Titulo Autor/es PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Nombres y Apellidos Código de Estudiantes AQUINO AGUILAR JAVIER 201504384 ARANA VARGAS LORGIO 201312205 CAYO VEIZAGA JHOEL 201314372 OSSIO MAMANI DORIS 201313389 Fecha 07/07/2019 Carrera Asignatura Grupo Docente Periodo Académico Subsede Ing. En Gas y Petróleo Producción II A Ing.Vanessa Lema Zabala I-2019 Sacaba-Cochabamba Copyright © (2019) por (Estudiantes). Todos los derechos reservados. Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. TABLA DE CONTENIDO CAPITULO I ......................................................................................................................................... 4 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................. 4 1. ANTECEDENTES ......................................................................................................................... 5 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................................... 6 1.2. ÁRBOL DE PROBELMA .......................................................................................................... 7 1.3. FORMULACION DEL PROBLEMA ....................................................................................... 7 1.4. OBJETIVOS ............................................................................................................................... 7 1.4.1. OBJETIVO GENERAL........................................................................................................... 7 1.4.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS .................................................................................................. 8 1.5. JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION .......................................................................... 8 1.5.1. JUSTIFICACION ACADEMICA ........................................................................................... 8 1.5.2. JUSTIFICACION TECNICA ................................................................................................. 8 1.5.3. ALCANCES Y LIMITACIONES ........................................................................................... 8 1.5.4. TIPO DE INVESTIGACION .................................................................................................. 9 CAPITULO II ..................................................................................................................................... 10 MARCO TEORICO ............................................................................................................................ 10 2. GENERALIDADES: ................................................................................................................... 10 2.1. PRINCIPIO BOMBEO MECANICO ...................................................................................... 10 2.2. COMPONENTES BÁSICOS DEL SISTEMA ARTIFICIAL DE BOMBEO MECÁNICO.. 11 2.2.1. BOMBA DE SUBSUELO ...................................................................................................... 11 2.2.2. COMPONENTES DE LAS BOMBAS DE SUBSUELO ...................................................... 12 2.2.3. ACCIÓN DE LA VÁLVULA COMO FUNCIÓN DE LA PRESIÓN DEL BARRIL DE LA BOMBA. .......................................................................................................................................... 13 2.2.4. CLASIFICACIÓN API DE BOMBAS PARA BM ............................................................... 14 2.3. VARILLAS DE SUCCIÓN ...................................................................................................... 15 2.3.1. VARILLA PULIDA: .............................................................................................................. 17 2.3.2. GRAMPA ............................................................................................................................... 17 2.3.3. ESTOPERO ........................................................................................................................... 18 2.3.4. UNIDAD DE BOMBEO ........................................................................................................ 19 2.3.5. TIPOS DE UNIDADES.......................................................................................................... 19 TIPO MARK II: .............................................................................................................................. 20 2.3.6. UNIDAD AEROBALANCEADA: ......................................................................................... 20 2 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. NOMENCLATURA API ................................................................................................................. 21 2.3.7. COMPONENTES DE LA UNIDAD DE BOMBEO MECÁNICO....................................... 22 UNIDAD DE POTENCIA (MOTOR): ........................................................................................... 23 2.3.8.LOS MOTORES ELÉCTRICOS ........................................................................................... 23 2.3.9. MOTOR A GAS:.................................................................................................................... 24 2.4. CABEZAL DE POZO............................................................................................................... 25 CONEXIONES SUPERFICIALES: ............................................................................................... 25 2.4.1. DISEÑO DE EQUIPOS DE BOMBEO MECANICO .......................................................... 26 2.4.2. PONDERACION DE LAS CALIFICACIONES DE LAS VARIABLES DEL POZO: ...... 26 CAPITULO III .................................................................................................................................... 29 PRESENTACION Y ANALISIS DE RESULTADOS ....................................................................... 29 3. DESCRIPCIÓN TÉCNICA DEL POZO CARANDA ................................................................ 29 3.1. ESTRATIUGRAFIA DEL POZO ............................................................................................ 29 3.2. DATOS TÉCNICOS DEL POZO.......................................................................................... 32 3.3. DETERMINACION DEL SISTEMA DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL ..................... 36 3.3. VIABILIDAD DE CADA SISTEMA DE LEVANTAMIENTO ........................................... 50 LIMITACIONES DE CADA SISTEMA DE LEVANTAMIENTO............................................ 51 3.4. DETERMINACIÓN DELA UNIDAD DE BOMBEO MECÁNICO .................................. 53 CAPITULO IV .................................................................................................................................... 56 MARCO PRÁCTICO ......................................................................................................................... 56 DECLINACION DE PRESION DEL POZO ..................................................................................... 56 4. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................................... 60 4.1. CONCLUCIONES .................................................................................................................... 60 4.2. RECOMENDACIONES ........................................................................................................... 60 4.3. BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................... 61 3 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. CAPITULO I INTRODUCCIÓN Bolivia ha entrado en una fuerte dependencia de los recursos generados por la exportación y venta de hidrocarburos en un momento histórico un recursos provenientes del agente de los mismos debían servir de influencia del futuro desarrollo económico y social. La búsqueda de hidrocarburos en nuestro país ha sufrido un fuerte decremento debido a una fuente de inversión de las empresas que quedaron como socias luego de la última nacionalización de los hidrocarburos. La falta de inversión en exploración se reflejará en una caída de las reservas de hidrocarburos (especialmente en lo que se refiere a los hidrocarburos líquidos), éste se puede corroborar con la cantidad de pozos perforados en los últimos años. Bolivia depende en gran medida, para autoabastecerse de la producción de gas natural ya que el 80% del consumo de líquidos previene del gas asociado. Se plantea una incertidumbre: ¿qué pasaría si no se lograron firmar con Brasil la ampliación de los contratos de venta de gas natural? Se sabe que Brasil ha descubierto un gigantesco reservorio de gas y líquidos en el PRESAL, que harán crecer su producción de gas en al menos un 188%. Se deben entonces enfocar los esfuerzos en la búsqueda de nuevos reservorios para incrementar la producción y reservas de hidrocarburos líquidos. De lo contrario, el país sufrirá una fuerte escases de líquidos y la consecuente subida de los precios subvencionados de la gasolina y diésel que se consume. Una alternativa para mejorar la producción de hidrocarburos líquidos es la utilización de métodos de recuperación. Sabemos que un yacimiento posee una energía natural que permite a los hidrocarburos fluir a la superficie venciendo a la presión estática de la columna de líquido situado en la tubería de producción. La presión de la formación empieza a bajar a medida que se realiza la producción, estadísticamente se sabe que solo se puede recuperar un 40 a 45% del total de la reserva estimada. Para poder optimizar la recuperación, se cuenta en la actualidad con modernos métodos como gas lift, bombeo mecánico etc. 4 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. 