estructura molecular. La resistencia a hidrocarburos en esta modalidad también depende del contenido de acrilonitrilo. • Los fluor-elastómeros son materiales con elevada resistencia térmica y resistencia al hinchamiento por hidrocarburos. Las desventajas de estos costo y que presentan propiedades inferiores.

especiales excelente aceites e son su alto mecánicas

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PROPIEDADES DE LOS ELASTOMEROS

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DUREZA • Es una medida del modulo estático de elasticidad de un elastómero, esta determinada por la profundidad de penetración de una bola sujeta a pequeños y grandes esfuerzos y se expresa en IRHD(Grado internacional de dureza de goma, ASTM D1415). • Los elastómeros usados en BCP tienen un rango típico de dureza entre 55-80 IRHD

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PROPIEDADES DE LOS ELASTOMEROS RESISTENCIA A LA ABRASION • Es la propiedad mas difícil de medir, una muestra de elastómero es sometida a abrasión con el uso de discos cortantes midiendo el volumen de material removido. Los resultados son expresados en índice de resistencia a la abrasión.(ASTM D1630, D2228). • El índice de resistencia a la abrasión es la relación entre el volumen perdido de la muestra y el volumen perdido por una masa elastomerica normalizada.

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PROPIEDADES DE LOS ELASTOMEROS RESISTENCIA AL DESGARRE

• Mide la fuerza requerida para desgarrar el caucho bajo la norma ASTM D624. • La resistencia al desgarre se expresa en términos de fuerza por espesor de muestra KN/m • La resistencia al desgarre declina apreciablemente con el incremento de la temperatura

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PROPIEDADES DE LOS ELASTOMEROS RESISTENCIA AL CALOR • La exposición de un elastómero al calor causa una expansión del material que puede crear reacciones que alteren la estructura química del mismo que resultan en un deterioro irreversible en las propiedades del material • La resistencia al calor puede ser evaluada sometiendo una muestra de elastómero a diversas temperaturas, midiendo en cada etapa el cambio de sus propiedades mecánicas.

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PROPIEDADES DE LOS ELASTOMEROS RESISTENCIA A LOS LIQUIDOS/GAS • La absorción de líquidos por la goma causa hinchamiento lo que provoca un deterioro de las propiedades del material. Este proceso se realiza por difusión. • El hinchamiento ocurre hasta un punto de equilibrio, teniendo cada elastómero una capacidad diferente para que los fluidos sean solubles en el. • Prueba normalizada para fluidos ASTM D471 y para gas ASTM D815.

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ELASTOMEROS TIPOS COMUNES DE ELASTOMEROS Tipos de Elastómeros Nitrilo

Nitrilo

Medio Excelente

Alto Buena

Resistencia a la Abrasión Muy Buena

Buena

Características Propiedades Mecánicas

Nitrilo

Fluor

Hidrogenado Elastómero Buena Pobre Buena

Muy Buena Muy Buena

Pobre

Resistencia a Aromáticos

Buena

Resistencia a H2S

Buena

Buena

Buena

Excelente

Resistencia al Agua

Buena

Excelente

Excelente

Excelente

Límite de Temperatura

200 °F

220 °F

275 °F

300 °F

Excelente

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INTERFERENCIA ROTOR-ESTATOR El ajuste rotor-estator es el que obtiene el aislamiento entre las cavidades. Una baja interferencia ocasiona mucho escurrimiento y por ende bajas eficiencias volumétricas, un sobre ajuste produce esfuerzos excesivos sobre el elastómero disminuye la vida útil de la bomba o desgarramiento prematuro del mismo

Un elastómero debe poseer cierta rigidez de ejercer suficiente fuerza de sello pero a la vez suficiente flexibilidad para permitir el paso de partículas sólidas sin causar desgarramiento Los fabricantes de bombas comercializan rotores estándar, subdimensionado y sobredimensionados para lograr el ajuste requerido.

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SELECCIÓN Y VALIDACION DE UN ELASTOMERO PARA UNA APLICACION • La metodología de selección de elastómeros para estatores BCP contemplan dos niveles de preselección y un nivel de validación. • En el nivel de preselección se elige el tipo genérico de elastómero sea Nitrilo Convencional(medio o alto contenido de nitrilo), nitrilo hidrogenado o fluorelastómero. Esto se lleva acabo analizando las condiciones de operación para cada caucho por separado. Estas condiciones de operación en orden de criticidad son: Temperatura de operación, Contenido de H2S, Contenido aromáticos livianos, Contenido CO2, contenido aromáticos pesados, contenido de arena.

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SELECCIÓN Y VALIDACION DE UN ELASTOMERO PARA UNA APLICACION • En el primer nivel de preselección se utiliza como herramienta los criterios cualitativos que son entregados a nivel comercial y los criterios cuantitativos mostrados en la siguiente tabla. CONDICION TEMPERATURA

RANGO

ELASTOMERO

Menos de 180 F

Convencional

Menos de 250 F

Hidrogenado

Menos de 320 F

Flúor elastómero

ROTOR Estándar

Convencional Menos de 15 GRAVEDAD API

Hidrogenado Flúor elastómero

Subdimensionado Estándar

Convencional alto Mas de 15

Hidrogenado Flúor elastómero

Subdimensionado Estándar

Convencional AROMATICOS LIVIANOS

Menos del 3%

Hidrogenado Flúor elastómero

Estándar

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SELECCIÓN Y VALIDACION DE UN ELASTOMERO PARA UNA APLICACION CONDICION AROMATICOS LIVIANOS

CONTENIDO AROMATICOS PESADOS

RANGO

ELASTOMERO

ROTOR

Entre 3% Y 6%

Convencional alto Hidrogenado

Subdimensionado Subdimensionado

Fluor-elastómero

Estándar

Mas del 6%

Fluor-elastómero

Estándar

Menos del 30%

Convencional Hidrogenado Flúor elastómero

Estándar

Entre 30% y 50%

Convencional alto Hidrogenado Flúor elastómero

Estándar

Convencional alto Hidrogenado

Estándar Subdimensionado

Fluor-elastómero

Estándar

Convencional Hidrogenado Fluor-elastómero

Estándar

Mas del 50%

Menos de 500 ppm CONTENIDO H2S Menos de 1000 ppm

Hidrogenado Flúor elastómero

Estándar

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SELECCIÓN Y VALIDACION DE UN ELASTOMERO PARA UNA APLICACION CONDICION

