curso-pcp - datos tecnicos

PCP Progressive Cavity Pump

Drive Systems

BOMBAS DE CAVIDADES

PROGRESIVAS

CURSO TECNICO


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.



• 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).



• 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


Drive Systems

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.

QUE ES PC PUMPS ?


Drive Systems PCP EN ACCION


Drive Systems 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.


Drive Systems 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


Drive Systems GEOMETRIA DE LA BOMBA

Paso del Rotor

Paso del Estator

Cavidad

Cerrada

• 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


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• Excentricidad

– Distancia entre el eje central del rotor y el eje

central del estator.

Excentricidad

GEOMETRIA DE LA BOMBA


Drive Systems

• 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.

OPERACIÓN DE LA BOMBA


Drive Systems OPERACIÓN DE LA BOMBA

#1

#2

#3

#4

#5

#6

#7

#8

#9

#1 (0º)

#9 (360º)

#2 (45º)

#3 (90º)

#4 (135º)

#5 (180º)

#6 (225º)

#7 (270º)

#8 (315º)


Drive Systems 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


Drive Systems 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.


Drive Systems 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.


Drive Systems VENTAJAS

• 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


Drive Systems 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.


Drive Systems 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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• 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 especiales

con elevada resistencia térmica y excelente

resistencia al hinchamiento por aceites e

hidrocarburos. Las desventajas de estos son su alto

costo y que presentan propiedades mecánicas

inferiores.

ELASTOMEROS USADOS EN PCP


Drive Systems

PROPIEDADES DE LOS

ELASTOMEROS

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

Propiedades Mecánicas

Resistencia a la Abrasión

Resistencia a Aromáticos

Resistencia a H2S

Resistencia al Agua

Límite de Temperatura

Excelente

Muy Buena

Buena

Buena

Buena

200 °F

Buena

Buena

Muy Buena

Buena

Excelente

220 °F

Buena

Buena

Muy Buena

Buena

Excelente

275 °F

Pobre

Pobre

Excelente

Excelente

Excelente

300 °F

Características Nitrilo

Medio

Nitrilo

Alto

Nitrilo

Hidrogenado

Fluor

Elastómero

Tipos de Elastómeros


Drive Systems 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 fluor-

elastómero. 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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• 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 RANGO ELASTOMERO ROTOR

TEMPERATURA

Menos de 180 F Convencional

Estándar Menos de 250 F Hidrogenado

Menos de 320 F Flúor elastómero

GRAVEDAD

API

Menos de 15

Convencional

Subdimensionado

Estándar Hidrogenado

Flúor elastómero

Mas de 15

Convencional alto

Subdimensionado

Estándar

Hidrogenado

Flúor elastómero

AROMATICOS

LIVIANOS

Menos del 3%

Convencional

Estándar Hidrogenado

Flúor elastómero


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AROMATICOS

LIVIANOS

Entre 3% Y 6%

Convencional alto

Hidrogenado

Subdimensionado

Subdimensionado

Fluor-elastómero Estándar

Mas del 6% Fluor-elastómero Estándar

CONTENIDO

AROMATICOS

PESADOS

Menos del 30%

Convencional

Hidrogenado

Flúor elastómero

Estándar

Entre 30% y 50%

Convencional alto

Hidrogenado

Flúor elastómero

Estándar

Mas del 50%

Convencional alto

Hidrogenado

Estándar

Subdimensionado


CONTENIDO

H2S

Menos de 500 ppm

Convencional

Hidrogenado

Fluor-elastómero

Estándar

Menos de 1000 ppm

Hidrogenado

Flúor elastómero

Estándar


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CONTENIDO H2S Menos de 5000 ppm Hidrogenado Estándar

CONTENIDO CO2

Menos de 2%

Convencional

Hidrogenado

Estándar


Menos de 5%

Convencional

Hidrogenado

Estándar

Menos del 15%

Convencional alto

Hidrogenado

Subdimensionado

CONTENIDO DE

ARENA

Menos de 1%

Convencional

Hidrogenado

Fluor-elastómero

Estándar

De 1% a 5%

Convencional medio

Hidrogenado

Estándar

Subdimensionado

Mas del 5% Convencional bajo

Convencional medio

Subdimensionado


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• 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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• 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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• 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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• 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

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

PROFUNDIDAD DE

ASENTAMIENTO

PRESION DESCARGA

PRESION INTAKE

PERDIDAS PRESION

PRODUCCION Y

LEVANTAMIENTO

REQUERIDO

SELECCIÓN DE LA

BOMBA

SELECCIÓN VARILLAS

Torque, esfuerzos de tensión,

cargas de contacto

varilla/tubing, vida útil

tubing

SELECCIÓN DE EQUIPOS

DE SUPERFICIE

Potencia requerida, torque y

velocidad de diseño en

superficie


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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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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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VISCOSIDAD Y DENSIDAD DEL CRUDO

• Para reducir las perdidas de flujo se tiene las

siguientes opciones:

1. Utilizar tuberías de mayor diámetro

2. 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.