1. ANTECEDENTES En Bolivia existen varios campos petrolíferos que has sido abandonado debido a que su producción ha declinado hasta niveles económicamente desfavorables. Sin embargo, sus reservorios aun guardan importantes volúmenes de hidrocarburos, cuya extracciones posible mediante la aplicación de tecnologías modernas. En efecto la producción primaria que se desarrolló (en bermejo, san andita y camatindi) permitió recuperar solamente un 20 a30 porciento de la reserva probada inicialmente, lo cual significa que al menos el 70 por ciento permanece in situ. Esta riqueza debe ser explotada a la brevedad posible, teniendo en cuenta la urgente necesidad de hidrocarburos líquidos que tiene el país. Al presente, con el objeto de aumentar la cantidad de petróleo extraído en los cuales la recuperación secundaria (como inundación artificial, por ejemplo) no da buenos resultados, los técnicos especializados se ven obligados a aplicar procedimientos más complejos. Aunque el costo es más elevado, las inversiones se justifican por su rentabilidad económica y social. En el caso concreto de Bolivia, el petróleo a recuperarse con esta tecnología constituirá a una producción de vital importancia, por tratarse de un crudo pesado escaso en el país que se encuentra en los campos mencionados (actualmente abandonados). A principios de 1981, técnicos de Houston Oíl Technology Corporation llegaron a Bolivia, recolectaron datos estadísticos y técnicos, muestras de petróleo y agua de los pozos abandonados e información adicional de YPFB, todo lo cual fue analizado en los laboratorios de la ya mencionada compañía. Aquel trabajo revelos que en los campos Bermejo, Sanandita y Camatindi, y en los de Tatarenda, Caranda, existen importantes volúmenes de petróleo residual que pueden ser explotados con resultados económicamente positivos, tanto para los inversionistas como para el país. (Hidrocarburos Bolivia.com) Los trabajos de recuperación secundaria no implican riesgos y tampoco labores de exploración, ya que las reservas fueron magnificadas en su momento lo único que se tiene que estudiar es el método de recuperación adecuado para cada reservorio o campo. 5 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. El sistema de recuperación secundaria, que ha tenido amplio uso en Bolivia, es el bombeo mecánico, sistema que ha permitido producir ininterrumpidamente en forma comercial a muchos pozos, uno de ellos es uno de los pozos más antiguos de Bolivia (el CAM-3perforado entre 1929 y 1930), este pozo que se encuentra al sur de la ciudad de santa cruz de la sierra a 17 kilómetros de las ciudad de Camiri. Para extraer petróleo del campo Camiri se utiliza en un 80 por ciento el sistema de gas lift (que consiste en inyectar gas para sacar el petróleo) y el restante porcentaje corresponde al bombeo mecánico, como en el caso CAM-3, según informe de YPFB Andina. El bombeo mecánico es un procedimiento de succión de transferencia casi continua del petróleo hasta la superficie, ya que el yacimiento posee una determinada presión, la cual es suficiente para que el petróleo alcance un determinado nivel en el pozo. La bomba se baja dentro de la tubería de producción y se asienta en el fondo con el uso de empacaduras 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La declinación de algunos pozos en la zona de Caranda es una etapa que atraviesan todos los pozos productores de hidrocarburos. Los factores que pueden provocar esta declinación son varios como ser: el daño en la formación y la presencia de arenas y otros, siendo el factor principal el descenso de las presiones o energías necesarias para elevar el hidrocarburo. La contracción de la producción de líquidos, en Bolivia va desde una producción máxima de 50756 barriles por día en 2005 a 40741 Bbl/d en 2009. Relacionado a la normal declinación de los campos petroleros de largas data como el caso de Paloma, Rio Grande, Víbora, Escondido, Caranda y Los Suris. El pozo Caranda 18 (CAR 18), fue descubierto en el año 1991 y fue explotado inicialmente por agotamiento natural, actualmente produce 17 barriles de petróleo diarios y un promedio de 148000 pies cúbicos por día. Esto nos muestra que en trascurso de los 21 años de producción se ha producido un notable bajón en la producción, ya que al inicio de operaciones del pozo sus tazas de producción eran de 152 BBP de petróleo y 190000 pies cúbicos de gas por día. 6 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. 1.2. ÁRBOL DE PROBELMA Incapaz de producir por flujo natural Requerimiento de fuente externa de energía Menor afluencia de fluidos DECLINACION DE LA PRODUCCION DEL POZO CAR-18 DEL CAMPO CARANDA. Energía del yacimiento insuficiente Demanda de energía mayor que la oferta del yacimiento EFECTOS PROBLEMA Minimo diferencial de presión en el reservorio. CAUSAS 1.3. FORMULACION DEL PROBLEMA ¿Se mejorara la producción del pozo CAR-18 del campo Caranda mediante el uso de técnicas de recuperación secundaria? 1.4. OBJETIVOS 1.4.1. OBJETIVO GENERAL 7 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Realizar un estudio técnico para recuperación secundaria mediante bombeo mecánico en el pozo CAR-18 del campo Caranda. 1.4.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS Obtener la correlación estratigráfica del campo Caranda Realizar un análisis del sistema de producción del reservorio Determinar el método de levantamiento Determinar los componentes del sistema seleccionado Elaborar un pronóstico de producción 1.5. JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION 1.5.1. JUSTIFICACION ACADEMICA La determinación de un sistema de levantamiento artificial para aumentar la producción del campo Caranda nos permitirá utilizar los conocimientos adquiridos. Para la realización, se deben establecer relaciones entre datos petrofísicos, (permeabilidad, porosidad, densidad, etc.), datos PVT, los cuales ayudaran a desarrollar el balance de materias (BM). Se profundizan los conocimientos adquiridos, podremos modelar las expectativas en relación al aumento de la producción. 1.5.2. JUSTIFICACION TECNICA Casi todo sistema de producción petrolera comienza con los sistemas primarios. A medida que decae la producción, las compañías operadoras tienes que implementar sistemas de recuperación secundaria y terciaria. La investigación propondrá la utilización de un sistema que se adecue a las características del reservorio, la zona ha utilizado generalmente el gas lift y como método de recuperación se propondrá otro sistema que se adecue a pozos que están en etapa de declinación, especialmente aquellos que no sufrieron intervención para la inyección de gas. 1.5.3. ALCANCES Y LIMITACIONES 8 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. El proyecto se abocara al cálculo y selección de los elementos que se hacen al arreglo superficial y subsuperficial del pozo. No se entrara a la determinación del cálculo mecánico de los mismos ya que son elementos que pertenecen a otra rama de la ingeniería. Las partes referentes al perfil profesional del ingeniero petrolero serán tratadas con toda profundidad. Se procederá a realizar un pronóstico de la elevación de la producción. 