Escrito por 10:59 am Artículos de Opinión

BOMBEO HIDRÁULICO

Existen dos maneras de explotar un pozo petrolero. El primero es por medio de un Sistema Fluyente, es decir, que a través del aparejo de producción instalado en el pozo se produce el hidrocarburo aprovechando la energía propia del yacimiento, siendo capaz de llevar los fluidos del fondo del pozo hacia la superficie. Sin embargo, cuando la energía ya no es la suficiente o no se tiene una producción rentable se recurre a un Sistema Artificial. Estos sistemas son equipos superficiales o de fondo, que tienen como objetivo aportar energía a los fluidos producidos, cooperando a vencer las caídas de presión, permitiendo que la mezcla de hidrocarburos lleguen a la superficie.

El sistema artificial se selecciona de acuerdo a las características técnicas del yacimiento y del pozo. Además depende de un análisis económico en el que se resaltan los beneficios en términos de producción al implementar cierto sistema artificial.

BOMBEO HIDRÁULICO

El bombeo hidráulico consiste en un fluido motriz, que puede ser agua o petróleo, siendo impulsado por una unidad de potencia en superficie que permita manejar altas presiones en el fluido motriz al fondo del pozo y por último, una unidad de bombeo en el fondo del pozo, puede ser tipo pistón o tipo jet.

Figura 1.- Equipo superficial de levantamiento artificial por bombeo hidráulico. Modificado de

El propósito de la unidad de fondo funciona como un transformador para permitir convertir la energía del fluido motriz a energía potencial o presión en los fluidos provenientes del pozo, posibilitando que el fluido motriz y los fluidos producidos fluyen a la superficie. Existen dos tipos de unidades de fondo, pistón y jet.

BOMBEO HIDRÁULICO TIPO PISTÓN

Figura 2.- Componentes bombeo hidráulico tipo pistón

El bombeo hidráulico tipo pistón se encuentra conformado por un sistema integrado de un motor y una bomba reciprocante, que se acopla a una tubería que se conecta al pozo. Este equipo es capaz de transmitir potencia a una unidad previamente instalada a cierta profundidad a través de una acción hidráulica.

La forma en la que funciona  se divide en una carrera descendente y ascendente. El comienzo de la carrera descendente se da cuando el fluido motriz a alta presión se dirige a la parte superior de la bomba, forzando al pistón hacia el otro extremo, cuando el pistón termina su carrera, comienza la carrera ascendente, donde la válvula motriz, accionada por la varilla de la válvula cambia la dirección del flujo de fluidos, de manera en que se envía al extremo del cilindro y permite la salida de fluido. Este movimiento permite ir desplazando al fluido producido de la formación, que entra en por la parte inferior de la sección de tubería.

 

 

BOMBEO HIDRÁULICO TIPO JET

Figura 3.- Bombeo hidráulico tipo Pistón.

Como principal característica, este tipo de equipo no posee partes móviles, la manera en que se acciona este tipo de bombeo es mediante la energía que existe entre el fluido motriz y los fluidos producidos. El fluido motriz es inyectado desde la superficie y pasa a través de la tobera donde la energía potencial se convierte en energía cinética. El fluido se aloja en la cámara de entrada de la tubería, donde este fluido entra a la garganta de la bomba, y así permitirá que los fluidos del pozo fluyan cerca de la salida de la tobera y se arrastre a la garganta. Ya en la garganta es donde ocurre una mezcla de fluido motriz y los fluidos del pozo, produciendo un incremento de presión en los fluidos de producción.  Una vez que se tiene la mezcla de estos fluidos, estos entran a una área de expansión o difusión donde se crea una columna de presión mayor a la presión estática en el fluido provocando una disminución de la velocidad del fluido. Siendo esta presión la suficiente para permitir que los fluidos fluyan a la superficie.

