OPERACIÓN DE BOMBEO NEUMÁTICO I OPERACIÓN DE BOMBEO NEUMÁTICO I

OPERACIÓN DE BOMBEO NEUMÁTICO I

OPERACIÓN DE BOMBEO NEUMÁTICO I

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE BOMBEO NEUMÁTICO I

CONSEJO EDITORIAL Abelardo Córdova Hernández Manuel de Jesús Coronado Zárate Eligio Carreón Jiménez AUTOR Isidoro Calva Pérez COLABORADORES Oscar Govea Salazar Victor Ortega Zamudio REVISIÓN TÉCNICA Teodulo Larios Cardona COLABORACIÓN Seguridad Industrial y Protección Ambiental PROCESAMIENTO DE TEXTO Instituto Mexicano del Petróleo REVISIÓN DE ESTILO Instituto Mexicano del Petróleo EDICIÓN Instituto Mexicano del Petróleo DISEÑO GRÁFICO Instituto Mexicano del Petróleo

Primera edición: 31 de Mayo de 2000 D.R. Petróleos Mexicanos Administración del Activo de Producción Poza Rica Poza Rica, Ver. Hecho en México

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

ÍNDICE

ÍNDICE PRÓLOGO................................................................................

7

OBJETIVOS...............................................................................

9

1. INTRODUCCIÓN....................................................................

11

1.1 Definición del Bombeo Neumático............................ 1.2 Supervisión de un Pozo de Bombeo Neumático......... Evaluación...................................................................... 2. SISTEMAS ARTIFICIALES DE EXPLOTACIÓN DE POZOS PETROLEROS......................................................................... 2.1 Clasificación de los Sistemas Artificiales de Explotación...... 2.2 Análisis de los Sistemas Artificiales Aplicados en el Activo de Producción Poza Rica que no usan gas como Fuente de Energía.......................................... Evaluación...................................................................... 3. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO.................

19 20 23 25 27 28 33 35

3.1. Equipo Superficial...................................................... 3.1.1 Árbol de Válvulas.............................................. 3.1.2 Conexiones Superficiales del Árbol de Válvulas.. 3.1.3 Trineo de Inyección de Gas................................ 3.1.4 Interruptor Mecánico y Electrónico.................... 3.1.5 Válvula Motora................................................. 3.1.6 Válvula de Aguja............................................... 3.1.7 Fitting............................................................. 3.1.8 Registrador de Flujo............................................ 3.1.9 Manómetro....................................................... 3.1.10 Check............................................................ 3.1.11 By-Pass.......................................................... 3.1.12 Válvula de flote...............................................

38 38 47 48 50 52 54 55 56 58 59 61 62

3.2. Equipo Subsuperficial................................................. 3.2.1 Aparejo de Bombeo Neumático........................ 3.2.2.Válvulas de Aparejo y sus Partes....................... 3.2.3. Diseño de Aparejo (Distribución de las Válvulas)..... 3.2.4. Calibración de Válvulas de Aparejo de B.N.....

63 63 64

5 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

71 74

ÍNDICE

3.2.5. Principios de Funcionamiento de las Válvulas de B.N....... 3.2.6. Válvula de Pie.................................................. 3.2.7. Empacador...................................................... 3.2.8. Accesorios Subsuperficiales............................... Evaluación...................................................................... 4. OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO...................... 4.1. Como se induce un Pozo de Bombeo Neumático...... 4.2. Como definir un Pozo de Bombeo Neumático con Falla de Aparejo........................................................ 4.3. Anomalías que se Pueden Presentar Durante la Inducción y como Corregirlas.................................... 4.4. Anomalías por las cuales deja de Fluir un Pozo de Bombeo Neumático.................................................. 4.5. Anomalías que se presentan en un Pozo de Bombeo Neumático................................................................ 4.6. Revisión diaria a un Pozo de Bombeo Neumático Puntos: a Revisar........................................................ 4.7. Ecómetros o Registros de Nivel de Líquidos............... 4.8. Interpretación de Gráficas de B. N. (Estática y Diferencial), fallas comunes...................................... 4.9. Cálculo de Volumen de Gas Inyectado.................... 4.10 Regulación del Volumen de Inyección y Número de Descargas................................................................. Evaluación......................................................................