1.5.4. TIPO DE INVESTIGACION TIPO DE INVESTIGACION CORRELACIONAL: Busca establecer las variables que afectan el proceso de producción de petróleo involucrados dentro el método de recuperación propuesto. EXPLORATORIO: Existen pocos antecedentes de la investigación en nuestro país ya que es un área de poco desarrollo, esta investigación se presenta como una divulgación de los resultados para su puesta en práctica en diferentes campos. DISEÑO DE INVESTIGACION La investigación será del tipo de toma de datos en campo, sin manipulación de variables, recolectactando los datos requeridos sobre el pozo en estudio. INVESTIGACIÓN PRIMARIA Los datos se recolectaran en el campo, mediante el estudio de documentación proporcionada por la encargada del mismo. INVESTIGACION SECUNDARIA Se recurrirá a fuentes secundarias tales como: a) Cámara boliviana de hidrocarburos (CBH). b) Yacimientos petrolíferos fiscales bolivianos (YPFB). c) Información obtenida de internet d) Información bibliográfica 9 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. CAPITULO II MARCO TEORICO 2. GENERALIDADES: 2.1. PRINCIPIO BOMBEO MECANICO Es uno de los Sistemas Artificiales de Producción1 (SAP) más utilizados a nivel mundial (8090%), siendo su principal característica la de utilizar una unidad de bombeo a fin de transmitir movimiento a la bomba de subsuelo a través de una sarta de varillas, mediante la energía suministrada por un motor. El equipo superficial de Bombeo Mecánico o BM (conocido como “bimba”, “balancín” o “cigüeña”) que en apariencia y principio básico de funcionamiento se asemeja al balancín de perforación a percusión; es accionado mediante un motor (usualmente eléctrico, aunque puede ser de combustión interna) que gira un par de manivelas que por su acción produce un movimiento de arriba hacia abajo (continuo) a un extremo de un eje metálico. El otro extremo del eje, que a menudo tiene una punta curva, transmite el movimiento a la sarta de varillas de producción que puede tener una longitud de cientos de metros que se une al pistón de la bomba colocada en la sarta de producción, a cierta profundidad del fondo del pozo. Las bombas sumergibles bombean el petróleo de manera parecida a una bomba que bombea aire a un sistema neumático. Los fluidos fluyen de una región de alta presión (yacimiento) a una de baja presión (interior del pozo). La cantidad de flujo en el fondo del pozo se determina por el rango de flujo que fluye frente a la formación, es decir, del yacimiento hacia el fondo del pozo. 10 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. 2.2. COMPONENTES BÁSICOS DEL SISTEMA ARTIFICIAL DE BOMBEO MECÁNICO 1. Tubería de Producción 2. Ancla de Tubería 3. Bomba de Subsuelo 4. Varillas de Succión 5. Varilla Pulida 6. Grampa 7. Estopero 8. Unidad de Bombeo 9. Unidad de Potencia (motor) 10. Cabezal del Pozo 11. Conexiones Superficiales 2.2.1. BOMBA DE SUBSUELO Es una bomba reciprocante de desplazamiento positivo de simple efecto que impulsa a los fluidos aportados por el yacimiento del fondo del pozo hacia superficie, su funcionamiento reside en el diferencial de presiones en el sistema sobre su válvula viajera y válvula de pie. Tipos de Bombas: Bomba de Tubería: Es un dispositivo en donde el barril o camisa es parte integral de la tubería de producción, lo que implica que su instalación está ligada con la bajada de la tubería de producción. El pistón se desplaza por dentro de la tubería de producción con la sarta de varillas y en la parte inferior se conecta a una válvula fija que se asienta en la zapata o anclaje. Estas bombas manejan un mayor volumen de crudo que las bombas de inserción o de varilla. Bombas de Varillas. También Llamadas de inserción dado que bajan con el tren de varillas y se asientan en el extremo inferior de la tubería de producción, se dividen a su vez en 3 tipos: Bombas de Barril Viajero con Anclaje Inferior. Bombas de Barril Estacionario con Asentamiento en el Fondo. 11 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Bombas de Barril Estacionario con Asentamiento en la parte Superior. Esta característica representa una ventaja sobre las bombas de tubería de producción, ya que para hacer una reparación o sustitución de la bomba no es necesario extraer la tubería de producción. La bomba de inserción se desancla y se extrae con la sarta de varillas. Este tipo de bomba es el que más se utiliza en el Activo Integral Aceite Terciario del Golfo. Fig 1.3.BOMBA DE INSERCIÓN 2.2.2. COMPONENTES DE LAS BOMBAS DE SUBSUELO Camisa o Barril: Cilindro con superficie interna completamente pulida, en donde se desliza el pistón. Pistón: Es el émbolo de la bomba que se desliza dentro de la camisa, el diámetro de la misma determina la capacidad de desplazamiento. 12 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Válvulas: Conjunto bola y asiento que mediante un diferencial de presión permiten la entrada-salida del fluido. Generalmente existen dos válvulas en cada bomba: Válvula Viajera: Es la que se ubica en el pistón y se debe su nombre a que se mueve junto al pistón. Válvula Fija: Con un mayor diámetro permite la entrada del fluido. 2.2.3. ACCIÓN DE LA VÁLVULA COMO FUNCIÓN DE LA PRESIÓN DEL BARRIL DE LA BOMBA. Para bombear fluido, las válvulas fija y viajera deben abrir y cerrar durante el ciclo de bombeo. Si alguna válvula permanece abierta o cerrada, no se bombeará fluido. Respecto a la figura 1.3, para que la válvula viajera abra, la presión dentro del barril de la bomba debe ser mayor que la presión de la columna hidrostática sobre la válvula viajera. Si la bomba está en buenas condiciones mecánicas y con llenado completo, al inicio de la carrera ascendente la válvula viajera cierra y la válvula fija abre. Similarmente, al inicio de la carrera descendente la válvula viajera abre y la 13 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. válvula fija cierra. De lo contrario esto implica problemas en la bomba como: fuga en las válvulas, interferencia de gas y otros problemas. 2.2.4. CLASIFICACIÓN API DE BOMBAS PARA BM 14 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Tabla 1.1.‐ CLASIFICACIÓN API 2.3. VARILLAS DE SUCCIÓN Es el elemento de conexión entre la unidad de bombeo, instalada en superficie y bomba de subsuelo. Mediante éstas se transmite el movimiento reciproco vertical a la bomba para el desplazamiento de fluido. Generalmente, son de acero con buenas propiedades de elasticidad. Se clasifican en dos tipos: “API” y “NO API” Las varillas API son de acero AISI 1036 y acero al carbón AISI 46xx. Se clasifican en tres tipos siendo las más usadas en la industria petrolera. 15 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Tabla 1.2.‐ CLASIFICACIÓN API DE VARILLAS DE SUCCIÓN Las varillas NO API se clasifican en: Varillas de ALTA RESISTENCIA: Fabricadas con acero de gran resistencia. La alta resistencia se debe a un tratamiento de endurecimiento por la inducción (resistencia de 50 MPsi). Se usan en pozos con altas frecuencias de fallas. Varillas continuas de COROD: Es una sarta continua desde la bomba hasta superficie, diseñada para soportar gran carga, hecha de cromo, molibdeno y titanio, no tienen cuellos ni pasadores y los diámetros varían desde 1/16 a 1/8 Plgs, como lo indica la norma API. Estas se almacenan y transportan en carretes y en el pozo se les realiza las conexiones con un equipo de soldadura. Son especiales para pozos direccionales u horizontales. Varillas de fibra de vidrio: estas presentan bajo peso, con reducción en el consumo de energía, reducción de fallas por corrosión. Su limitante se sustenta en que no son recomendadas en pozos con temperatura mayores de 200 ° F, el espaciamiento de la bomba es dificultoso, y tiene limitaciones respecto al torque (máxima de 100 lbs/ pie). En el diseño de un pozo, el tipo de varillas a utilizar se determina por medio de un programa de simulación, representando las condiciones del pozo, según la carga de fluido, el tamaño y profundidad de la bomba y desviación del pozo son factores que influyen en el arreglo de las varillas dependiendo del Porcentaje promedio de carga que se observe en el simulador. Se cuenta con dos arreglos, el tipo 76 y 86, siendo la principal característica los diámetros de tales (variando entre 1”, 7/8” y ¾”). Varillas de 7/8” y ¾” componen un arreglo 76 y la profundidad de la bomba determinará la cantidad de ellas, con un promedio de 7.62 m cada varillas. 16 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Varillas de 1”,7/8” y ¾ constituyen un arreglo 86 y de igual forma la profundidad de la bomba nos indica la cantidad de varillas que se deben usar. 2.3.1. VARILLA PULIDA: Tiene la función de transmitir el movimiento alternativo a la sarta de varillas de succión. Es la unión directa entre la sarta de varillas de succión y el equipo superficial, pasa a través de las conexiones de control. Así como su nombre lo indica, el acabado de este accesorio es de espejo (pulido), con la finalidad de reducir la fricción entre el estopero y grampa, para permitir el libre movimiento de ascenso y descenso del sistema. La varilla pulida, juega un papel importante en la toma de información, ya que es a través de ella donde el equipo dinamométrico se conecta para medir la carga ejercida en la varilla con respecto a su posición, y así calcular su correspondiente carta dinamométrica. VARILLA PULIDA 2.3.2. GRAMPA Este dispositivo sirve para sujetar la varilla pulida por apriete. Cuando queda en forma permanente las grampas (se coloca en forma permanente después de que se efectuó una intervención con el 17 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. equipo de R.T.P. a un pozo) y junto con el cable colgador soportan todo el peso de la sarta de varillas y el peso del fluido. Estas grampas pueden usar uno, dos o tres tornillos para el apriete, incrementándose la seguridad con el número de los mismos. También se utilizan para movimientos efectuados con la sarta de varillas, ya sea para eliminar un golpe en la bomba sub-superficial, sacar un registro dinamométrico o re-anclar una bomba. 