RANGO

ELASTOMERO

ROTOR

CONTENIDO H2S

Menos de 5000 ppm

Hidrogenado

Estándar Estándar

Menos de 2%

Convencional Hidrogenado

Fluor-elastómero

Estándar Estándar

Menos de 5%

Convencional Hidrogenado

Subdimensionado

Menos del 15%

Convencional alto Hidrogenado Convencional Hidrogenado Fluor-elastómero

Estándar

Convencional medio Hidrogenado

Estándar Subdimensionado

Convencional bajo Convencional medio

Subdimensionado

CONTENIDO CO2

Menos de 1% CONTENIDO DE ARENA De 1% a 5% Mas del 5%

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SELECCIÓN Y VALIDACION DE UN ELASTOMERO PARA UNA APLICACION • El segundo nivel de preselección consiste en evaluar los elastómeros que presenten mejor desempeño en cuanto a propiedades mecánicas. PROPIEDAD

NBR/HNBR

FKM

Dureza(Shore A)

De 55 a 80

De 55 a 80

Resistencia la tensión(Mpa)

Mas de 15

Mas de 10

Elongación máxima a la ruptura(%)

Mas de 500

Mas de 350

Resistencia al desgarre (Kg./mm)

Mas de 4

Mas de 2,5

Resistencia a la fatiga(ciclos)

Mas de 55000

Mas de 55000

Deformación permanente %

Menos de 35

Menos de 35

Resistencia a la abrasión( % de perdida de peso)

Menos de 0,2

Menos de 0,2

Hinchamiento en aceite ASTM (%)

Menos de 5

Menos de 2

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SELECCIÓN Y VALIDACION DE UN ELASTOMERO PARA UNA APLICACION • La ultima etapa de selección se realiza mediante pruebas de autoclave a las condiciones de operación. Esta etapa de selección solo se considera necesaria en aquellas aplicaciones criticas en las cuales las exigencias del desempeño del elastómero son elevadas. • Los ensayos se realizan en un autoclave con probetas de los elastómeros preseleccionados que se sumergen en la muestra de crudo a 1000 psi de presión y a la temperatura típica del campo. Adicionalmente, la fase gaseosa se completa con concentraciones de H2S y CO2 típicas de los pozos en cuestión. La prueba dura 7 días, los cuales se consideran suficientes para alcanzar las condiciones de hinchamiento de equilibrio.

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SELECCIÓN Y VALIDACION DE UN ELASTOMERO PARA UNA APLICACION • Una vez finalizado el ensayo se determina el hinchamiento gravimetrico y volumétrico, que experimento el elastómero y se evalúa la variación en propiedades mecánicas(dureza, tracción,elongación y fatiga) con el objeto de decidir la alternativa con mejor desempeño. PROPIEDADES

CRITERIO DE ACEPTACION

Variación de dureza %

+-10

Variación en resistencia tensil %

+-20

Variación en elongación en ruptura %

+-20

Resistencia a fatiga(ciclos)

> 55000

Hinchamiento %

< 3 % (rotor estándar) 3% a 8%(rotor undersize) > 8% rechazo

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SELECCIÓN Y VALIDACION DE UN ELASTOMERO PARA UNA APLICACION • Es importante señalar en este punto que el tamaño del rotor para la aplicación debe determinarse en base a tres parámetros específicos: el hinchamiento que experimenta el elastómero durante la operación, la deformación permanente característica del material seleccionado y su coeficiente de dilatación térmica así: Df=Di(H+ET-Dp) Df=Dimension final elastomero Di=Dimension inicial elastomero H=Hinchamiento volumetrico ET=coeficiente dilatación térmica x temperatura Dp=deformación permanente

• De no contar con E y Dp dimensionar rotor por hinchamiento, cual es el factor dominante.

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO FLUJOGRAMA GENERAL

GEOMETRIA POZO Tipo y curvatura

PROFUNDIDAD DE ASENTAMIENTO

CONFIGURACION POZO Casing, tubing, cabillas, limitaciones mecánicas CONDICION YACIMIENTO IPR, tasa de producción, PWF, NF, GOR.

PROPIEDADES DEL FLUIDO Temperatura, densidad,viscocidad, BSW, arena, H2S, CO2, aromáticos

PRESION DESCARGA PRESION INTAKE PERDIDAS PRESION PRODUCCION Y LEVANTAMIENTO REQUERIDO

SELECCIÓN DE EQUIPOS DE SUPERFICIE Potencia requerida, torque y velocidad de diseño en superficie

SELECCIÓN VARILLAS SELECCIÓN DE LA BOMBA

Torque, esfuerzos de tensión, cargas de contacto varilla/tubing, vida útil tubing

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CONSIDERASIONES DE DISEÑO GEOMETRIA DEL POZO • PCP es comúnmente usado en pozos desviados y direccionales. El ángulo del hoyo y la severidad de la curvatura gobierna el contacto entre entre la sarta de varillas y la tubería de producción, siendo esto causa de muchos problemas de desgaste y esfuerzos adicionales. Una representación precisa del perfil del pozo es fundamental. • El perfil del pozo es la herramienta fundamental para determinar la conveniencia o no del uso de centralizadores, rod guides y rotadores de tubería así como de su posición en la sarta de cabillas con el fin de evitar el acelerado desgaste del tubing y fallas por rotura del mismo.

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO VISCOSIDAD Y DENSIDAD DEL CRUDO • El problema asociado a la alta viscosidad y densidad radica en la influencia en las perdidas de producción. La fricción generada a nivel de tubería y bomba tiende a ser muy elevada incrementando los requerimientos de torque y potencia.

