Escrito por 2:41 pm Artículos de Opinión

BOMBEO DE CAVIDADES PROGRESIVAS (BCP)

En México se utilizan diferentes Sistemas Artificiales de Producción (SAP) con el propósito de alcanzar una optimización tanto en la parte técnica como la económica al momento de producir hidrocarburos. Cada Sistema cuenta con aplicaciones específicas de acuerdo a las propiedades del yacimientos o las instalaciones, los cuales son determinados por medio de un análisis preliminar.

Los sistemas artificiales pueden ser clasificados de acuerdo al equipo que utilizan para su funcionamiento. Y dentro de estos se encuentran los equipos que poseen bombas y varillas, tales son Bombeo Mecánico y Bombeo de Cavidades Progresivas.

BOMBEO POR CAVIDADES PROGRESIVAS

El Bombeo por Cavidades Progresivas funciona por medio de una bomba de desplazamiento positivo que cuentan con unas varillas de succión que utiliza un rotor y estator. Un motor en la superficie al accionarse hace que el estator y rotor roten creando espacios vacíos donde el fluido del fondo entre en la cavidad y fluya con dirección a la superficie.

El objetivo del Bombeo por Cavidades Progresivas es minimizar los requerimientos de energía en la cara del intervalo disparado, y así maximizar la diferencial de presión a través del yacimiento obteniendo como resultado una mayor cantidad de fluidos fluyendo.

COMPONENTES

EQUIPO SUPERFICIAL

1. MOTOR
Es el equipo principal ya que es el encargado de proporcionar la energía para crear un movimiento mecánico a las varillas. Generalmente se utilizan motores eléctricos, sin embargo cuando los pozos se localizan en áreas remotas donde no es rentable llevar energía eléctrica a esos lugares se opta por utilizar motores de combustión interna.

Existen diferentes tipos de motores y se selecciona tomando en cuenta la viscosidad del fluido y las presiones máximas con la que trabajará la bomba en el sistema, ya que esta debe permitir el funcionamiento adecuado de todos los dispositivos que conforme el equipo.

2. CABEZAL DE ROTACIÓN
Estos cabezales son los encargados en soportar toda la carga axial generada por las varilla accionada por la bomba. Además una de sus funciones más importantes es evitar el giro de la sarta en sentido contrario (en contra del movimiento de las manecillas del reloj), y muchas veces posee también un sistema de freno para detener el giro inverso.

3. TRANSMISORES
Los transmisores son los dispositivos utilizados para transferir energía proveniente del motor hacia el cabezal de rotación. Y se clasifican en:

> Sistema con poleas y correas
> Sistema de transmisión hidráulica
> Sistema de transmisión a engranajes

4. ESTOPERO
Es un sello que se encuentra en la parte superior de la tubería y la varilla pulida, esto se coloca con la intención de evitar que exista alguna fuga de fluidos hacia la superficie.

5. SARTA DE VARILLAS
Es el equipo que permite la conexión entre la sarta de varillas y el equipo superficial por medio de cajas permitiendo un sello hermético.

Figura 1.- Equipo completo para Bombeo de Cavidades Progresivas, mostrando los componentes de superficie. (Modificado de PerfoBLogger, 2019)

EQUIPO DE FONDO

1. ROTOR
Es una pieza de acero especial para alta resistencia y además cuenta con un proceso de cromado para evitar desgastes por el flujo de fluidos con partículas de sólidos propios del pozo. Esta tiene una forma de tornillo sin fin (hélice) con “n” lóbulos y se encuentra instalada a la sarta de varillas con la que se transmite el movimiento rotatorio.

2. ESTATOR
Es una pieza cilíndrica del mismo material que el rotor, que cuenta con un elastómero pegado en el interior de este. El rotor va por dentro de este, quedando centrada y debe tener “n+1” lóbulos, es decir que existirá un espacio entre cada una de las cavidades provocadas por el rotor y estator.

3. ELASTÓMERO
Está hecho a base de polímeros y se moldea de acuerdo a la hélice del estator. Tiene la capacidad de deformarse de acuerdo al movimiento del rotor y posterior poder recuperar su elasticidad. Es una de las partes más delicadas y que debe ser cambiada cada cierto tiempo,

4. ANCLA DE TORQUE
Es un accesorio que se coloca por debajo del niple de paro con el objetivo de evitar ocurra una desconexión de la tubería al girar la sarta en sentido contrario, ocasionado por la fricción entre el rotor y el estator.

5. NIPLE DE PARO
Herramienta que cumple como punto de conexión para accesorios como anclas de gas, filtros de arena, etc.. Además evita que el rotor y/o sarta de varillas choquen en el fondo, por lo que proporciona un punto tope permitiendo que llegue a existir una elongación de la sarta durante las operaciones.