2.3.3. ESTOPERO Mecanismo de seguridad que se localiza en la parte superior del árbol de válvulas para pozos con sistema de bombeo mecánico sobre la T de flujo. Su función principal es contener los fluidos para que no se manifiesten al exterior por medio de un conjunto de sellos construidos con materiales resistentes al rozamiento, que se van a ajustar al diámetro de la varilla pulida, cuando esta tenga un movimiento ascendente o descendente proporcionado por la unidad de bombeo mecánico (debido a este movimiento, los sellos sufren desgaste por lo que es necesario sustituirlos periódicamente y solamente se pueden cambiar con la unidad de Bombeo Mecánico inoperante). 18 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. ESTOPERO 2.3.4. UNIDAD DE BOMBEO Su función principal es convertir el movimiento angular del motor en un movimiento reciproco vertical, transmite el movimiento hacia la bomba. 2.3.5. TIPOS DE UNIDADES TIPO CONVENCIONAL: El más conocido y popular en todos los campos, es de fácil operación y está impulsado por bandas. Es un sistema de palanca con el contrapeso del cigüeñal. Es de bajo mantenimiento, menos costoso que otras unidades y gira en dos direcciones (sentido horario y anti horario). Una de sus desventajas, es que requiere de caja de engranes de mayor dimensión en comparación de otros. Descripción del movimiento El movimiento rotativo del motor es trasmitido por 19 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. medio de bandas a la caja de transmisión, el cual reduce la velocidad a través de un sistema de engranes. Este movimiento es transmitido a un sistema de engranes. Este movimiento es transmitido a la varilla. TIPO MARK II: Estas unidades basan su geometría en tres características, reduciendo el torque y la carga con respecto a una unidad convencional. Estas características son: ubicación de la caja reductora, un punto de apoyo en el extremo de la unidad, una manivela desfasada Independientemente de estos factores, las unidades mark II producen un torque uniforme trabajando en forma conjunta, reduciendo un 35% del torque de la caja reductora. Adicionalmente el costo de electricidad y tamaño del motor reduce. Descripción del movimiento El movimiento rotativo en el cual cambia la posición de los brazos y el poste maestro para obtener un movimiento la unitorcional con finalidad de reducir el torque en la caja de engranes. Esta unidad soporta más fluido. 2.3.6. UNIDAD AEROBALANCEADA: El uso del aire comprimido en vez de pesadas manivelas y contrapesos permite un control del contrabalanceo en forma manual. Como resultado, el tamaño de la unidad se reduce, minimizando los costos de traslado y montaje. Las unidades balanceadas con aire tienen la ventaja de tener un 20 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. tamaño mayor con largas carreras, donde con un sistema convencional o mark II son prácticamente imposibles. Dentro de sus ventajas, se encuentra que este es más compacto y de fácil balanceo, de bajo costo. Puede girar en dos direcciones, útiles para ser usadas costa afuera o cuando se necesita movilizar con frecuencia la unidad. Las desventajas de este equipo son que, requiere mayor mantenimiento, y la condensación del cilindro de aire puede causar problema, y son menos eficientes que el resto de las unidades. Descripción del movimiento El movimiento rotativo del motor es trasmitido por medio de bandas a la caja de trasmisión, el cual reduce la velocidad a través de un sistema de engranes, este es transmitido a la varilla. Es más resistente a las cargas y suministra mayores carreras ( 64 a 240 Plgs) NOMENCLATURA API API desarrollo un método alfanumérico para describir el tipo de unidad a utilizar: 21 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. C- 640 – 305 – 144 Donde la primera letra indica el tipo de unidad: “A” refiere a las unidades balanceadas de aire. “B” refiere a las unidades balanceadas en la viga viajera. “C” refiere a unidades convencionales. “M” refiere a unidades tipo “MARK” unitorque. Nota.- En algunas unidades se agrega una letra “D” antes del 6° número, lo cual significa doble reductor. El primer número (640) refiere al máximo torque de la caja de engranes en miles de LBSPLGS. Para este ejemplo seria 640.000 LBS-PLGS El segundo número se refiere a la carga máxima en cientos de libras que puede soportar la estructura de la unidad. Para este ejemplo, la carga máxima soportada por la unidad es de 30.500 lbs. El último número refiere a la máxima longitud vertical (carrera máxima) que puede suministrar la unidad, para este caso es de 144 PLGS. 2.3.7. COMPONENTES DE LA UNIDAD DE BOMBEO MECÁNICO. Caja de Engranes: Se utiliza para convertir energía del momento de rotación a altas velocidades del motor primario. La energía de alto moméntum de rotación (torque) a baja velocidad. La máquina motriz se conecta al reductor de velocidad (caja de engranes) mediante bandas. El reductor de velocidad puede ser: simple, doble o triple, el reductor doble es el más usado. Contrapesos: Si la caja de engranes tuviera que suplir todo el torque que la unidad de bombeo necesita para operar, su tamaño debe ser demasiado grande. Afortunadamente, al usar contrapesos, el tamaño de la caja de engranes se reduce. Los contrapesos ayudan a reducir el torque que la caja debe suministrar. Estos ayudan a la caja durante la carrera ascendente cuando las cargas en la varilla pulida son las más grandes. En la carrera descendente, la caja de engranes levanta los contrapesos con la ayuda de las cargas de las varillas, quedando listos para ayudar nuevamente en la carrera ascendente. En 22 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. otras palabras, en la carrera ascendente, los contrapesos proporcionan energía a la caja de engranes (al caer). En la carrera descendente estos almacenan energía (subiendo). La condición operacional ideal es igualar el torque en la carrera ascendente y descendente usando la cantidad correcta del momento de contrabalanceo. Cuando esto ocurre la unidad esta Balanceada. Una unidad fuera de balance puede sobrecargar el motor y la caja de engranes. Esto puede ocasionar fallas costosas y pérdida de producción si no se corrige a tiempo. Para determinar si la unidad esta balanceada, debe hacerse un análisis de torque o registrar la corriente de consumo del motor en la carrera ascendente y descendente. UNIDAD DE POTENCIA (MOTOR): Su función principal es proporcionar la energía mecánica, que es transmitida a la bomba y usada para elevar el fluido. Puede ser de combustión interna o eléctrica. Los motores eléctricos son de bajos torques, pero de altas velocidades. El uso de motores eléctricos facilita el análisis del comportamiento de la unidad de bombeo en dos aspectos. Permite medir con un amperímetro de gancho, el rango de trabajo y así observar cuando existe una pérdida o sobrecarga del peso en la sarta de varillas sin interferir con la operación del pozo. Tienen un bajo costo inicial, menor costo de mantenimiento y es más fácil de ajustar a un sistema automático. Por otra parte, las máquinas de gas tienen la ventaja de controlar la velocidad en forma más flexible y opera en un rango más amplio de condiciones de carga. El costo del combustible puede ser inferior al de la energía eléctrica, aunque conforme se incrementan los costos del combustible, esta condición puede invertirse. 2.3.8.LOS MOTORES ELÉCTRICOS Para bombas de varillas son principalmente motores de inducción de tres fases. NEMA D (Nacional Electrical Manufacturers Association) clasifica los motores según el deslizamiento y las características de torque durante el arranque. El porcentaje de deslizamiento es definido como: Donde Sg es la velocidad de sincronía del motor (usualmente 1200 rpm) y Sn es la velocidad para cargas completas. 23 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. La variación de velocidad es diferente del deslizamiento. Se define como: “NEMA D” es el motor para unidad de bombeo mecánico más ampliamente reconocido. Su rango de deslizamiento es de 5% a 13%. Otros motores en el campo petrolero incluyen “NEMA C”, con un máximo deslizamiento de 5% y NEMA B con un máximo deslizamiento de 3%. Los caballos de fuerza para el motor eléctrico dependen: De la carga a levantar por la bomba (profundidad donde está ubicada y diámetro de la misma). Nivel de fluido. La velocidad de bombeo. La unidad o balancín. UNIDAD DE POTENCIA 2.3.9. MOTOR A GAS: Existen dos tipos de motores a gas. Motores de baja velocidad con uno o dos cilindros, y motores multicilindros de alta velocidad. 