• Las perdidas de flujo se traducen en una presión diferencial adicional a la presión hidrostática, alcanzando rangos excesivos de levantamiento neto. Por otra parte esta presión tiene su efecto sobre el torque requerido por el sistema. Por tanto se convierte en un parámetro critico de diseño

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO VISCOSIDAD Y DENSIDAD DEL CRUDO

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•

Para reducir las perdidas de flujo se tiene las siguientes opciones:

1. 2.

Utilizar tuberías de mayor diámetro Inyectar agua, químicos o diluente para reducir la viscosidad del crudo, en este caso se debe verificar la compatibilidad de estos productos con el elastómero. Utilizar varilla continua para minimizar las restricciones de flujo por centralizadores o acoples.

3.

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO GAS LIBRE • Muchos de los pozos operan a presiones de fondo menores a la presión de burbujeo, lo cual trae como consecuencia alto contenido de gas libre. El gas entra a la bomba causando una aparente disminución de la eficiencia volumétrica debido a que ocupa volumen en las cavidades y el problema esta en que este efecto no se considere al estimar el volumen de fluido a desplazar por la bomba. • Se recomienda colocar la bomba debajo de las perforaciones o el uso de separadores de gas o tubería de cola. Qgpip=(0.17811*Qgsup*Bg)-(0.17811*Qosup*Rs*Bg) Qgpip=Tasa gas libre a la entrada de la bomba BPD

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO GAS LIBRE • Alta producción de gas libre tiene un efecto negativo en la vida esperada de la bomba, ya que la temperatura interna de operación es regulada por el fluido y en este caso es posible que se exceda la temperatura limite del elastómero. • En la condición anterior y por efecto de temperatura ocurrirá una extensión del proceso de vulcanización del elastómero volviéndolo duro e inflexible, lo que ocasiona agrietamiento empeorando la eficiencia volumétrica y aumentando los torques

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO EFICIENCIA VOLUMETRICA

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO EFICIENCIA VOLUMETRICA

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO PRESENCIA DE ARENA • Los sistemas PCP pueden manejar de moderadas a altas cantidades de arena, sin embargo las baches por periodos cortos ocasionan obstrucciones. • Los aumentos bruscos de velocidad, disminuyen bruscamente la presión diferencial en la cara de la arena causando el desprendimiento de los granos. Los aumentos de velocidad deben ser de poco incremento y en periodos largos permitiendo la estabilidad del yacimiento. • Otro problema común es la deposición de arena sobre la bomba. Esto sucede cuando las condiciones por encima de la bomba no son capaces de acarrear los granos de arena hasta la superficie, por tanto es necesario conocer la velocidad de asentamiento del grano así como la velocidad de acarreo.

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO PRESENCIA DE ARENA • Para evitar que la arena se deposite sobre la bomba la velocidad de acarreo debe ser 1.6 veces mayor que la de asentamiento. • Se recomienda dejar bolsillos debajo de la bomba que permita tiempos largos de operación antes de que la arena llegue a nivel de la bomba y realizar diseños de entrada de la bomba de diámetro constante que no representen restricción.

• Es muy importante la selección de tipos de elastómeros y rotores apropiados para las aplicaciones abrasivas.

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO PRESENCIA DE CO2 Y H2S • El H2S causa extensión de la vulcanización del elastómero lo que resulta en endurecimiento y eventual ruptura del mismo. Los nitrilos hidrogenados tienen mejor resistencia a estos componentes. • La combinación de CO2 con altos cortes de agua pueda acelerar la corrosión, particularmente en la sarta de varillas. Además genera un mecanismo de falla llamado Descompresión explosiva, donde moléculas de gas a alta presión se difunden en la masa elastomérica, una subsecuente reducción de presión dentro de la bomba causa agrietamiento interno.

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO PRESENCIA DE CO2 Y H2S • Existen varillas fabricadas con materiales especiales capaces de mitigar el efecto corrosivo. Para aplicación de inhibidores de corrosión, estos deben ser compatibles con el material elastomérico utilizado. Además genera un mecanismo de falla llamado Descompresión explosiva. • La ED es un mecanismo especifico de fallas que ocurre cuando un elastómero es sometido a altas presiones en presencia de CO2 que se difunde en la masa elastomerica, y repentinamente sucede una brusca reducción de la presión causa fracturamiento interno de la goma.

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO PRESENCIA DE AROMATICOS • Los componentes como el xileno, benceno y tolueno, inducen hinchamiento en el elastómero. Este proceso generalmente es inmediato o puede tomar hasta seis meses para lograr un ensanchamiento máximo del 15%. El aumento del acrilonitrilo en el elastómero disminuye el hinchamiento por dichas sustancias, pero solo se permite un contenido máximo de ACN del 50% debido a que este disminuye las propiedades mecánicas. • El efecto de hinchamiento se contrarresta anticipadamente con la selección del elastómero y el dimensionamiento del rotor correspondiente (UND,STD,OVER). No se recomienda que el crudo tenga un contenido de aromáticos livianos mayor al 12%.

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO REQUERIMIENTOS DE TORQUE Y POTENCIA • El torque requerido por la bomba consta de dos componentes: el torque hidráulico y el torque por fricción. • El torque hidráulico es directamente proporcional al desplazamiento de la bomba, la presión diferencial a través de la bomba y las perdidas de flujo. • El torque de fricción es aquel que se necesita para vencer la fricción mecánica entre rotor y estator. • El torque de resistencia se considera relevante solo en fluidos con viscosidad mayor a 500 cp, y es el generado por el fluido ante el movimiento rotativo de las varillas.

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO CARGA AXIAL

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•

1. 2. 3.

La carga axial es una combinación de distintos componentes: Carga por presión hidrostática Peso de la sarta de varillas Fuerzas ascendentes de flujo (carga hidrostática sobre los acoples)

Ssarta= Sbomba + Σ peso – Σ fuerzas ascendentes

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO ESFUERZO COMBINADO

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•

Es el utilizado para la selección de la varilla apropiada y se define como el esfuerzo efectivo como consecuencia del torque y la carga axial.