6. SARTA DE VARILLAS
Se utiliza para transmitir el movimiento giratorio desde la varilla pulida al motor de la bomba. La selección de esta es considerada de acuerdo al torque que se tenga en el arreglo de tuberías previas. Y existen diferentes tipos de varillas, tales como:
> Varillas convencionales (API 11B)
> Varillas convencionales modificadas
> Varillas huecas
> Varillas continua o tubería flexible

Figura 2.- Equipo subsuperficial para Bombeo de Cavidades Progresivas. (Modificado de PerfoBLogger, 2019)

FUNCIONAMIENTO

El Bombeo de Cavidades Progresivas (BCP) funciona por dos piezas esenciales, el rotor y estator. El cual el rotor gira dentro del estator generando cavidades (espacios vacíos) que se van desplazando desde el principio al final de la bomba. Estas cavidades se van llenando de fluido debido a que se encuentran hidráulicamente selladas entre sí, y viajan conforme el rotor va girando hasta alcanzar la superficie con una presión mayor.

El movimiento del rotor viene provocado desde la sarta de varillas. Está transmite el movimiento rotatorio desde el motor en la superficie, con el que se irá regulando la velocidad de rotación de acuerdo al diseño previsto.

Las bombas deben ser elegidas con precisión para así, garantizar las operaciones eficientes de acuerdo a las necesidades del pozo. Es por eso que la tolerancia entre el rotor y el estator tiene tolerancias muy ajustadas, por lo que si se maneja con fluidos no aptos para la bomba electa, pueden acortar la vida útil de esta.

Figura 3.- Movimiento captado paso a paso para una vuelta completa del rotor en un Bombeo de Cavidades Progresivas.  (Modificado de UNAM, 2010)

APLICACIÓN

  • ACEITE PESADO

  1. Densidad < 18° API
  2. Viscosidad 500 a 15,000 cp
  3. Profundidad de 300 a 800 m
  4. Producción > 440 bpd
  5. Producción de arenas de 70%
  6.  Porcentaje de corte de agua hasta de 100%
  7. Manejo de H2S
  • ACEITE MEDIANO

  1. Densidad 18 – 30°API
  2. Viscosidad < 500 cp
  3. Profundidad 600 a 1,400 m
  4. Producción > 3,150 bpd
  5. Producción de arena < 2%
  6. Porcentaje de corte de agua hasta de 100%
  • ACEITE LIGERO

  1. Densidad > 30° API
  2. Viscosidad < 20 cp
  3. Profundidad > 1,000 m
  4. Producción > 3,150 bpd
  5. Manejo de sólidos
  6. Corte de agua hasta de 100%
  7. Manejo de H2S
  • AGUA

  1. Extracción de agua en pozos de metano
  2. Producción > 3,000 bpd
  3. Sólidos abrasivos > 70%
  4. Bajo manejo de aromáticos
  5. Manejo de H2S

VENTAJAS

1. Bajos costos
2. Al no contar con válvulas, se evita el bloqueo por gas
3. Desplazan fluidos de alta viscosidad
4. Manejan bien fluidos con concentración de sólidos
5. El uso limitado de espacio en superficie, los hace una buena opción para pozos múltiples y plataformas costa fuera
6. Bajo nivel de ruido
7. Simple instalación y operación

LIMITACIONES

1. Temperatura máxima : 170 °C
2. Profundidad máxima: 2,000 m.
3. Producción máxima: 6,825 bpd
4. Los elastómeros de pueden deteriorar por cierto contacto con los fluidos por períodos prolongados de tiempo.
5. Desgaste de varillas y tubería en pozos que cuenten con alto grado de desviación

En Dynamic Software-Based Controls E&P se ofrece la tecnología SCADA, Monitoreo y Control de Activos (Telemetría / Telecontrol). Nuestra tecnología de monitoreo y “expertise” está disponible para monitoreo y control remoto de Sistemas Artificiales de Producción (SAP), uno de ellos es el Bombeo por Cavidades Progresivas.

Nuestro sistema de monitoreo y control remoto cumple con las siguientes condiciones:

  • Monitoreo Continuo en Tiempo Real
  • No requiere Infraestructura
  • Reubicable y reutilizable en cualquier parte del Mundo
 
 

REFERENCIAS

[1] Hirschfedt, M. (2008). OilProduction. Obtenido de http://www.oilproduction.net/files/PCPump-Handbook-2008V1.pdf
[2] LORD. (s.f.). LORD. Obtenido de https://www.lord.com/latam/productos-y-soluciones/marcas/Adhesivos-estructurales-LORD/basicos-y-mejores-practicas?language=en
[3] PerfoBLogger. (28 de febrero de 2019). Obtenido de http://perfob.blogspot.com/2019/02/sistema-de-levantamiento-artificial-por.html
[4] UNAM. (2010). Apuntes de Bombeo de Cavidades Progresivas (BCP). Ciudad de México.

 

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Autor: Ing. Pamela Montserrat Cortés Torres
Contacto: pamela.cortes@dyscoep.com

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