24 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Los motores de baja velocidad tienen una velocidad de 700 rpm o menores y un alto torque. Los motores multicilindros pueden tener altas variaciones de velocidad (hasta un 35%) más que los motores de baja velocidad. Los motores de gas son generalmente más baratos para operar que los motores eléctricos. Sin embargo, los costos de capital y el mantenimiento son usualmente más altos que para motores eléctricos. Motores a gas son utilizados en locaciones remotas sin disponibilidad de electricidad. 2.4. CABEZAL DE POZO Es el regulador (por medio de válvulas) del manejo de fluido y presión comúnmente utilizado en cuestiones hidráulicas, los pozos utilizan este sistema para regular ña salida de líquido. Provee la base para el asentamiento mecánico del ensamblaje en superficie. Asi como; suspensión de tuberías (TP yTR) concéntricamente en el pozo. Cuenta de dos válvulas laterales de salida, normalmente una para la producción y otra para la inyeccion. Adicionalmente una tercera válvula de salida provee acceso vertical a la TP mediante herramientas de cable concéntricas. CONEXIONES SUPERFICIALES: su función es conducir el hidrocarburo que produce el pozo a la línea de descarga y por ende, hasta la bateria de separación; todas ellas deben ser para presiones no menores de 1000 lbs/plg2, elaboradas en tuberías de 2” efectuando corte y cuerda a fin de adecuarlas a las longitudes necesarias. 25 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. 2.4.1. DISEÑO DE EQUIPOS DE BOMBEO MECANICO Es un procedimiento analítico mediante cálculos, gráficos y/o sistemas computarizados para determinar el conjunto de elementos necesarios en el levantamiento artificial de pozos accionados por cabilla. La función de este procedimiento es seleccionar adecuadamente los equipos que conforman el sistema de bombeo mecánico a fin de obtener una operación eficiente y segura con máximo rendimiento al menor costo posible. Paso 1: Se debe seleccionar el tamaño de la bomba, el diámetro optimo del pistón, bajo condiciones normales. Esto va a depender de la profundidad de asentamiento de la bomba y el caudal de producción 2.4.2. PONDERACION DE LAS CALIFICACIONES DE LAS VARIABLES DEL POZO: Para la ponderación, se procede a dar una puntuación a cada variable del pozo de acuerdo al método de levantamiento artificial con la ayuda de las tablas de los rangos de aplicación de cada tipo d levantamiento. Estas tablas se encuentran divididas en sus rangos de aplicación a estos rangos se los asigno por convivencia un valor numérico entre 0 y 5 como siguiente tabla (MUÑOZ & TORRES, 2007) Tabla 2.4 asignación numérica de los rangos de aplicacion RANGO No limitado aceptable bueno excelente optimo 1 2 3 4 5 aplicable VALOR 0 NJUMERICO Fuente: muños rodríguez & torres torres, 2007 Para tener una ponderación de las puntuaciones de cada variable, se multiplica cada puntuación con el porcentaje asignado de cada variable y se lo divide sobre la base de calificación que, que para obtener un ponderado total. 26 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Un segundo criterio es la variable de los sistemas de levantamiento artificial la cual se presenta en este caso por las variables cuyos valores en la tabla de los puntajes son diferentes de cero. Para este fin se busca en dicha tabla los valores ceros y se almacena la suma de los porcentajes correspondientes a tales, valores dentro de otra tabla. Para determinar el porcentaje de viabilidad para cada método de levantamiento se calcula la diferencia entre el 100% y el porcentaje de no viabilidad EL TERCER, y ultimo criterio que se utiliza es el porcentaje de no limitación del sitema del levantamiento, es desir, la calidad de casos variables en los cuales dichos sistemas funcionan sin restricciones de ningún tipo y que, dentro de la metologia de selección, están presentados por las variables cuyo valor en la tabla de los puntajes sea igual a 1. Para este fin busca en dicha tabla los valores 1 y se almacena su porcentaje correspondiente en otra tabla la cual tiene una estructura similar a la tabla de la viabilidad de los sistemas. Para determinar el porcentaje de funcionamiento sin limitaciones para cada sistema de levantamiento, al 100% se le sustrae el porcentaje total por no viabilidad y el porcentaje total por limitaciones. El uso de los tres criterios (ponderación total, viabilidad del sistema y funcionamiento sin limitaciones) para la obtención del resultado final surge como consecuencia de que ninguno de ellos constituye un argumento suficientemente sólido para ser considerado por si solo a la hora de seleccionar un sistema de levantamiento (MUÑOZ & TORRES 2007) El ponderado total si bien da una visión global del comportamiento que tendrá el sistema de levantamiento al implementarse en las condiciones propuestas, no da información detallada de los problemas más severos que se pueden presentar o de las condiciones que sencillamente imposibilitaran la instalación de los equipos. El factor de viabilidad supera este inconveniente, al señalar claramente bajo qué condiciones no es factible la implementaciones de un sistema de levantamiento en particular, sin embargo, no da información alguna sobre las ventajas que la implementación de cada sistema puede brindar. Por su parte, el factor de no limitación señala en forma alerta las condiciones bajo los cuales los equipos tendrán un funcionamiento forzado que pueden conducir a fallas tempranas del equipo., 27 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Considerando todos los aspectos mencionados, se llega finalmente a la definición de un único valor que será el criterio mediante el cual se identifique el mejor sistema de levantamiento artificial para cada caso evaluado. Este criterio se define como ponderado final. Para obtener el ponderado final, a cada uno de los tres criterios mencionados anteriormente se le multiplica por un favor Xn que representa la importancia o valor relativo de cada criterio dentro de la decisión final para luego realizar una sumatoria de los tres criterios. El factor Xn está definido como una fracción entre cero y uno, de tal forma que la suma de las 3 fracciones sea igual a la unidad. 𝑃𝑂𝑁𝐷𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑃𝑂𝑁𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∗ 𝑋1 + 𝑉𝑖𝑎𝑠𝑖𝑠𝑡 ∗ 𝑋2 + 𝑁𝑜𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡 ∗ 𝑋3 𝑋1 + 𝑋2 + 𝑋3 = 1 Los valores de estos tres factores se han definido según los autores de la siguiente forma. 𝑋1 =0.50 𝑋2 =0.35 𝑋3 =0.15 28 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. CAPITULO III PRESENTACION Y ANALISIS DE RESULTADOS 3. DESCRIPCIÓN TÉCNICA DEL POZO CARANDA La figura muestra el historial de producción del pozo de estudio, como se puede apreciar se produjo una declinación notable de la producción en los últimos tres meses. Lo ms notable es el pendiente de declinación de líquidos (petróleo) pudiendo observarse también la aparición de agua en la formación a partir de febrero del 2010, pero esto no es actualmente problema ya que la misma tiene tendencia a decrecer. Figura: Historial de producción caranda -18 3.1. ESTRATIUGRAFIA DEL POZO Los campos caranda y colpa tiene una extencion de contrato 228 km2, están ubicados al nor oeste de la ciudad de santa cruz de la sierra 29 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. El campo caranda se encuentra al Noroeste de la ciudad de santa cruz ubicado en la cuenca de Tarija, en la zona santa cruz, en su sector nor-occidental, en el límite sub andina y dela llanura. Se trata de un anticlinal de diseño elipsoidal el cual fue dividido en cuatro zonas claramente diferenciada: central. oeste. Este y sub oeste. La secuencia estratigráfica se muestra en la figura 3.3 sedimentos marinos del silúrico devónico y cretácico, y terciario delos en donde se puedo observar los marino continentales del carbonífero jurásico, que totalizan aproximadamente 30 reservorios gasíferos y petrolíferos. Figura 3.3 muestra estratigráfica caranda Columna estratigráfica caranda FORMACIÓN CHACO 30 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Alternancia de capas de arena y gravas. Mala selección. Unidad con cemento calcáreo débilmente endurecidas, con arcillas y limolitas, gris clara el espesor delas capas arenosas y de arcilla varia de 1 a 30metros. La formación chaco inferior tiene alternancia de capas de arena de grano fino a medio unidos con cemento calcáreo