76 77 79 81 83 89 93 96 97 98 99 103 104 105 120 120 133

ANEXOS................................................................................... a) Tablas y Conversiones........................................................ b) Disposiciones Relevantes del Reglamento de Seguridad e Higiene de Petróleos Mexicanos.................................. c) Propiedades y Riesgos de los Productos Químicos de Limpieza...................................................... d) Disposiciones Relevantes de la Ley General del Equilibro Ecológico y Protección al Ambiente...................................

135 139

GLOSARIO.......................................................................................................

179

BIBLIOGRAFÍA...........................................................................

183

6 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

149 167 171

PRÓLOGO

PRÓLOGO Este manual fue elaborado, con el propósito de preparar un nuevo tipo de trabajador petrolero, más apto y versátil, con una mentalidad positiva y que, independientemente de los riesgos que la globalización presenta, logre que la industria pueda enfrentar al futuro con éxito. En nuestra organización, se necesita un cambio cultural que involucre a trabajadores, mandos medios y administradores; para ello, se requiere del desarrollo de un programa de capacitación que considere los diferentes procesos en los que están involucrados los trabajadores. Sólo así se garantizará, el mínimo necesario de conocimientos, para realizar la función que les fue encomendada, sin descuidar los aspectos de seguridad industrial, dado que la vida humana es insustituible y nada es tan importante que justifique la ejecución de alguna actividad en condiciones inseguras. La búsqueda de nuevas opciones para realizar el trabajo diario debe hacerse a través del conocimiento, la experiencia y los recursos que cada actividad requiera. Nadie que no pertenezca al Activo de Producción Poza Rica, puede saber más de las actividades que ahí se desarrollan, que los propios trabajadores de esa área. Por tal razón, fue seleccionado un grupo de personas, cuya trayectoria laboral se distinguió por su profesionalismo, amor a la empresa y deseo de superación personal. Este grupo fue asignado a tiempo completo, para aportar su conocimiento y experiencia, a las generaciones futuras, a través de manuales operativos. Estos manuales, producto de las vivencias desarrolladas durante muchos años de servicio, les permitirán desarrollar su labor con eficiencia, seguridad y respeto al medio ambiente.

ABELARDO CÓRDOVA HERNÁNDEZ ADMINISTRADOR DEL ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA

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OBJETIVOS

OBJETIVOS Como resultado de la lectura, análisis y resolución de las evaluaciones del manual, el trabajador: 1. Conocerá los sistemas artificiales de explotación de pozos petroleros. 2. Identificará en qué pozos petroleros, el sistema artificial de Bombeo Neumático es el óptimo para la explotación de los mismos. 3. Identificará en qué pozos petroleros, el sistema artificial de Bombeo Mecánico es el óptimo para la explotación de los mismos. 4. Conocerá otros sistemas artificiales de explotación de pozos petroleros que existen y por qué no se ha extendido su uso en el Activo de Producción Poza Rica. 5. Distinguirá las partes del equipo superficial y subsuperficial de los sistemas de Bombeo Neumático, para qué sirven y cómo se operan. 6. Conocerá el funcionamiento de cada una de las partes superficiales y subsuperficiales del sistema de Bombeo Neumático.

9 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

INTRODUCCIÓN

1

INTRODUCCIÓN

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

INTRODUCCIÓN

Poza Rica, Veracruz, obtuvo el título de ranchería en los primeros meses del año 1873, tiempo después, y debido a la insistencia de sus dirigentes el gobierno le otorgó el nombramiento de congregación; y finalmente por las importantes actividades petroleras que en ellas se realizaban fue declarada como municipio libre el día 20 de noviembre de 1951. A raíz de la expropiación petrolera el 18 de marzo de 1938, se mantuvo como una de las principales ciudades productoras de crudo, llegando a una producción record de 175 mil Bls/día, se le otorgó el sobrenombre de capital petrolera de México en la década de los 50 s , 60 s y 70 s . La calidad del crudo en Poza Rica es alta, debido a lo cual es posible obtener los siguientes derivados: diesel, gasolina, turbosina, kerosina, así como lubricantes de alta calidad. Se da el nombre de ”formaciones petrolíferas” a un complejo de rocas sedimentarias, generalmente porosas, las cuales están impregnadas de hidrocarburos; estas capas de rocas se han deformado durante los cataclismos geológicos y forman algo así como cúpulas o domos, separados de la superficie por otras rocas impermeables. En estas enormes trampas, llamadas yacimientos petrolíferos quedaron atrapados gases, aceite y agua; de lo contrario saldría a la superficie el aceite transformándose en asfalto al contacto con la atmósfera. Los poros de los yacimientos petrolíferos, están interconectados por pequeños conductos, a esto se le llama permeabilidad del yacimiento. Como el petróleo es líquido, puede pasar a través de los conductos porosos, debido a su permeabilidad. En el inicio los pozos explotados eran fluyentes, es decir, el yacimiento presión para subir el aceite a la superficie, pero debido a la extracción muchos años, esta presión disminuyó siendo insuficiente para subir superficie. Debido a la necesidad de continuar con la explotación del creados los sistemas artificiales de explotación.