COMPONENTES BÁSICOS

Tanque de almacenamiento para fluido motriz:  En este equipo se acumula el fluido que se utilizará de fluido motriz, donde se succionara y podrá ser inyectado al pozo en el momento que se requiera.
Equipo de separación: Cuando los fluidos retornan del pozo, tenemos una mezcla de diferentes componentes o incluso fases. La función de este equipo es separar el fluido motriz del hidrocarburo.
Unidad de potencia: Equipo de alta potencia, que no es más que una bomba que se acciona mediante un motor, el que permite la transmisión de potencia al sistema para inyectar el fluido motriz.
Bomba subsuperficial: Es la unidad de potencia de fondo, el cual convierte la energía potencial del fluido motriz en presión estática, la suficiente para permitir el flujo de fluidos hacia la superficie.

> EQUIPO DE SUPERFICIE

Tanques de almacenamiento y separadoresSe debe tener disponibilidad de estos equipos, ya que se debe tener una unidad en la que se disponga de fluido motriz y muy primordial una unidad que permita la separación de la mezcla producida en superficie.
Bomba: Estas pueden ser multiplex o triplex, estás son bombas reciprocante, estas cuentan con una terminal de potencia y de una terminal de fluido.
Válvulas de control: Su objetivo es regular  distribuir el suministro de fluido motriz, permitiendo tener un control en la respuesta de producción.
Múltiples de control: Se recolecta y redirecciona los fluidos a cada uno de los pozos, además de regular la cantidad necesaria para cada uno de los pozos con los que se esté trabajando.

Figura 4.- Componentes del equipo superficial de un bombeo hidráulico

RANGOS DE OPERACIÓN:

ProfundidadMenores de 5,400 metros.
Desviación: Menores a 65 grados.
Manejo de gas: Medio.
Manejo de sólidos: Bajo.
Temperatura de fondo máxima: Menor a 170°C.
Densidad aceite: Mayor a 18° API.
Viscosidad dinámica: Menores a 800 cp.
RGA: Menores a 350 m3/m3.
Gasto de producción: 150 a 2,000 barriles por día.
Gasto de aceite para ser económicamente factible: 
Mínimo 136 barriles de aceite.

El bombeo hidráulico tiene dispositivos reguladores de presión y de flujo de fluidos, con ayuda de estos dispositivos se puede monitorear el funcionamiento del sistema artificial y en su momento poder incrementar o disminuir la presión ejercida al fluido motriz o incluso el gasto que se requiera, de acuerdo a la respuesta del pozo. El éxito de este equipo radica en el correcto control de las variables con las que se trabaja, por eso es importante que la medición en las válvulas y los múltiples de control. Dynamic Software-Based Controls E&P ofrece a sus clientes medición en tiempo real y tableros digitales, en los que podrás ver en cualquier instante el comportamiento del bombeo hidráulico sin tener que realizar operaciones o toma de mediciones directas en el campo.

REFERENCIAS

[1] Brown, K. E. (s.f.). The technology of artificial lift methods (Vol. 2B). Tulsa: PennWell Books.
[2] Castillo Castelán, M. A. (2019). Apuntes Sistemas Artificiales de Producción. Coatzacoalcos, Veracruz.
[3] Chávez Contreras, J. A. (2017). Bombeo Hidráulico. Reporte, Ciudad de México.
[4] Cruz Reyes, J. I. (19 de 07 de 2019). EPMEX. Obtenido de https://epmex.org/news/2019/07/19/1242/
[5] Melo, V. (2018, octubre 23). Oil Production.net. Retrieved from http://oilproduction.net/produccion/artificial-lift-systems/bombeo-hidraulico/item/3683-optimizacion-de-la-geometria-de-bomba-hidraulica-tipo-jet
[6] OilMan. (s.f.). OilMan. Obtenido de http://oil-mail.blogspot.com/2011/05/sistema-de-levantamiento-artificial-por_4374.html

 

 

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Autor: Ing. Pamela Montserrat Cortés Torres

Contacto: pamela.cortes@dyscoep.com

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