endurecido con capas de arcilla rojizas oscuras y limolitas grises claras. El espesor delas capas de arcilla es de 1 a 20 metro. FORMACIÓN YECUA Predominancia de arcillas rojizas oscuras, verdosas; con espesor de 1 a 5metros. Intercaladas con delgadas capas de areniscas, calizas y yeso La presencia de arenisca está restringido a la zona inferior, y está compuesta por areniscas de coloración gris claro, marrón claro grano muy fino a fino, su angular a subred ondeado, regular selección. MIEMBRO YECUA SELLO En la zona basal de la formación yecua antes de ingresar a la formación desarrolla un sobresaliente nivel de limolitas y arcillitas de inferior, se coloración gris verdosa, constituyendo la capa sello para la formación petaca FORMACIÓN PETACA La formación petaca está conformada por cuerpos arenosos friables. De coloración gris verdoso claro. Grano fino su angular a subred ondeado, buena selección. Estos intercalan con niveles De arcillita y limolita de La base de coloración gris verdosa y marrón rojizo. esta unidad está formada por conglomerado polimicticio brechoso de color blanquecino y rojizo por encima de este conglomerado se tiene alternancia de lutitas y areniscas 31 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. FORMACIÓN CAJONES Formada por capas de areniscas calcáreas calizas arenosas intercaladas con delgadas lentes de lutitas tiene un espesor de 50 a 300 metros FORMACIÓN YANTATA Fuerte presencia de un banco cuarcitico recuperados como fragmentos de forma alargada de coloración blanquecinos gris amarillento y gris rosáceo muy compactos y duros, de aspecto planar, estilosa y con bordes irregulares. Este marcador presento un espesor atípico de aproximadamente 30 m espesor considerado al anormal, según lo observado en otros pozos dela zona en los cuales no supera los 10m. FORMACIÓN ICHOA Con un espesor de 150 a 480 metros formada por areniscas rojizas blanquecinas amarillentas y verduscas, son de grano medio a fino redondeado bien seleccionado de estructura entrecruzada 3.2. DATOS TÉCNICOS DEL POZO La cabeza del pozo se encuentra a una elevación de 342.60 msnm. el pozo profundidad total de 2.377,6 pies y contiene tres arenas productoras tiene una de condensado las cuales son: san Telmo 3A, San Telmo4 Y San Telmo 4 Los datos del pozo que se utilizaran para el diseño del sistema de bombeo mecánico son los siguientes: Tabla 3.1 datos del caranda 18 32 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Diámetro interno del 1,992 tubing (pig) (ID) Gravedad del petróleo 56,5 (API) Gravedad del gas 0,72 Fracción del agua (%) 10 Relacion gas-liquido de 150 la formación GOR (scf/stb) Caudal máximo del oil 100 (Bbls/d) (𝑄0 ) Contenido de arena 400 (ppm) Presión de cabeza del 150 Pozo psig (𝑃𝑤ℎ ) Presión promedio del 1.600 reservorio (psig) (Pr) Presión de fondo 500 fluyente (psig) (𝑃𝑤𝑓 ) Caída de presión de la 150 valvula (psig) (∆∇ ) Profundidad media de 2.377,6 las perforaciones (Ft) (𝐷𝑝 ) Gradiente del fluido de 0.25 carga a d=1,2 g/cc (psi/pie) 33 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Temperatura del 135 resorvorio (℉) (𝑇𝑟𝑒𝑠 ) Temperatura de la 80 cabeza del pozo (℉) (𝑇𝑤ℎ ) Fuente: Petrobras argentina ID VARIABLE DATOS 1 Numeros de pozos 1 4 2 Taza 12,5 de 100 % producción (BPD) 34 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Características 3 Profundidad del 2377,6 12,5 de yacimiento, pozo (ft) producción Tamaño y 4 pozo del 4,75 4 de 0 2,8 casing ID (in) 5 Grado inclinación del pozo con respecto a la vertical (°) 6 Temperatura (℉) 135 4 7 Presión de fondo 500 4 fluyente( psi) 8 Tipo de simple 2,8 competición 9 Tipo de recobro terciaria 10 Fracción de agua 10 Características (%) de los fluidos 11 Viscosidad producidos fluido producido del 16 4 12,5 4 (cp) 12 Presencia de no 2,8 fluidos corrosivos 13 Contenido arena de 400 4 abrasiva (ppm) 14 GOR (scf/stb) 15 Presencia 150 de leve 12,5 4 contaminantes 16 Tipo de locacion onshore 4 17 Energía eléctrica generada 2,8 35 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Características 18 Espacio estandar 2,8 de las facilidades de restringido superficie Fuente: Petrobras argentina 3.3. DETERMINACION DEL SISTEMA DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL El primer paso que tenemos que realizar para la selección del método de levantamiento artificial es la ponderación de las variables mencionadas en el marco teorico: Para lo cual determinaremos algunos indicadores que son necesarios. TABLA Nº 3.2 CARACTERISTICAS DE YACIMIENTO, PRODUCCION Y POZO PARA BOMBEO MECANICO: VARIABLES RANGOS NO LIMITAD ACEPTABL BUEN EXCELENT OPTIM APLICABL O E O E O 1 >1 E Numero de pozos Tasa de >1000 producción 4001 a 1001 a 4000 10000 1 a 10 y 11 a 50 y 301 50 a 300 501 a a 500 1000 Profundidad >14000 del pozo Tamaño 14000 del 9 5/8 casing (in ID) Grado 100001 de >45 z 7001 10000 a 300 a 501 a 3000 1 a 2500 7000 2 3/8 y 9 7 5 1/2 4 1/2 6 a 10 0a5 5/8 21 a 45 11 a 20 inclinación del 36 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. pozo respecto a la vertical Temperatura(º >600 551 a 600 401 a 550 F) Presión 251 a 151 a 250 1 a 150 400 de >4000 501 a 4000 301 a 500 fondo fluyente 201 a 14 a 50 y 101 51 a 100 300 a 200 (psi) Tipo de Multiple Simple completamient o Tipo de terciario secundario recobro Primari o Fuente: evaluación técnica de las estrategias de levantamiento artificial/Muños Alvaro &Torres Edgar TABLA Nº 3.3CTIPOLOGIA DE LOS FLUIDOS EN BOMBEO MECANICO VARIABLES RANGOS No limitado aceptable bueno escelente optimo 61 a 95 46 a 60 26 a 45 16 a 25 0.1 aplicables BSW (%) >95 a 15 37 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. VISCOSIDAD DEL >7000 5001 a 3001 a 0.1 a 20 21 a 100 y 101 FLUIDO PRODUCIDO 7000 5000 a y 1001 a 501 a 1000 500 (cp) 3500 PRESENCIA DE si No FLUIDOS CORROSIVOS CONTENIDO ARENA DE >1000 ABRASIVA 501 a 201 a 500 51 a 200 11 a 50 0.10 401 a 301 a 400 201 0 a 100 700 300 1000 (ppm) GOR (scf/stb) >700 PRESENCIA DE severa media a 101 a 200 leve nula CONTAMINATES Fuente: EVALUACION TECNICA DE LAS ESTRATEGIAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL. MUÑOS ALVARO & TORRES EDGAR. TABLA Nº 3.4 CARACTERISTICAS DE LAS FACILIDADES DE SUPERFICIE PARA BOMBEO MECANICO VARIABLES RANGOS NO LIMITAD ACEPTAB BUEN EXCELEN OPTIM APLICABL O LE O TE O ES TIPO DE offshore remotos Onshore LOCACION ENERGIA generad comprada ELECTRICA a ESPACIO limitado RESTRINGI standar Amplio d DO FUENTE: EVALUACION TECNICA DE LAS ESTRATEGIAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL. MUÑOS ALVARO & TORRES EDGAR 38 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. TABLA Nº 3.5 CARACTERISTICAS DE YACIMIENTOS, PRODUCCION Y POZO PARA BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE VARIABLES RANGOS NO LIMITAD ACEPTABL BUEN EXCELENT OPTIM APLICABL O E O E O 1 >1 E Nº de pozos Taza de <100 >6000 100 a 200 201 a 300 301 producción 5001 BDD 60000 a 1001 a 1000 y 10000 y de 20000 30001 a 20001 50000 Temperatura >450 351 a 450 326 a 350 ºF 251 >15000 12501 a 10001 del pozo (ft) 15000 12000 Tamaño 4½ del 2 3/8 a 30000 a 1 a 70 y 151 71 a 150 325 Profundidad a 10001 a a 250 a 7501 a 5001 a 7500 1 a 5000 10000 5½ 7 >7 41 a 70 11 a 40 0 a 11 a 301 a 500 >500 casing ID (in) Grado de >80 71 a 80 inclinación del pozo respecto a la vertical Presión de 14 fondo fluyente 300 (psi) Tipo de Multiple Simple completamien to Tipo de Terciario secundario primario recobro 39 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. FUENTE: EVALUACION TECNICA DE LAS ESTRATEGIAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL. MUÑOS ALVARO & TORRES EDGAR TABLA Nº 3.6 CARACTERISTICAS DE LOS FLUIDOS PRODUCIDOS PARA BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE VARIABLES RANGOS NO LIMITAD APLICABL O ACEPTABL BUEN EXCELENT OPTIM E E O O E BSW 91 a 71 a 90 0.1 a 70 a 11 a 50 0.1 a 10 99.9 VISCOOCIDA >5000 D 201 a 5000 101 a 200 DEL 51 100 FLUIDO PRODUCIDO PRESENCIA si no DE FLUIDOS CORROSIVO S CONTENIDO >200 101 a 200 >5000 4001 51 a 100 16 a 50 6 a 15 0a5 a 51 a 500 0 a 50 S DE ARENA ABRASIVAS (ppm) GOR (scf/stb) a 1501 a 4000 5000 Presencia de 501 1500 Severa media leve nula contaminantes Fuente: EVALUACION TECNICA DE LAS ESTRATEGIAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL. MUÑOS ALVARO & TORRES EDGAR 40 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. TABLA Nº 3.7 CARACTERISTICAS DE LAS FACILIDADES DE SUPERFICIE PARA BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE VARIABLES RANGOS NO LIMITAD APLICABL O ACEPTABL BUEN EXCELENT OPTIM E O E O Remot Offshore Onshore E TIPO DE LOCACION ENERGIA o generada Comprad ELECTRICA a ESPACIO reducid RESTRINGID o amplio standard O FUENTE: EVALUACION TECNICA DE LAS ESTRATEGIAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL. MUÑOS ALVARO & TORRES EDGAR TABLA 3.8 CARACTERISTICAS DE YACIMIENTO, PRODUCCION Y POZO PARA BOMBEO POR CAVIDADES PROGRESIVAS VARIABLES RANGOS NO LIMITA ACEPTAB BUEN EXCELEN OPTIM APLICAB DO LE O TE O 1 >1 LE NUMERO DE POZOS TASA DE 1 a 5 y 4001 PRODUCCION >5000 a 3501 a 4500 6 a 100 101 a 1500 1501 a 5500 y 2501 y 2001 a 2000 a 3500 PROFUNDIDAD DEL POZO (ft) >9800 7501 2500 a 5001 a 7500 3501 a 2501 a 3000 1 9800 5000 a 2500 41 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. TAMAÑO DEL 9 5/8 9 5/8 7 5 ½ y 2 3/8 4 ½ CASING (in ID) GRADO DE 11 a 90 9 a 10 4a8 0a3 INCLINACION DEL POZO RESPECTO A LA VERTICAL TEMPERATURA( >350 281 a 350 251 a 1 a 70 y 171 71 ºF) 280 PRESION DE 14 a 100 a 250 a 150 101 a 201 a 500 y FONDO 200 >10000 FLUYENTE (psi) TIPO DE Multiple simple COMPLETAMIE NTO terciario secundario primari o FUENTE: EVALUACION TECNICA DE LAS ESTRATEGIAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL. MUÑOS ALVARO & TORRES EDGAR TABLA 3.9 CARACTERISTICAS DE LOS FLUIDOS PRODUCIDOS PARA BOMBEO POR CAVIDADES PROGRESIVAS VARIABLES RANGOS NO LIMITAD ACEPTAB BUEN EXCELEN OPTIM APLICAB O LE O TE O 41 a 55 16 a 40 7 a 15 LE BSW >90 56 a 90 VISCOCIDAD >1200 0 a 100 y 101 a 500 y 501 DEL FLUIDO PRODUCIDO 1001 a 8001 1200 0.1 a 6 a 1001 a 5000 5001 a a 1000 y 6000 10000 42 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. 