3. Utilizar varilla continua para minimizar las

restricciones de flujo por centralizadores o

acoples.


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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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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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EFICIENCIA VOLUMETRICA


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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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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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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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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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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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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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CARGA AXIAL

• La carga axial es una combinación de distintos

componentes:

1. Carga por presión hidrostática

2. Peso de la sarta de varillas

3. Fuerzas ascendentes de flujo (carga

hidrostática sobre los acoples)

Ssarta= Sbomba + Σ peso – Σ fuerzas ascendentes


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ESFUERZO COMBINADO

• 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.

62

2

42

2

*

*2

*

*1

r

sarta

r

sartae

D

TC

D

SC


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CARGAS DE CONTACTO ROD/TUBING

Esfuerzo de contacto

concentrado

Esfuerzo de contacto

concentrado

Varilla convencional

con cargas inducidas

por gravedad

Varilla Convencional

con cargas inducidas

por curvatura Esfuerzo de contacto

distribuido

Esfuerzo de

contacto

concentrado


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• 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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Angulo de desviación Carga de contacto

uniformemente

distribuida

Radio de curvatura

Carga de contacto

uniformemente

distribuida

Tensión

Varilla continua con

cargas inducidas por

gravedad

Varilla continua con

cargas inducidas por

curvatura


Drive Systems



• 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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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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• 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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• 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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• 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.


Drive Systems PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

DATOS REQUERIDOS

•Gravedad API crudo, Gravedad especifica del agua y del gas.

•BSW

•GOR

•Temperatura del fondo y superficie

•THP y CHP

•Presión estática del yacimiento

•Presión de burbujeo

•Prof. Perforaciones

•Profundidad de la bomba

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

•Tasa de diseño

•Contenido arena

•Contenido H2S

•Contenido CO2

•Contenido aromáticos

•Viscosidad cp.

•Niveles de fluido estáticos y dinámicos

•Diámetros de tubing y casing



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



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



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


Drive Systems COMPLETAMIENTO TIPICO

GUARDA

CORREAS

MOTOR

ELECTRICO

POLISHED ROD CLAMP

DRIVEHEAD

INTEGRAL

BOP-TEE

PUMPING TUBING HEAD


Drive Systems COMPLETAMIENTO TIPICO

SUCKER RODS

TUBING

BOMBA

ANCLA ANTITORQUE


Drive Systems DRIVEHEADS

Representa el equipo de superficie y tiene las

siguientes funciones:

1. Trasmitir el movimiento de rotación a la

sarta de varillas.

2. Soportar la carga axial.

3. Acción de freno ante el backspin.

4. Impedir la fuga de fluidos a través del

Stuffing Box.


Drive Systems 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.


Drive Systems 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


Drive Systems PARTES DE UN CABEZAL

STUFFING BOX CONVENCIONAL

SISTEMA FRENO MECANICO


Drive Systems TIPOS DE DRIVEHEADS

•Hollow Shaft

•100 HP max

•Freno de fricción por

accionamiento hidráulico


Drive Systems TIPOS DE DRIVEHEAD

•Hollow Shaft

•100 HP max

•Freno de fricción por

accionamiento mecánico


Drive Systems TIPOS DE DRIVEHEAD

HYDRAULIC

DRIVEHEADS

LT-HDH

•BRAKE TORQUE 50000-77000 LB

•MAX SPEED 800 RPM

•HYDRAULIC BRAKE


Drive Systems 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


Drive Systems

TIPOS DE DRIVEHEAD

•Hollow Shaft

•Right Angle

•Gas engine

•Solid Shaft

•Velocidad variable

mecánicamente


Drive Systems 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.


Drive Systems

MOTORES ELECTRICOS

CARACTERISTICAS GENERALES

1. INVERTER DUTY O MOTOR SINCRONICO 2. NEMA B 3. HOSTILE DUTY 4. TEFC (TOTALLY ENCLOSED FAN COOLED) 5. 220-440 VOLT, 1200 RPM 6. WEATHERPROOF


Drive Systems

• 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:

1. Control de velocidad.

2. Control de torque.

3. Monitoreo.

4. Protección del sistema.

5. Diagnostico.

VARIADORES DE FRECUENCIA

GENERALIDADES


Drive Systems


ESQUEMA DE CONFIGURACION

L1 L2 L3

DIODO

+

-

T1 T2 T3

BUS DC

AC

AC

INVERSOR


Drive Systems

1. Arranque suave, rampa de aceleración

2. Control de torques de arranque y de operación

3. Freno por corriente directa

4. 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


FUNCIONES RELEVANTES


Drive Systems


VARIABLES DE MONITOREO

1. Velocidad de operación

2. Torque %

3. Frecuencia

4. Amperaje

5. Temperatura motor

6. Consumo de potencia

7. Consumo de energía

8. Tiempo de operación

9. Registro de fallas

10.Voltaje de alimentación

11.Estado de entradas y

salidas análogas y

digitales

12. Temperatura gabinete

13. Temperatura y presión

de fondo con sensores

14. Voltaje en Bus-DC

15. Torque en unidades de

ingeniería.