2

C1* S sarta C 2 * Tsarta e   4 6 2 2  *Dr  *Dr

2

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO CARGAS DE CONTACTO ROD/TUBING

Varilla convencional con cargas inducidas por gravedad

Esfuerzo de contacto concentrado Esfuerzo de contacto concentrado

Varilla Convencional con cargas inducidas por curvatura

Esfuerzo de contacto distribuido

Esfuerzo de contacto concentrado

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO CARGAS DE CONTACTO ROD/TUBING • La varilla convencional la carga de contacto esta representada por cargas concentradas en los acoples. La carga neta de contacto es la resultante de las cargas inducidas por gravedad (peso), y aquellas que se desarrollan a partir de la combinación entre la curvatura del pozo y la tensión en la sarta. En varillas convencionales la carga neta de contacto esta dada así: F contacto = F grav + F curv • La componente de fuerza por curvatura será dependiente de la severidad de la misma y de las fuerzas de tensión, volviendose criticas para severidades mayores de 6º/100 ft.

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO CARGAS DE CONTACTO ROD/TUBING Varilla continua con cargas inducidas por gravedad

Varilla continua con cargas inducidas por curvatura

Carga de contacto uniformemente distribuida

Angulo de desviación

Carga de contacto uniformemente distribuida Radio de curvatura

Tensión

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO CARGAS DE CONTACTO ROD/TUBING • La carga de contacto en la varilla continua esta representada por cargas distribuidas a lo largo del cuerpo. La carga neta de contacto al igual que en las convencionales es la resultante de las cargas inducidas por gravedad (peso), y aquellas que se desarrollan a partir de la combinación entre la curvatura del pozo y la tensión en la sarta. En varillas convencionales la carga neta de contacto esta dada así: F contacto = F grav + F curv • La diferencia en el calculo esta en la formulación de cada componente de fuerza, ya que para ambas varillas no cambia la naturaleza de la fuerza, sino el tipo(concentrada/lineal).

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO DESGASTE DE LA TUBERIA • El desgaste de la tubería es aquel que genera la fricción entre los acoples,varillas y tubería durante el movimiento rotativo. El grado de desgaste es directamente proporcional al valor de la fuerza de contacto y en pequeña medida aumenta de forma exponencial al contenido de arena. • Wt = 0.0072485 * 10^0.075S * F contacto Wt = pulg./Mmrev S = % arena

• Entre los accesorios para minimizar el desgaste tenemos Rod Centralizer, Rod Guide, Varilla continua y Rotadores de tubería

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO DESGASTE DE LA TUBERIA • Los rod centralizer son acoples de varilla que rotan dentro de un elemento estabilizador de material sintético que esta en constante contacto con la tubería, y el cual, tiene un coeficiente de desgaste inferior al acero ofreciendo mayor resistencia a este efecto. Por otro lado, su diámetro externo mayor entrega mayor volumen de material extendiendo el tiempo de falla del acople. Cuando las cargas son muy altas( severidad alta) se hace necesario completar la instalación con Rod Guides cuyo objetivo es aumentar los puntos de contacto disminuyendo el valor de la carga.

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO DESGASTE DE LA TUBERIA • La varilla continua disminuye la carga de contacto entre 80 y 100 veces con respecto a la varilla convencional, entonces su tasa de desgaste 36 veces menor. • La varilla continua tiene una dureza relativamente mayor a la tubería, alargando su vida útil ante el efecto de desgaste. Ya que la tasa de desgaste en relación con la convencional es de 2 a 6 veces menor.

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO DESGASTE DE LA TUBERIA • Los Tubing Rotator son accesorios dispuestos en cabeza de pozo, que ayudados con una herramienta swivel instalada en la tubería arriba de la bomba, permite que esta gire en sentido horario, logrando que el efecto de desgaste no se genere siempre sobre el mismo punto.

PCP PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

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DATOS REQUERIDOS •Gravedad API crudo, Gravedad especifica del agua y del gas. •BSW

•Tasa de diseño •Contenido arena

•GOR •Temperatura del fondo y superficie

•Contenido H2S •Contenido CO2 •Contenido aromáticos

•THP y CHP •Presión estática yacimiento

•Puntos de prueba(Tasa de producción y presión fluyente)

del

•Viscosidad cp.

•Presión de burbujeo

•Niveles de fluido estáticos y dinámicos

•Prof. Perforaciones

•Diámetros de tubing y casing

•Profundidad de la bomba

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PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PASO 1: Determinar la tasa de aporte de fluidos, calculando la IPR PASO 2: Determinar la necesidad de levantamiento de la bomba •Fracción crudo Fo=1-BSW •Relación gas liquido RGL=Fo*GOR •Gravedad esp. del petróleo γo = 141.5/(131.5 + API) •Gravedad esp. de la mezcla

γl = Fo * γo + BSW * γw

•Gradiente de presión mezcla Gm = 0.433 * γl •Presión de descarga PDP = Gm* Hbomba •Presión diferencial de la bomba Pdif = PDP - PIP

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PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PASO 3: Determinar el % gas libre a la entrada de la bomba Qgpip=(0.17811*Qgsup*Bg)-(0.17811*Qosup*Rs*Bg) Qo=Qosup*Bo

Qw = Qw * Bw

Qtotal = Qo + Qw + Qg

% gas = Qg/Qtotal

PASO 4: Seleccionar la bomba Esta selección se realiza tomando el modelo de bomba de fabricante que cumpla con la necesidad de levantamiento y producción de los pasos 3 y 4. Se recomienda seleccionar una bomba que trabaje a un máximo de 75% de su capacidad de levantamiento para optima eficiencia. No olvidar que al Qtotal debe adicionarse el Qslip el cual puede ser estimado por la curva de desempeño de la bomba ofrecida por el fabricante

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PROCEDIMIENTO DE DISEÑO PASO 5: Requerimientos de torque y potencia T(lb*ft)=0.0897*V* Pdif + 2.381*10-8*Dr^3*L*µ*N/(Dt-Dr)+Tfriccion V = desplazamiento BFPD/RPM Dr = Diámetro de varilla en pulg.