6001 a 8000 PRESENCIA DE si no FLUIDOS CORROSIVOS CONTENIDO DE >1000 8001 a 501 a 8000 201 ARENA 10000 500 301 a 500 151 a 51 a 200 0 a 50 a 51 a 150 0 a 50 ABRASIVA(ppm ) GOR (scf/stb) >500 300 PRESENCIA DE severa Meda leve nula CONTAMINAN TES FUENTE: EVALUACION TECNICA DE LAS ESTRATEGIAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL. MUÑOS ALVARO & TORRES EDGAR TABLA 3.10 CARACTERISTICAS DE LAS FACILIDADES DE SUPERFICIE PARA BOMBEO POR CAVIDADES PROGRESIVAS VARIABL RANGOS ES NO LIMITAD ACEPTAB APLICABL OS LE BUENO ESCELEN OPTIMO TE ES TIPO DE OFFSHOR LOCACIO REMOTO ONSHOR E E N ENERGIA GENERAD COMPRA ELECTRI A DA CA 43 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. ESPACIO REDUCI AMPLIO STANDA DO RD FUENTE: EVALUACION TECNICA DE LAS ESTRATEGIAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL. MUÑOS ALVARO & TORRES EDGAR TABLAS 3.11 CARACTERISTICAS DE YACIMIENTO, PRODUCCION Y POZO PARA BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTON VARIABLES RANGOS NO LIMITA ACEPTAB BUEN EXCELEN OPTIM APLICAB DO LE O TE O 2 >2 LE NUMERO DE 1 POZOS TASA DE >1500 PRODUCCION 10001 a 3001 15000 10000 a 1 a 50 51 a 100 y 101 y 1501 601 a 1500 a 600 a 3000 PROFUNDIDAD 1 a 2000 y 2001 DEL POZO (ft) >20000 a 5001 a 7500 7501 a 10001 5000 10000 a 12001 a 12000 y 15000 15001 a 2000 TAMAÑO DEL 9 5/8 9 5/8 7 5½ 4½ 2 3/8 21 a 90 11 a 20 0 a 10 251 a 550 1 a 70 y 151 71 CASING GRADO DE INCLINACION DEL POZO RESPECTO A LA VERTICAL TEMPERATURA( >600 551 a 600 ºF) a 250 a 150 44 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. PRESION DE 14 a 50 51 a 101 a 300 y 301 FONDO 100 >800 a 800 FLUYENTE (psi) TIPO DE multipl COMPLETAMIE Simple e NTO Secundaria primario y terciario FUENTE: EVALUACION TECNICA DE LAS ESTRATEGIAS DE LEVANTAMIENTO ERTIFICIAL. MUÑOS ALVARO & TORRES EDGAR TABLA 3.12: CARACTERISTICAS DE LOS FLUIDOS PRODUCIDOS PARA BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTON VARIABLES RANGOS NO LIMITAD ACEPTAB BUEN EXCELEN OPTIM APLICAB O LE O TE O 41 a 55 16 a 40 7 a 15 LE BSW >90 56 a 90 VISCOCIDAD >1200 0 a 100 y 101 a 500 y 501 DEL FLUIDO 1001 PRODUCIDO a 8001 1200 10000 0.1 a 6 a 1001 a 5000 5001 a a 1000 y 6000 6001 a 8000 PRESENCIA DE si no FLUIDOS CORROSIVOS CONTENIDOS DE ARENA >1000 8001 a 501 a 8000 10000 201 a 51 a 200 0 a 50 500 ABRASIVA (ppm) 45 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. GOR >500 301 a 500 151 a 51 a 150 0 a 50 300 PRESENCIA DE severa Media leve nula CONTAMINAN TES FUENTE: EVALUACION TECNICA DE LAS ESTRATEGIAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL. MUÑOS ALVARO & TORRES EDGAR TABLA 3.13: CARACTERISTICAS DE LS FACILIDADES DE SUPERFICIE PARA BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTON VARIABL RANGOS ES NO LIMITA APLICABL DO ACEPTAB BUENO EXCELEN LE OPTIMO TE ES TIPO DE OFFSHOR ONSHOR LOCACIO E E N REMOTO Y ENERGIA GENERAD COMPRAD COMPRA ELECTRI A A DA CA Y GENERAN DA ESPACIO REDUCID O AMPLIO STANDA RD Para proceder a la valoración se asigno una puntuación a cada variable, para nuestro caso asignamos un valor que va de cero a cinco. El análisis de los distintos tipos de variables para cada sistema de levantamiento asigando el valor de cero cuando el sistema no se puede utilizar, nos da siguiente valoración: Si tomamos la variable Numero de pozos tenemos que el bombeo mecanico tiene un comportamiento excelente pero no muy bueno entonces asignamos a este sistema el valor de 4. 46 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Si analizamos la taza de producción en BPD tenemos de acuerdo a la tabla N 3.1 que el pozo de estudio tiene un caudal de producción de 100 BPD, comparamos este resultado en la tabla N 3.2 esta en el rango de 50 a 300 BPD que es el rango optimo por lo que asignamos para el bombeo mecanico el máximo valor en esta variable es decir 5. Continuamos asi con todas las variables y tenemos la siguiente tabla. TABLA Nº 3.20 RESUMEN DE VALORACION PARA LOS DISTINTOS TIPOS DE LEVANTAMIENTO VARIABLE Bombeo Bomba Bombeo por Bombeo bombeo Gas mecanico electrosumergible cavidades hidráulico lift hidraulico progresivas Numero tipo jet de 4 4 4 2 2 0 de 5 1 3 4 3 0 Profundidad del 5 5 5 1 1 2 1 5 4 4 2 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 de 2 4 5 5 4 0 pozos Taza producción (BPD) pozo (ft) Tamaño del 5 casinsg ID (in) Grado de 5 inclinación del pozo con respecto a la vertical (º) Temperatura (ºF) Presión fondo fluyente (psi) 47 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Tipo de 5 5 5 5 5 5 completacion Tipo de recobro 2 2 2 2 2 2 Fracción de 5 5 4 5 5 5 Viscosidad del 4 4 1 5 4 2 de 5 5 5 5 5 5 de 2 0 3 0 0 4 4 4 4 3 4 1 de 3 4 4 3 4 4 de 4 5 5 5 5 4 3 0 0 3 3 3 3 5 5 5 5 5 agua fluido producido (cp) Presencia fluidos corrosivos Contenido arena abrasiva (ppm) GOR (SCF/STB) Presencia contaminantes Tipo locacion Energia electrica Espacio restringido Fuente: Elaboracion propia en base a criterios expuestos. Un primer analis presencia fluidos de 2.8 2.8 2.8 2.8 2.8 2,8 corrosivos 48 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Contenido de arena 1,6 0 2,4 0 0 3,2 10 10 10 7.5 10 2,50 2,4 3,2 3,2 2,4 3,2 3,2 3,2 4 4 4 4 3,2 1,68 0 0 1,68 1,68 1,68 1,68 2,8 2,8 2,8 2,8 2,8 84.06 71.90 78.40 70.18 69.38 51.28 abrasiva (ppm) GOR(scf/stb) Presencia de contaminantes Tipo de locación energía eléctrica Espacio restringido Ponderación total Fuente elaboración propia en base a criterios expuestos Como se mencionó los mejores ponderados son para los sistemas de bombeo mecánico y el bombeo por cavidades progresivas. Otros criterio para la selección del sistema de recuperación es de la vabilibidad de cada método tiene que ser analizada esto quiere decir que se tiene que ver cuantas variables 49 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. son distintas de cero para cada sistema de resumen de valoración para los distintos tipos de levantamiento y la tabla del marco teórico El sistema de bombeo mecánico no tiene ceros la bomba electro sumergible tiene dos ceros etc el sistema gas lift tiene dos ceros se busca en la tabla delos porcentajes de cada variable. El sistema de bombeo electro sumergible tiene dos ceros en las variables contenidos de arena abrasivas y sistema eléctrico estos tiene un porcentaje de acuerdo a la tabla 2,8% la suma de 4% y de no viabilidad es entonces de 6.8%. Los valores de determinado s lo colocamos en la tabla de resumen entonces el porcentaje de viabilidad del método será la resta del 100% 3.3. VIABILIDAD DE CADA SISTEMA DE LEVANTAMIENTO Bombeo mecánico Bombeo electro Bombeo por Bombeo Bombeo hidráulico hidráulico sumergible cavidades Gas lift tipo jet progresivas Cantidad de ceros 0 2 1 1 1 3 0 6,8 2.8 4 4 20.5 93,2 97,2 96 96 79.5 % de No viabilidad % de 100 viabilidad 3.3.1. De acuerdo a la viabilidad del sistema de recuperación se tiene un sistema 100% viables. El ultimo criterio de selección recomendado por la literatura ( muñoz 2007) es el de funcionamiento sin límites, este criterio consiste en seleccionar de la tabla los valores de restricción de funcionamiento, es decir los valores 1 de dicha tabla. 