13 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

tenía suficiente constante por el aceite a la crudo, fueron

INTRODUCCIÓN

Árbol de válvulas de un pozo Tubería de revestimiento (T.R. 6 5/8”∅) Tubería de producción (T.P. 2 7/8”∅)

Roca impermeable o roca sello

Gas a presión Disparos a roca porosa Aceite a presión Agua a presión

Agua a presión

Fig.1 Diagrama Esquemático de Yacimiento Petrolero Roca impermeable o roca sello

Cuando se perfora un pozo petrolero la energía interna del yacimiento hace brotar el hidrocarburo en la superficie (Pozo Fluyente). Cuando por explotación, la energía del yacimiento disminuye, el pozo ya no fluye y entonces se acude a sistemas artificiales de explotación.

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INTRODUCCIÓN

Cuando la presión natural de un yacimiento es insuficiente para elevar el aceite hasta la superficie, es necesario utilizar un sistema artificial de explotación que proporcione la energía adicional requerida para continuar con la explotación del yacimiento. El proceso de generación y transmisión de energía varía, según el sistema que se utilice. El primer sistema artificial empleado, fue el de BOMBEO NEUMÁTICO. En el caso del bombeo neumático, este proceso se efectúa mediante un fluido conocido como gas de bombeo neumático el cual es inyectado al pozo, a presión y volumen en forma controlada. El presente manual de Bombeo Neumático I es parte de una serie de 3 manuales, dedicados a dar una descripción del equipo necesario para la aplicación, operación y control del sistema de bombeo neumático, en un pozo petrolero, tanto del equipo superficial como el subsuperficial, y es fruto de la experiencia del personal encargado de la revisión y supervisión de los pozos petroleros explotados con este sistema, adscritos al Departamento de Operación de Pozos e Instalaciones.

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Fig.2 Diagrama de Circuito de Bombeo Neumático del Activo de Producción Poza Rica

INTRODUCCIÓN

16 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

INTRODUCCIÓN

Cuando la presión natural de un yacimiento (pozo petrolero) ha bajado o declinado y se tiene la necesidad de extraer el crudo (aceite) del subsuelo, esto ha dado lugar a crear sistemas artificiales de bombeo para efectuar dicha extracción, el sistema de bombeo neumático es uno de ellos. La explotación de un yacimiento a través de un pozo petrolero, depende de características muy especiales. Conforme avanza la explotación del yacimiento, la presión empieza a declinar, hasta que la presión del yacimiento no es suficiente para elevar los fluidos a la superficie. Es ahí cuando la ingeniería petrolera recurre a los avances técnicos, para continuar con la explotación del yacimiento, tales como la recuperación secundaria o sistema artificial para la extracción de los hidrocarburos. Los sistemas artificiales que se conocen son: 1. 2. 3. 4. 5.

Bombeo Bombeo Bombeo Bombeo Bombeo

Neumático, 40% de los pozos petroleros operan con este sistema. Hidráulico Mecánico Electrocentrífugo de cavidades progresivas

Al bombeo neumático, se le considera el más efectivo. La extracción de hidrocarburos por medio del bombeo neumático se ha generalizado en forma muy amplia, situación a la que contribuye fundamentalmente la disponibilidad de volúmenes cada vez mayores de gas y de la efectividad de las herramientas utilizadas en el sistema. También se le conoce como: 1. El más efectivo. 2. El más costoso. 3. El más riesgoso.