Dt = Diámetro tubería en pulg. L = Longitud sarta en ft N = Velocidad de bombeo rpm T fricción= Se toma del banco de prueba HP = N * T /5252

PASO 6: Otros chequeos •Cargas de contacto •Velocidad de arrastre de arena

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COMPLETAMIENTO TIPICO CLAMP

POLISHED ROD GUARDA CORREAS

DRIVEHEAD

INTEGRAL BOP-TEE PUMPING

MOTOR ELECTRICO

TUBING HEAD

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COMPLETAMIENTO TIPICO SUCKER RODS

TUBING

BOMBA

ANCLA ANTITORQUE

PCP

DRIVEHEADS

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Representa el equipo de superficie y tiene las siguientes funciones: 1. 2. 3. 4.

Trasmitir el movimiento de rotación a la sarta de varillas. Soportar la carga axial. Acción de freno ante el backspin. Impedir la fuga de fluidos a través del Stuffing Box.

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DRIVEHEADS • La carga axial esta soportada por los rodamientos, los cuales tienen una capacidad dinámica en Lbs según las normas ISO; pero también existe la capacidad dinámica Ca90 que es aquella carga máxima permisible para alcanzar una vida útil de 90 millones de revoluciones. • Los sistemas de frenado se clasifican en dos grupos de accionamiento por fricción y de accionamiento hidráulico. Los primeros consisten en sistema de disco y pastillas accionadas mecánicamente o hidráulicamente, y el segundo es un motor hidráulico accionado por el backspin que mueve fluidos que al chocar con válvulas de drenaje generan resistencia al movimiento inverso.

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PARTES DE UN CABEZAL •A. Polished Rod

•B. Clamp •D. Brake •K. BeltGuard •M. Motor Drive

•N. Support Arm •E. Trust Bearings H. Stuffing Box

•I. Connection Flange

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PARTES DE UN CABEZAL

STUFFING BOX CONVENCIONAL

SISTEMA FRENO MECANICO

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TIPOS DE DRIVEHEADS •Hollow Shaft •100 HP max •Freno de fricción por accionamiento hidráulico

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TIPOS DE DRIVEHEAD •Hollow Shaft •100 HP max •Freno de fricción por accionamiento mecánico

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TIPOS DE DRIVEHEAD

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HYDRAULIC DRIVEHEADS

•BRAKE TORQUE 50000-77000 LB

LT-HDH

•HYDRAULIC BRAKE

•MAX SPEED 800 RPM

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TIPOS DE DRIVEHEADS

LT-150 E •MAX TORQ 2400 LB-FT •MAX SPEED 800 RPM •MAX AXIAL LOAD 50,000-77,000 LB •MAX MOTOR 2 X 75 HP •MECHANICAL BRAKE

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TIPOS DE DRIVEHEAD

•Hollow Shaft

•Solid Shaft

•Right Angle

•Velocidad variable mecánicamente

•Gas engine

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MOTORES ELECTRICOS • NEMA

B. Deslizamiento normal, máximo deslizamiento 3%, y bajo a normal torque de arranque (100 a 175% de full carga). • NEMA C. Deslizamiento normal, máximo 5%, y moderadamente alto torque de arranque (200 a 250% de full carga). • NEMA D. Alto deslizamiento entre 5 y 13%, y alto torque de arranque (275% de full carga). Estos motores son los mas usados en el sistema de bombeo mecánico.

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MOTORES ELECTRICOS CARACTERISTICAS GENERALES

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1. 2. 3. 4. 5. 6.

INVERTER DUTY O MOTOR SINCRONICO NEMA B HOSTILE DUTY TEFC (TOTALLY ENCLOSED FAN COOLED) 220-440 VOLT, 1200 RPM WEATHERPROOF

VARIADORES DE FRECUENCIA GENERALIDADES

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•

•

1. 2. 3. 4. 5.

Como su nombre lo indica, los VSD tienen la capacidad de transformar la energía AC de alimentación del motor eléctrico de frecuencia 60 Hz, a una frecuencia deseada por el usuario. Con la utilización de software de aplicación para PCP, el VSD se convierte en una herramienta de: Control de velocidad. Control de torque. Monitoreo. Protección del sistema. Diagnostico.

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VARIADORES DE FRECUENCIA ESQUEMA DE CONFIGURACION

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L1 L2 L3

AC DIODO

INVERSOR

+

T1

BUS DC

-

AC

T2

T3

PCP

VARIADORES DE FRECUENCIA FUNCIONES RELEVANTES

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1. 2. 3. 4.

Arranque suave, rampa de aceleración Control de torques de arranque y de operación Freno por corriente directa Salidas análogas y digitales para control remoto 5. Freno dinámico 6. Inversión de giro 7. Aviso de falla con shutdown y rearranque automático 8. AC-TUNE 9. Torque Boost 10. Variables de monitoreo

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VARIADORES DE FRECUENCIA VARIABLES DE MONITOREO

1. Velocidad de operación 2. Torque % 3. Frecuencia 4. Amperaje

11.Estado de entradas y salidas análogas y digitales 12. Temperatura gabinete

5. Temperatura motor

13. Temperatura y presión de fondo con sensores

6. Consumo de potencia

14. Voltaje en Bus-DC

7. Consumo de energía

15. Torque en unidades de ingeniería.

8. Tiempo de operación 9. Registro de fallas 10.Voltaje de alimentación

16. Voltaje del motor 17. Monitoreo de fallas de motor y VSD

CONTROLADORES DE FRECUENCIA PROTECCIONES

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• • • • • • • • •

Sobre/bajo voltaje Sobre/baja temperatura Sobre/baja corriente Protección bajo nivel de fluido (sensores de fondo) Fase invertida Falla tierra Supresión de fases Protección falla externa Protecciones de alta/baja presión en la línea de flujo • Protecciones de fallas en memoria, IGBT y otros componentes del VSD

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VSD SIEMENS

KEYPAD VSD UNICO

TARJETA DE CONTROL

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LOCK DOWN NO-TORQUE TUBING ANCHOR CATCHER

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LOCK DOWN NO-TORQUE TUBING ANCHOR CATCHER • Es una herramienta mecánica confiable diseñada para anclar la tubería en tensión o compresión y resiste apropiadamente a torques generados. • Económica y fácil de operar, se asienta solo con 1/4 de giro y peso. • El ID de la herramienta es amplio permitiendo gran área de flujo. • Shear pins para emergencias. • Amplio espacio anular que permite fácil migración de gas alrededor de la herramienta. • Cuando se corre con PCP o ESP incrementa la eficiencia de bombeo.