50 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. El sistema por levantamiento mediante bomba electro sumergible tiene dos 1 para determinar el porcentaje de funcionamiento sin limitaciones para cada sistema de levantamiento, al 100% se le sustrae el porcentaje total por no viabilidad y el porcentaje total por limitaciones. LIMITACIONES DE CADA SISTEMA DE LEVANTAMIENTO Bombeo Bombeo Bombeo Bombeo Bombeo mecánico electro por hidráulico hidráulico sumergible cavidades Gas lift tipo jet progresivas Ponderación total 84.06 71.90 78.18 70.18 69.38 51.28 100 93.2 97.2 96 96 79.5 de no 100 76.7 93.2 83.5 83.5 67 % de viabilidad % limitaciones El sistema de levantamiento que tiene mejor porcentaje de funcionamiento sin limitaciones es el bombeo mecánico con 100, seguido por el sistema de levantamiento por cavidades progresivas. La ponderación final la obtenemos utilizando la ecuación del marco teórico 𝑝𝑜𝑛𝑑𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑝𝑜𝑛𝑑 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ∗ 𝑥1 + 𝑣𝑖𝑎𝑠𝑖𝑠𝑡 ∗ 𝑥2 + 𝑛𝑜𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡 ∗ 𝑥3 X1+x2+x3=1 𝑥1 = 0.50 𝑥2 = 0.35 51 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. 𝑥3 = 0.15 Si reemplazamos los valores en la ecuación tenemos Sabemos que las ponderaciones totales para cada método Bombeo Bombeo Bombeo Bombeo Bombeo mecánico electro por hidráulico hidráulico sumergible cavidades son Gas lift tipo jet progresivas Ponderación 84.06 71.90 78.4 70.18 69.38 51.28 de 100 93.2 97.2 96 96 79.5 de no 100 76.7 93.2 83.5 83.5 67 total % viabilidad % limitaciones 𝑝𝑜𝑛𝑑𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 84.06 ∗ 0,50 + 100 ∗ 0.35 + 100 ∗ 0.15 = 92.03( 𝑏𝑜𝑛𝑏𝑒𝑜 𝑚𝑒𝑐𝑎𝑛𝑖𝑐𝑜) 52 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. 𝑝𝑜𝑛𝑑𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 71.90 ∗ 0.50 + 93.2 ∗ 0.35 + 76.7 ∗ 0.15 = 80.08 (𝑏𝑜𝑛𝑏𝑒𝑜 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔𝑖𝑏𝑙𝑒) 𝑝𝑜𝑛𝑛𝑑𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 78.40 ∗ 0.50 + 97.20 ∗ 0,35 + 93.2 ∗ 0.15 = 87.20(𝑏𝑜𝑛𝑏𝑒𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑝𝑟𝑜𝑔𝑟𝑒𝑠𝑖𝑣𝑎𝑠 ) 𝑝𝑜𝑛𝑑𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 70.18 ∗ 0.50 + 96 ∗ 0.35 + 83.5 ∗ 0.15 = 81.2 𝑏𝑜𝑛𝑏𝑒𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑙𝑖𝑐𝑜 𝑝𝑜𝑛𝑑𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 69.38 ∗ 0.50 + 96 ∗ 0.35 + 83.5 ∗ 0.15 = 80.8 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜 𝑡𝑖𝑝𝑜 𝑗𝑒𝑡 𝑝𝑜𝑛𝑑𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 51.28 ∗ 0.50 + 79.5 ∗ 0.35 + 67 ∗ 0.15 = 63.51(𝑔𝑎𝑠 𝑙𝑖𝑓𝑡) El sistema que mejor se adapta para las particularidades del pozo es el bombeo mecánico con 92.03% de ponderación final. En conclusión el sistema de levantamiento recomendado para este pozo es el BOMBEO MECANICO 3.4. DETERMINACIÓN DELA UNIDAD DE BOMBEO MECÁNICO Como se definió en el marco teórico requerimos conocer datos del pozo tales como Nivel del fluido ( nivel neto),ft. Profundidad de la bomba,ft. Velocidad de bombeo, spm. Carrera del vástago pulido o varilla pulida. Inch Diámetro del embolo,inch Densidad relativa del fluido. Diámetro nominal de la tubería de producción y si está anclada o desanclada. Tamaño y Por lo que debemos diseño del vástago pulido recurrir al método de aproximaciones o varilla pulida sucesivas, el primer paso consiste en determinar la profundidad a la que se encuentra el fluido en el pozo, esto nos permitirá la profundidad a la que hay que instalar la bomba, para esto recurrimos a la 53 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. información relativa al pozo sobre los gradientes de presión determinados en una prueba realizada por la compañía operadora. Muestra los tres componentes presentes en el tubing de producción su correspondiente gradiente de presión con esta información podemos determinar la refundida a la que se encuentra el petróleo y determinar la profundidad de instalación dela bomba. Las profundidades TVD y MD, son las mismas por que el pozo no tiene inclinación, el gas que sale por la boca de producción antes del separador tiene una presión de 150(psig) en la interfaz de separación del gas –petróleo se tiene una presión de 194,055psi Gradientes de presión pozo GRADIENTE RANGO GRADIENTE CONTACTO OBSERVACION A 0 1500 No existe Gas B 1.945 2.045.4 2002.3 Petróleo C 2.125 2.377,6 2231.0 Agua Podemos ves en la tabla que el contacto de petróleo se da a 2002.3(ft) (626.34 metros), lo que nos indica que tenemos petróleo a esa profundidad y se determina la profundidad a la que encontramos en 2.231 ,0(ft)680,18)metros), del análisis de estos datos podemos determinar la profundidad ala que debemos o podemos instalar la bomba Profundidad del pozo 1995.2 (ft) En base a los pasos propuestos en el marco teórico podemos determinar los distintos elementos Se debe seleccionar el tamaño dela bomba, el diámetro optimo del pistón, bajo condiciones normales. Esto va depender dela profundidad de sentamiento dela bomba y el caudal dela producción Profundidad dela bomba en el pozo 1995.2(ft) Datos para diseña de unidades API tamaño 80 con 48 in de carrera 54 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Prof. Día. Del Día. De Día. De las Velocidad bomba embolo La tub vari bombeo pie Pg. Pg. Pg. Epm. 1400-1550 2 3/4 3 7/8 24-19 1550-1700 2 1/2 3 7/8 24-19 1700-2200 2 1/4 2 1/2 3/4 24-19 2200-2600 2 2 1/2 3/4 24-19 2600-3000 1 3/4 2 1/2 5/8-3/4 23-18 3000-4100 1 1/2 2 5/8-3/4 23-18 4100-5000 1 1/4 2 5/8-3/4 27-17 5000-6000 1 2 5/8-3/4 19-17 de Fuente api recomendad practica Como nuestra bomba estará a 1995,2(ft) el recomendado para el diámetro de embolo será 1. diámetro de embolo (dp)=21/4(plg) 2. Diámetro dela tubería 2 1/2 3. Diámetro de Varillas ¾ (plg) 4. velocidad de bombeo 24 a 19 (spm) 5. carrera de embolo(s)=48inch. 55 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. CAPITULO IV MARCO PRÁCTICO DECLINACION DE PRESION DEL POZO 56 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 14820 14634.8 14451.8 14271.2 14092.8 13916.6 13742.7 13570.9 13401.2 13233.7 13068.3 12905 12743.6 12584.3 12427.7 12271.7 12118.3 11966.8 11817.2 11669.5 11523.7 11379.6 11237.4 11096.9 57 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. Datos del pozo 𝐵𝑜𝑖 : 1,36 𝐿𝑏 𝐶𝑟 =2.73X10−6 (𝑝𝑔2 𝑎𝑏𝑠) K= 0,392 (md) H= 121 pie 𝐿𝑏 Pi= 5790 (𝑝𝑔2 𝑎𝑏𝑠) 𝑃𝑤𝑓 = 800 ( 𝐿𝑏 𝑎𝑏𝑠 ) 𝑝𝑔2 Rw= 0,25 pie Re= 1496 pie (160 acres de espaciamiento) S= -3,85 pie 𝑅𝑤𝑎 = 11,75 𝜑 = 0,101 𝜇𝑜𝑖 = 0,46 D= 9300 pie ( profundidad del intervalo perforado Exponencial Q= 161,68𝑋10−6 + 14894 Q= 14894 bbl/mes 𝑄𝑜𝑖 = (0,392)(121)(579 − 800) 𝐵𝑙0 = 617 ( ) 1490 𝑑𝑖𝑎 141,2(0,46)(1,36)(ln (11,75) − 0,5 𝑄𝑜𝑖 = 18767 𝑙𝑏 𝑚𝑒𝑠 58 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. 2(0.000264)(0.392) D= 1490 −6 2 2 (0.101)(0.46)(2.73𝑋10 (1492 −11.75 )(𝐿𝑛( )−0.5 11.75) D= 8.46X10−5 (ℎ𝑜𝑟𝑠 −1 ) = 0.12(𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠 −1 9 59 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. 4. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES 4.1. CONCLUCIONES Se obtuvo la correlación estratigráfica del campo Caranda, lo que facilito el conocimiento del pozo a intervenir y las condiciones en las que se trabaja el pozo, esto permitirá planificar las labores a desarrollar para implementar el proyecto de bombeo mecánico. Se determinaron las variables en las que se encuentra produciendo el pozo, tales como la determinación de la profundidad en las que se encuentra el agua y petróleo. El nivel de petróleo está a 2002.3 pies que nos permitió determinar la profundidad de instalación de la bomba a 1995.2 (pie) en función a la profundidad se pudieron determinar parámetros importantes tales como el diámetro el embolo, carrera y velocidad de embolo. Se analizó el sistema de levantamiento en función del pozo de estudio, este análisis justifico que el mejor método de levantamiento es el de bombeo mecánico. En función de parámetro determinado se selecciona una bomba producción fabricada por LUFKIN del tipo convencional modelo C-800-109-48 con una cámara de 48 (plg) Se determinó una capacidad de producción de 430.57 (BPD), otra que puede bajar en función de los cortes de agua del pozo. Se obtuvo en reportes de campo, que es buena la práctica de colocación de una válvula antibloqueo para mejorar la eficiencia. 4.2. RECOMENDACIONES Se deben realizar estudios de más profundidad para obtener parámetros del pozo tales como la permeabilidad, saturación y porosidad. Se debe escariar el pozo para que la bomba pueda ser insertada Se recomienda una velocidad de bombeo de 19 (ppm), para evitar que aumente la perdida de rendimiento debido a la separación del gas disuelto y con esto una carrera efectiva. 60 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO Título: PROPUESTA DE RECUPERACIÓN SECUENDARIA MEDIANTE BOMBEO MECÁNICO EN EL CAMPO CARANDA-18 Autor: Javier A, Lorgio A, Doris O, Jhoel C. 4.3. BIBLIOGRAFIA https://www.monografias.com/trabajos101/bombeomecanico/bombeomecanico.shtml http://www.ingenieriadepetroleo.com/bombeo-mecanico-de-petroleo/ http://www.portaldelpetroleo.com/2009/06/bombeo-mecanico-diseno.html http://oilproduction.net/produccion/artificial-lift-systeems/bombeo-mecanico 61 Asignatura: PRODUCCIÓN II Carrera: INGENIERIA DE GAS Y PETRÓLEO