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INTRODUCCIÓN

ANTECEDENTES HISTÓRICOS La extracción de líquidos utilizando los principios del bombeo neumático, se remonta al siglo XVIII. El fluido para bombear era aire. Su primera aplicación en la industria de los hidrocarburos tuvo lugar en los campos petroleros de Pennsylvania, por el año de 1865. Pero su aplicación en los campos de la Costa del Golfo de México, fue en 1900. En el estado de California, se empezó a aplicar 10 años más tarde utilizándose, el gas de la formación como medio para la extracción; por otra parte, se encontró que el gas natural provee un medio más satisfactorio de bombeo que el aire, debido principalmente a tres factores fundamentales: 1. - Operación más segura. 2. - No tiene los efectos corrosivos del aire. 3. - Se obtiene a presión y en cantidades apreciables.

18 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

INTRODUCCIÓN

1.1 DEFINICIÓN DE BOMBEO NEUMÁTICO ¿QUÉ ES EL BOMBEO NEUMÁTICO? Es un sistema artificial de explotación, que se utiliza para elevar los líquidos a la superficie en un pozo petrolero, el cual utiliza gas seco o gas húmedo. En la figura 3 se muestran los componentes que integran al sistema de Bombeo Neumático.

Programado

Actual

5

TR 9 /8", 36-40 Lbs/Pie

391 m.

333 m 589 m

702 m

821 m 7

T/P 2 /8" j-55 6.5 Lbs/pie 8 Válvulas Inpamex

1227 m

1032 m

1441 m

1221 m

1627 m

1305 m

1778 m 1901 m 7

Deslizable 2 /8" Cerrada 5

EMP. B.H. M-1 6 /8" NA S/V 7

Niple Campana 2 /8" Cople de TP 2 7/8" 35 m de TP 2 7/8" 8 HR EMP. 415 –01 con Z. Labio 2" y desplazado a 2689.49 m

2626 m

CDC

2636 m Empacador 6 5/8" 2648 m N asiento sin Val. Niple Campana 2650 m 2654 49 m 2662-2672 m 2690 m 2702.16 m

2630 m 3640 m 2641 m 2650 m

Tapón de cemento TR 6 5/8" N80, 24 Lbs/pie

Fig.3 Componentes que Integran al Sistema de Bombeo Neumático 19 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

INTRODUCCIÓN

1.2 SUPERVISIÓN DE UN POZO DE BOMBEO NEUMÁTICO 1. Es la acción o procedimiento de visitar una instalación de un pozo petrolero, explotado por el sistema artificial conocido como bombeo neumático, para verificar la operación correcta de los equipos instalados, tanto superficial como subsuperficial y/o programar la operación requerida, para obtener la producción de crudo deseada. Tomando la operación de apertura y cierre del aparejo de bombeo neumático, contrapresión y presión de flujo, muestreo, lecturas diferencial, estática, tiempo de inyección y presión de línea. Todo esto para dejarlo en condiciones óptimas de operación. PERSONAL QUE INTERVIENE EN ESTE TIPO DE ACCIONES (TRABAJOS) De acuerdo a las labores que desarrolla el personal las categorías se denominan: Encargados de producción Ayudantes “B” de producción Ayudantes “E” de producción Ayudantes A.T.P. de producción Labores asignadas según su categoría. El ayudante “E” de Producción (Categoría) con un Ayudante de Trabajos de Producción (A.T.P.), son los responsables inmediatos de la revisión rutinaria de uno de los pozos asignados, como carga de trabajo. El ayudante “B” (Categoría), cuando el ayudante “E” en su revisión rutinaria, llegara a encontrar alguna falla o que exista un problema mayor, o alguna duda, recurrirá al apoyo del ayudante “B” que es por su categoría, su jefe inmediato. Este procederá a realizar los movimientos (trabajos) necesarios para el control o corrección de la falla de que se trate. Así también cuando se trate de una definición de la operación del aparejo de bombeo neumático, procederá a tomar los registros de nivel (ecómetro), recuperar la gráfica que está instalada en el aparato registrador de flujo, que es donde quedará impresa la falla que presente el aparejo de bombeo neumático. 2. El ayudante “B” también tiene la responsabilidad de ser el mando intermedio entre el encargado de producción y los ayudantes “E” de producción, en la supervisión y revisión de todos los pozos petroleros asignados en las áreas ya sean pozos con 20 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

INTRODUCCIÓN

bombeo neumático, bombeo mecánico, fluyentes y otras instalaciones como baterías y casas de bombas. Encargado de producción: Es la persona responsable de la supervisión general del campo o campos, área o áreas asignadas, tales como: pozos petroleros fluyentes, con sistema de bombeo neumático, con sistema de bombeo mecánico, electrocentrífugo, rotatorio, hidráulico. Instalaciones como baterías de separación, casas de bombas, oleoductos, oleogasoductos y gasoductos. Manejo y control del personal a su cargo para que todo funcione de la mejor manera y correcta. Es el mando medio intermedio entre el personal administrativo ingenieros y el personal manual (sindicalizados). Coordina todos los trabajos a realizar en sus áreas asignadas. Herramienta y material necesario para la supervisión: Unidad motriz (camioneta) para trasladarse de la base hasta el lugar o lugares donde se encuentre la o las localizaciones de los pozos o instalaciones a supervisar.