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LT-SCROLL PCP ANCHOR USA UN SISTEMA DE DRAG BLOCKS PARA ARRASTRAR EL ANCLA Y DESPLEGAR LAS CUÑAS, YA QUE, ESTAS SE ENCUENTRAN RETRAIDAS DURANTE LA INSTALACION, EVITANDO DAÑO EN LAS MISMAS POR FRICCION CON LA TUBERIA. FACIL REPARACION Y ELIMINA LOS PROBLEMAS ASOCIADOS A LOS SPINGS.

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LT-CAM ANCHOR LAS CUÑAS ESTAN RETRAIDAS DURANTE LA INSTALACION, LOS DRAG BLOCK CENTRALIZAN EL ANCLA Y EJERCEN RESISTENCIA FRICCIONAL CON EL CASING PARA DESPLEGAR LAS CUÑAS, ES DE MUY FACIL REPARACION.

EL ANCLA FUNCIONA CON UN MECANISMO DE SEGURO (CAM), EL CUAL SE ACCIONA AL APLICAR TORQUE MIENTRAS LAS CUÑAS SE DESPLIEGAN HACIA FUERA.

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ANTI-VIBRATION SUB

EL AVS ES UBICADO ENCIMA DEL ESTATOR, LAS CUÑAS ESTAN SOPORTADAS POR RESORTES, SU TRABAJO CONSISTE EN PROVEER UN COLCHON ENTRE LA TUBERIA Y EL CASING AUMENTANDO LA VIDA UTIL DE LA BOMBA

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INSTALACION SISTEMA PCP ACTIVIDADES PRE-OPERACIONALES • Charla pre-operacional de workover. • Listado de chequeo de equipos. • Revisión de las especificaciones de equipos según diseño y que todos se les halla realizado un test de prueba. • Chequeo y revisión de roscas. • Revisión de herramienta especializada. • Medición de long, ID, OD de la herramienta a instalar en el fondo del pozo. • Revisar si el rotor y estator se encuentran apareados por sus PN o por una prueba de eficiencia. • Registrar los números seriales.

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INSTALACION SISTEMA PCP ENSAMBLE BHA • Este debe ser pre-ensamblado en piso o sobre burros, para posteriormente colgarlo completamente con el elevador subirlo a la torre y bajarlo al pozo.

• Es recomendable que sea torqueado manualmente con llaves de tubo o cadena preferiblemente para evitar daños en el estator, además por lo general los diámetros externos de los estatores no son comerciales y las llaves hidráulicas no vienen especificadas para los mismos.

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INSTALACION SISTEMA PCP ENSAMBLE BHA • Engrasar los pines del niple de paro y enroscarlo a la conexión del estator y apretar con llave hasta un torque optimo. • Enroscar la conexión del ancla al otro pin del niple de paro y apretar con llave hasta un torque optimo. • Apretar un coupling de tubería al pin del ancla para proteger la rosca durante la instalación. • El torque optimo es el mismo que estipula la API para tubería J-55.

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INSTALACION SISTEMA PCP ENSAMBLE BHA • Al extremo superior del estator engrasar, enroscar y apretar con llave hasta torque optimo un niple de maniobra, el cual, servirá para colgar el BHA y debe ser del mismo diámetro del estator o mayor, para evitar daños por el movimiento excéntrico. • Bajar BHA al pozo asegurándose que las cuñas del ancla se encuentren desasentadas. Una vez se hallan corrido los 10 primeros tubos realizar prueba de asentamiento al ancla.

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INSTALACION SISTEMA PCP ASENTAMIENTO DEL ANCLA • Una vez se halla retirado la preventora y colocado el colgador de la tubería se procede a asentar el ancla, la Dual Down Lock no Torque Anchor Catcher se asienta aplicando torque a la derecha y posteriormente colocando peso sobre la misma, finalmente se libera el torque aplicado. • Si el mal estado del casing no permite la aplicación del torque, adicionar o restar un tubo y volver a intentar buscando una ubicación propicia del ancla.

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INSTALACION SISTEMA PCP INSTALACION SARTA DE VARILLA Bajar el rotor verificando que no presente daño o ralladura alguna, levantarlo colocando un Pony Rod de 6 ft por encima, evitar producir daños en la capa de cromo durante la aplicación de torque al Pony de maniobra. Correr varillas con la regla del desplazamiento circunferencial apretando manualmente con llave de boca fija o con llave hidráulica para varillas. Una vez se halla tocado el niple de paro realizar procedimiento de espaciamiento y apretar la barra lisa. Es recomendable usar Polished Rod coupling, ya que la longitud de la rosca de esta ultima es mayor que la de la varilla convencional.

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INSTALACION SISTEMA PCP INSTALACION DRIVE HEAD Sostener la sarta con una grapa, dejando al menos unos 6 ft de barra lisa por fuera para la instalación. Levantar el cabezal amarrándolo apropiadamente, de tal manera que se mantenga horizontal. Esta ultima maniobra puede realizarse con un Unicornio de capacidad de 5 ton para mayor maniobrabilidad y seguridad, pero de no contar con este utilizar bloque viajero. Colocar un protector de rosca de acero inoxidable con punta en cono con el fin de protegerla de daños durante la instalación.

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INSTALACION SISTEMA PCP INSTALACIÓN DRIVEHEAD Colocar el cabezal por encima de la barra lisa y descender atravesando esta ultima a través del hollow shaft, utilizar cuerdas para guiar el cabezal y un ayudante sobre el guardacorreas para que haga contrapeso.

Una vez lo anterior suceda conectar un Pony Rod de maniobra a la barra lisa y levantarla sarta para retirar la grapa, seguido enroscar el cabezal o apretar el flange según el tipo de conexión. Si la conexión es flange no olvidar colocar primero el Ring Gasket.