16. Voltaje del motor

17. Monitoreo de fallas de

motor y VSD


Drive Systems

CONTROLADORES DE FRECUENCIA

PROTECCIONES

• 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


Drive Systems

VSD SIEMENS KEYPAD VSD UNICO

TARJETA DE CONTROL


Drive Systems

LOCK DOWN NO-TORQUE TUBING

ANCHOR CATCHER


Drive Systems

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.


Drive Systems 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.


Drive Systems 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.


Drive Systems 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


Drive Systems 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.



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.



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.



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.



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.



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.



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.



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.



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.



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.


Drive Systems 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



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.



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.


Drive Systems

PROBLEMAS OPERACIONALES

COMUNES

Problema: No existe producción ni movimiento de la barra lisa

Causas: Correas y/o poleas

desajustadas Problemas electricos Motor muy pequeño

Soluciones: Ajustar correas y poleas Diagnostico electrico Redimensionar motor

electrico

Problema: Baja producción con velocidad y torque normales

Causas: Tasas de produccion

sobreestimadas Restriccion en el intake Alto contenido de gas

libre Hueco en la tuberia Perforaciones tapadas

Solucion: Realizar nuevas pruebas de

produccion Circular el pozo Instalar separador de gas,

tuberia de cola. Remplazar tuberia o

conexiones dañadas Circular pozo


Drive Systems


COMUNES

Problema: Producción esporadica con velocidad normal ytorque normal

Causas: Alto contenido de gas libre Bajo nivel de fluido,

bombeo en vacio

Soluciones: Instalar separador de gas,

tuberia de cola. Bajar la velocidad de

bombeoProblema: sin producción, muy baja velocidad y torquealto

Causas: Ensanchamiento del

elastomero

Soluciones:Evaluar compatibilidadentre elastómero y fluido

Problema: sin producción, velocidad normal, torquenormalCausas: Hueco en la tuberia

Soluciones: Remplazar tuberia o

conexiones dañadas


Drive Systems


COMUNES

Problema: Sin producción, velocidad normal, torque bajo

Causas: Restricciones intake Hueco en la tuberia Perforaciones tapadas Varillas o barra lisa rota Bombeo en vacio Rotor partido

Soluciones: Circular pozo Remplazar tuberia o

conexiones dañadas Remplazar varillas o

conexiones dañadas Dismunuire velocidad de

bombeo, usare bomba más pequeña

Remplazar rotor Problema: Sin producción, bajo torque, sin backspin Causas: Varilla o barra lisa partida Tuberia rota o suelta

Soluciones: Remplazar varilla o barra

lisa Remplazar tuberia o

conexiones dañadas


Drive Systems


COMUNES

Problema: Baja producción, velocidad normal, torque bajo

Causas: Restricciones intake Alto gas libre

Rotor espaciado arriba Hueco en la tuberia Bombeo en vacio Perforaciones tapadas Daño estator

Soluciones: Circular pozo Colocar separador de gas o tuberia

de cola Re-espaciar Remplazar tuberia o conexiones Disminuir velocidad de bombeo Circular pozo Remplazar estator

Problema: Bala producción, velocidad baja/normal, torque alto

Causas: Alto corte de arena Ensanchamiento

elastomero Bomba en vacio Daño estator

Soluciones: Circular pozo, disminuir velocidad Evaluar compatibilidad crudo-goma

Circular pozo Remplazar estator


Drive Systems 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



ESTATOR DAÑADO POR ENDURECIMIENTO


• 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.



ESTATOR DAÑADO POR SURCOS Y

HENDIDURAS


• 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.



ESTATOR DAÑADO POR ENSANCHAMIENTO


•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.



ESTATOR DAÑADO POR TRABAJO EN VACIO


• 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.



ROTOR DAÑADO POR DESGASTE EN LA CAPA DE CROMO


• 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



ROTOR DAÑADO POR AGRIETAMIENTO


• 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.



ROTOR DAÑADO POR MARCAS O RAYADURAS


• 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


Drive Systems

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.


Drive Systems


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.


Drive Systems


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%.


Drive Systems


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.


Drive Systems


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.


Drive Systems


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

curso-pcp - datos tecnicos

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