21 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

EVALUACIÓN

EVALUACIÓN INSTRUCCIONES: Lea atentamente las afirmaciones siguientes y escriba en el paréntesis la letra que corresponda: 1. El Bombeo Neumático es...

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

a) Un sistema artificial de explotación para hacer subir los fluidos a la superficie inyectándole gas b) Sistema para inyectar agua a un pozo c) Sistema para inyectar aceite a un pozo 2. El primer sistema artificial que se utilizó fue... a) Bombeo Mecánico b) Bombeo Rotativo c) Bombeo Neumático 3. La primera aplicación del Bombeo Neumático en México fue en el año de... a) En 1865 b) En 1900 c) En 1960 4. Los puntos de revisión en un pozo con Bombeo Neumático son..... a) Presión de apertura, cierre, flujo, contrapresión y línea b) Conexiones Superficiales c) Árbol de válvulas 5. El personal responsable de la revisión rutinaria de un pozo con Bombeo Neumático es... a) El ayudante “B” de producción b) El encargado de producción c) El ayudante “E” de producción con su ayudante 23 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

SISTEMAS ARTIFICIALES DE EXPLOTACIÓN DE POZOS PETROLEROS

2 SISTEMAS ARTIFICIALES DE EXPLOTACIÓN DE POZOS PETROLEROS

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

SISTEMAS ARTIFICIALES DE EXPLOTACIÓN DE POZOS PETROLEROS

2.1

CLASIFICACIÓN EXPLOTACIÓN

DE

LOS

SISTEMAS

ARTIFICIALES

DE

Los sistemas artificiales de explotación son aquellos sistemas que han sido creados por el hombre con la finalidad de continuar con la explotación de un yacimiento cuando éste ha declinado la presión para descargar su producción a la superficie, a una batería de separadores. Los sistemas artificiales de explotación de pozos petroleros se clasifican en: Sistema Sistema Sistema Sistema Sistema

de de de de de

Bombeo Bombeo Bombeo Bombeo Bombeo

Neumático. Hidráulico. Electrocentrífugo. Cavidad progresiva. Mecánico.

El Bombeo Neumático muy utilizado en el Activo de Producción Poza Rica fue el primer sistema artificial utilizado en forma masiva; sin embargo, tiene inconvenientes, tales como: 1. Debido al uso de gasoductos a alta presión, es extremadamente peligroso para las zonas urbanas. 2. El gas que utiliza es un fluido contaminante del entorno ecológico. 3. En la actualidad, el gas guarda una posición estratégica como combustible. Como ventajas importantes de este sistema podemos mencionar las siguientes: 1. Es ideal para pozos cuya presión de fondo no ha sido agotada, aunque en zonas urbanas se ha prescindido de este sistema, por medidas de seguridad, siendo sustituido por el sistema de Bombeo Mecánico. 2. Se obtiene una información más precisa de las fallas subsuperficiales mediante la interpretación de gráficas de flujo de gas.

27 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

SISTEMAS ARTIFICIALES DE EXPLOTACIÓN DE POZOS PETROLEROS

2.2 ANÁLISIS DE LOS SISTEMAS ARTIFICIALES APLICADOS EN EL ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA QUE NO USAN GAS COMO FUENTE DE ENERGÍA 1. SISTEMA HIDRÁULICO. Este sistema ya se aplicó en el Activo de Producción Poza Rica en dos ocasiones. La primera, durante los años 60 s utilizando aceite a presión como elemento motriz, sin embargo, los resultados no fueron satisfactorios debido a las fallas del equipo subsuperficial, que obligaba a la utilización de los equipos de reparación de pozos; así como la dificultad de medir con precisión el aceite producido, ya que tanto el motriz, como este último se mezclan al salir del pozo. Por último cabe hacer la observación de que se requería un equipo superficial de bombeo a alta presión, cuyos paros por reparaciones suspendían la operación de los pozos. La segunda vez fue por los años 80 s en la cual se utilizó agua clarificada a presión, la cual al pasar a través de un eyector introducido en el seno del pozo, producía un vacío y succionaba el aceite de formación, sin embargo, aun con la presencia del fabricante, nunca se logró hacer funcionar dicho eyector, y la falta de refacciones en el ámbito nacional para hacer operar el equipo de bombeo de agua, así como el uso excesivo de productos químicos para la deshidratación del crudo, demostró ser un sistema ineficaz para la época.