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INSTALACION SISTEMA PCP INSTALACION DRIVEHEAD Ajustar el clamp de la barra lisa ubicando correctamente el cuadrante de la misma, con el cuadrante del eje del cabezal. Una vez realizado esto es posible retirar el Pony Rod de maniobra. Realizar las conexiones eléctricas al motor, evitando los puntos calientes. Verificar la tensión en las correas y abrir válvulas a la línea de flujo. Antes de arrancar tomar niveles de fluido estáticos.

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INSTALACION SISTEMA PCP ARRANQUE Y MONITOREO Programar el variador de frecuencia con los valores correctos de placa y no olvidando setear las protecciones necesarias, verificar el sentido de giro e invertirlo de ser necesario. Arrancar a bajas revoluciones hasta que el fluido aparezca en superficie, vigilar los valores de amperaje, voltaje y torque. Aumentar las revoluciones según el monitoreo de niveles de fluido y pruebas de producción.

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MANTENIMIENTO RUTINARIO LUBRICACION

• Los cabezales lubricados con aceite hidráulico corriente se les realiza cambio por primera vez 500 horas después de la instalación y luego cada 5000 horas de servicio. El cambio también se realiza cuando visualmente se observa el aceite contaminado. Con aceites sintéticos como el ESSO TERRESTIC, TEXACO PINNACLE, o equivalentes, el cambio de aceite debe ser anual. • Aquellos equipos con frenos hidráulicos se les realiza cambio de filtros junto con el cambio de aceites

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MANTENIMIENTO RUTINARIO INSPECCION DE CORREAS y POLEAS • La inspección debe ser realizada con el sistema en operación, los problemas se identifican por percepción de ruidos o vibraciones anormales. • Si se detecta desgaste o daño excesivo deben ser remplazadas, en caso de tener correas múltiples es recomendable remplazarlas todas al mismo tiempo para garantizar que el comportamiento sucesivo sea equivalente. Al realizar el cambio mantenga una tensión adecuada para evitar deslizamiento o fallas prematuras. Los daños inusuales pueden indicar mala operación de frenado ante el backspin. • Las poleas se inspeccionan para detectar desgastes, agrietamiento o partiduras.

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MANTENIMIENTO RUTINARIO MANTENIMIENTO STUFFING BOX

• Los stuffing deben mantener una pequeña filtración por lubricación y alivio de presiones, en caso de ser excesiva debe ajustarse la tapa para que los empaques se asienten y se controle la filtración. • los stuffing vienen provistos con graseras para su lubricación interna con grasa a base de litio, en este caso engrasar semanalmente.

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PROBLEMAS OPERACIONALES COMUNES Problema: No existe producción ni movimiento de la barra lisa Soluciones: Causas:  Ajustar correas y poleas  Correas y/o poleas  Diagnostico electrico desajustadas  Redimensionar motor  Problemas electricos electrico  Motor muy pequeño Problema: Baja producción con velocidad y torque normales Solucion: Causas:  Realizar nuevas pruebas de  Tasas de produccion produccion sobreestimadas  Circular el pozo  Restriccion en el intake  Instalar separador de gas,  Alto contenido de gas tuberia de cola. libre  Remplazar tuberia o  Hueco en la tuberia conexiones dañadas  Perforaciones tapadas  Circular pozo 

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PROBLEMAS OPERACIONALES COMUNES Problema: Producción esporadica con velocidad normal y torque normal Causas: Soluciones:  Alto contenido de gas libre  Instalar separador de gas,  Bajo nivel de fluido, tuberia de cola. bombeo en vacio  Bajar la velocidad de bombeo Problema: sin producción, muy baja velocidad y torque alto Causas: Soluciones:  Ensanchamiento del Evaluar compatibilidad elastomero entre elastómero y fluido Problema: sin producción, velocidad normal, torque normal Causas: Soluciones:  Hueco en la tuberia  Remplazar tuberia o conexiones dañadas

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PROBLEMAS OPERACIONALES COMUNES Problema: Sin producción, velocidad normal, torque bajo Causas: Soluciones:  Restricciones intake  Circular pozo  Hueco en la tuberia  Remplazar tuberia o  Perforaciones tapadas conexiones dañadas  Varillas o barra lisa rota  Remplazar varillas o conexiones dañadas  Bombeo en vacio  Dismunuire velocidad de bombeo, usare bomba más pequeña  Rotor partido  Remplazar rotor Problema: Sin producción, bajo torque, sin backspin Causas: Soluciones:  Varilla o barra lisa partida  Remplazar varilla o barra lisa  Tuberia rota o suelta  Remplazar tuberia o conexiones dañadas

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PROBLEMAS OPERACIONALES COMUNES Problema: Baja producción, velocidad normal, torque bajo Causas:  Restricciones intake  Alto gas libre

Soluciones:  Circular pozo  Colocar separador de gas o tuberia de cola  Rotor espaciado arriba  Re-espaciar  Hueco en la tuberia  Remplazar tuberia o conexiones  Bombeo en vacio  Disminuir velocidad de bombeo  Perforaciones tapadas  Circular pozo  Daño estator  Remplazar estator Problema: Bala producción, velocidad baja/normal, torque alto Causas: Soluciones:  Alto corte de arena  Circular pozo, disminuir velocidad  Ensanchamiento  Evaluar compatibilidad crudo-goma elastomero  Bomba en vacio  Circular pozo  Daño estator  Remplazar estator

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IDENTIFICACCION DE FALLAS ESTATOR DAÑADO POR ABRASION

Identificación de la falla • Disminución significativa de la eficiencia volumétrica sin que sea atribuible a condiciones de operación o producción. Causado por uso normal por tiempo de operación, fluidos abrasivos, alta velocidad de operación, mal diseño de ajuste rotor Estator. Soluciones • Usar bomba de mayor capacidad para trabajar a menos revoluciones, asegurarse que el elastómero sea el apropiado para la aplicación

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IDENTIFICACCION DE FALLAS ESTATOR DAÑADO POR ENDURECIMIENTO Identificación de la falla • la superficie del elastómero presenta una dureza superficial superior a la inicial en una medida que supera los 5 puntos de dureza Shore A. Lo causa la presencia de H2S y alto calor interno en el elastómero. Soluciones • Asegurarse que el elastómero sea el correcto para la aplicación. • Asegurarse de que exista suficiente fluido a través de la bomba para disipar el calor.