28 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

SISTEMAS ARTIFICIALES DE EXPLOTACIÓN DE POZOS PETROLEROS

Almacenamiento de fluido motriz Estación de bombeo Cabezales de Distribución

Conexiones Superficiales

Equipo Subsuperficial

Fig.4 Sistema de Bombeo Hidráulico

29 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

SISTEMAS ARTIFICIALES DE EXPLOTACIÓN DE POZOS PETROLEROS

2. BOMBEO ELECTROCENTRÍFUGO. Este sistema se probó en Poza Rica y San Andrés por los años 70 s , con resultados no satisfactorios, debido a las constantes fallas en el cable conductor que alimenta al motor eléctrico subsuperficial, el cual va acoplado a una bomba y ambos van sumergidos en el seno del líquido; a las fallas en el empate, entre este cable y las terminales del motor así como las fallas (corto circuito) que se presentaron en el tramo del cable conductor en contacto con la bola colgadora. Se debe mencionar que un alto porcentaje de las fallas en el cable y empate, se debían a daños que se realizaban durante la introducción del aparejo.

Transformador

Tablero de Control

Conexiones Superficiales

Conductor eléctrico Blindado

Bomba Subsuperficial

Sello

Empate Eléctrico

Motor Eléctrico

Fig.5 Sistema de Bombeo Electrocentrífugo 30 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

SISTEMAS ARTIFICIALES DE EXPLOTACIÓN DE POZOS PETROLEROS

3. SISTEMA DE CAVIDAD PROGRESIVA Este sistema se probó en Poza Rica, durante los años 80 s con resultados negativos, debido a las constantes fallas que presentó el elastómetro que cubre interiormente al estator (camisa) de la bomba subsuperficial, el cual se ve afectado por el ácido sulfhídrico y la temperatura; otra limitación que presentó este sistema, fue la máxima profundidad de la bomba subsuperficial la cual no debía ser mayor de 800 m. lo cual reducía el número de pozos del Activo de Producción Poza Rica en el que se podía aplicar.

Fig.6 Motor Eléctrico y Cabezal del Bombeo de Cavidad Progresiva

31 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

SISTEMAS ARTIFICIALES DE EXPLOTACIÓN DE POZOS PETROLEROS

4. SISTEMA DE BOMBEO MECÁNICO. A la fecha, este sistema es el que ha probado ser el más adecuado para el Activo de Producción Poza Rica, se han tenido aparejos de bombeo mecánico que han llegado a operar hasta 4 años sin presentar falla, en muchas ocasiones, se extrae más bien por desgaste excesivo debido a la operación por más de 4 años. La figura 7 representa al equipo superficial de bombeo mecánico.

Fig.7 Equipo de Bombeo Mecánico

32 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EVALUACIÓN

EVALUACIÓN INSTRUCCIONES: Escriba en las siguientes afirmaciones una “F” si es falso o una “V” si es verdadero.

1. Los sistemas artificiales de explotación se clasifican en Mecánico, Hidráulico y Cavidad Progresiva.

(

)

2. Una desventaja del sistema de Bombeo Neumático es el uso de gasoductos a alta presión.

(

)

3. Una ventaja del sistema de Bombeo Neumático es que se obtiene información precisa de fallas superficiales del equipo.

(

)

4. En el sistema Hidráulico, la energía que se utiliza para elevar los fluidos a superficie es el gas.

(

)

5. La dificultad para medir con precisión el aceite producido, es una de las razones por la cual no fue satisfactorio la aplicación del sistema Hidráulico.

(

)

6. En el sistema Hidráulico sólo se utilizó aceite como elemento motriz.

(

)

7. El mayor porcentaje de las fallas en el Bombeo Electrocentrífugo se debió a las fallas en el cable y empates de Cavidad Progresiva.