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IDENTIFICACCION DE FALLAS ESTATOR DAÑADO HENDIDURAS

POR

SURCOS

Y

Identificación de la falla • Grietas y hendiduras profundas en la superficie externa del elastómero en la misma dirección del flujo. Esto es ocasionado por partículas sólidas grandes que quedan atrapadas entre el rotor y el estator. Soluciones • Realizar limpieza del fondo antes de la instalación. • Configuración del pin de paro que impida el paso de partículas.

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IDENTIFICACCION DE FALLAS ESTATOR DAÑADO POR ENSANCHAMIENTO Identificación de la falla

•La evaluación de la bomba en el banco de pruebas o en la propia aplicación demuestra un incremento excesivo del torque y de potencia. La parte interna del estator se muestra alterada con una especie de burbujas y pliegues. En este caso la Bomba ha sido afectada por gases producidos por el pozo. Soluciones •Asegurarse que el elastómero es correcto para la aplicación. •Debe realizarse prueba de compatibilidad del elastómero y los gases producidos.

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IDENTIFICACCION DE FALLAS ESTATOR DAÑADO POR TRABAJO EN VACIO Identificación de la falla • La superficie de la goma se encuentra dura, brillante y extremadamente agrietada. Se produce por calor excesivo interno de la bomba. Soluciones • Asegurese que exista suficiente nivel de fluido. • Utilice un pin de paro perforado y asegurese que el fondo del pozo este limpio. • Asegurese de que las perforaciones estén limpias.

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IDENTIFICACCION DE FALLAS ROTOR DAÑADO POR DESGASTE EN LA CAPA DE CROMO Identificación de la falla • Desgaste extremo por efecto abrasivo sobre la capa de cromo y la base metálica del rotor y ubicado sobre las partes gruesas del rotor. Soluciones • Limpieza exhaustiva del fondo del pozo. • Asegurarse de un espaciado correcto del rotor • Utilizar una configuración adecuada de pin de paro. • Asegurarse de utilizar elastómero apropiado para la aplicación

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IDENTIFICACCION DE FALLAS ROTOR DAÑADO POR AGRIETAMIENTO

Identificación de la falla • Superficie del rotor severamente agrietada en forma de mapa. Causado por calor excesivo por bajo fluido a través de la bomba, ajuste excesivo rotor-estator o elevadas temperaturas de operación. Soluciones • Asegurarse que existe suficiente niveles de fluido y que los perforados no se encuentren tapados • Asegurar la correcta interferencia rotor estator.

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IDENTIFICACCION DE FALLAS ROTOR DAÑADO POR MARCAS O RAYADURAS

Identificación de la falla • Se observan marcas o rayas sobre las paredes gruesas de la superficie del rotor con orientación perpendicular al eje de rotación de la bomba debido a desgaste normal y elementos abrasivos. Soluciones • Bomba con mayor capacidad volumétrica para operar a menores velocidades. • Ajuste rotor-estator adecuado para la aplicación. • Elastómero adecuado

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NUEVOS DESARROLLOS DE BOMBAS PCP INSERTABLE

La bomba completa es instalada con la sarta de varillas sin necesidad de remover la tubería de producción, con esto, minimiza el tiempo de intervención y, en consecuencia, el costo de workover. Por las limitaciones dimensionales son de baja capacidad volumétrica.

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NUEVOS DESARROLLOS DE BOMBAS CTR PC PUMP Son bombas con masa elastomerica de espesor constante, la cual se encuentra distribuida en la parte interna del estator, el resto de volumen del estator esta hecho con bronce. Al presentar espesor delgado el ensanchamiento será mucho menor que en las convencionales. El gran éxito esta en lograr una capacidad de levantamiento entre 150-180 psi por etapa.

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NUEVOS DESARROLLOS DE BOMBAS PCP MULTILOBULO MODIFICADA Con respecto a las bombas multilobulos convencionales, estas reduce los efectos de fricción entre rotor y elastómero, amplia el área de flujo y reduce el volumen de goma del estator, sin violar los principios de engranajes helicoidales. Se ha demostrado que esta geometría alarga la vida útil de los equipos hasta un 25%.

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NUEVOS DESARROLLOS DE BOMBAS PCP EVEN WALL Esta bomba elimina el elemento de bronce de las CTR, moldeando el tubo del estator a la forma helicoidal. Se logran grandes ventajas en el proceso de fabricación, ya que pueden construirse en una sola pieza y no en varias como lo son las CTR. Estas bombas generan hasta 210 psi por etapa.

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NUEVOS DESARROLLOS DE BOMBAS PCP CHARGE PUMP • Son dos bombas dispuesta en tandem, la bomba inferior(charge pump) es de baja capacidad de levantamiento pero de alta capacidad volumétrica. Inversamente la bomba superior(bomba principal) es de baja capacidad volumétrica pero con mucha capacidad de levantamiento. • La bomba principal se diseña para el levantamiento total, mientras la charge pump típicamente provee una capacidad de 600 ft. La bomba es típicamente aplicable a pozos gaseosos y con alto corte de arena y de baja velocidad de operación. • En pozos gaseosos el efecto que produce es generar alta presión en el pup joint intermedio y el gas es forzado a permanecer en solución.

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NUEVOS DESARROLLOS DE BOMBAS HAND LEFT CIRCULATING PC PUMP

• Son dos bombas en tandem, el intake esta localizado en la parte media, la bomba superior bombea el fluido hasta la superficie normalmente como las convencionales, y La bomba inferior circula el fluido en reversa. • La aplicación de esta bomba radica en que pueda ser profundizada lo mas bajo posible, de tal manera que la bomba inferior mantenga la arena suspendida