(

)

8. Una limitación del sistema de Bombeo de Cavidad Progresiva es que la bomba subsuperficial debe instalarse a 1200 m.

(

)

9. El sistema de Bombeo Mecánico es el que más se ha adaptado a las necesidades del Activo Poza Rica.

(

)

10. Los aparejos en el sistema de Bombeo Mecánico tienen una duración de hasta 10 años.

(

)

34 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

3 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

El sistema artificial de Bombeo Neumático en un Pozo Petrolero, es el procedimiento artificial de recuperación de hidrocarburos de un yacimiento, por medio de gas inyectado a presión. Este sistema se utiliza en pozos, cuya presión natural para elevar el crudo hasta la superficie, ya no es suficiente. Las causas que originan esta situación del yacimiento, pueden ser entre otras: 1. La disminución de la presión de fondo del yacimiento, ya sea por el tiempo de explotación o por alguna característica del mismo. 2. La baja permeabilidad de la formación. El sistema de Bombeo Neumático consta de un Equipo Superficial y un Equipo Subsuperficial. Descripción del Equipo de Bombeo Neumático. Es el conjunto de mecanismos y accesorios necesarios para el manejo y operación del sistema de bombeo neumático en un pozo petrolero y pueden ser superficiales y subsuperficiales. Equipos Superficiales Comprende a los Dispositivos y Mecanismos o al conjunto de éstos, que se localizan en la superficie y cuya finalidad es la de conducir, controlar y regular la cantidad de gas inyectado al pozo, así también como la producción obtenida del mismo (ver fig. 8).

37 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

Fig.8 Mecanismos y Dispositivos del Equipo Superficial de Inyección de Gas (ver partes en la pag.47) Equipo Subsuperficial Comprende a los dispositivos y mecanismos o al conjunto de éstos, que se localizan dentro o en el fondo del pozo y que son operados desde la superficie (ver fig. 3).

3.1 EQUIPO SUPERFICIAL Son todos aquellos mecanismos, dispositivos y materiales que están instalados en la superficie de un pozo petrolero.

3.1.1 Árbol de Válvulas Es el conjunto de mecanismos de control conocidos como válvulas integradas a un tronco común, al cual se le conoce como árbol de válvulas. Su Función Es un sistema que nos permite controlar y regular, con seguridad, la comunicación de la presión que existe entre el subsuelo y la superficie, a través de un pozo perforado. También nos permite realizar otras operaciones tales como: Información, toma de registros, operación con línea de acero, futuras intervenciones de reacondicionamiento con equipo de T.R.P., fracturamientos con equipo de alta presión, estimulaciones, descarbonataciones con tubería flexible, circulaciones, etc.

38 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

Clases de árboles de válvulas 1. Árbol de válvulas integral.- Es aquel que sus componentes o partes, están integradas en un solo cuerpo, no son roscadas, son ensambladas a través de espárragos atornillados, son compactos (ver fig. 9).

Fig.9 Árbol de Válvulas Integral

39 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

2. Árbol de válvulas Mack-Evoy.- Es aquel que sus componentes o partes están integradas mediante niples (tubería) de alta resistencia y válvulas roscadas (ver fig. 10).

Fig.10 Árbol de Válvulas Mack-Evoy

40 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

3. Árbol de válvulas convencional.- Es aquel que sus componentes o partes están integradas, ensambladas mediante tornillos (espárragos) asientos y anillos (“O”ring) de sello y es el que más se utiliza en el activo de Producción Poza Rica (ver fig. 11).

Fig. 11 Árbol de Válvulas Convencional

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DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

Marcas de árboles de válvulas 1. Árbol de válvulas Cameron.- Es aquel árbol que todos sus componentes o partes son del fabricante marca Cameron (ver fig. 12).

Fig.12 Árbol de Válvulas Cameron

42 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

2. Árbol de válvulas FIP.- Es aquel árbol que todos sus componentes o partes son del fabricante marca FIP (ver fig. 13).

Fig.13 Árbol de Válvulas FIP 3. Árbol de válvulas E.P.N.- Es aquel árbol que todos sus componentes o partes son del fabricante marca E.P.N.

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4. Árbol de válvulas Mixto.- Es aquel árbol que sus componentes o partes son de diferentes fabricantes, marcas y que por necesidades en el momento que se requiere se utilizan los materiales existentes (ver fig. 14).

fig.14 Árbol de Válvulas Mixto 5. Árbol de válvulas = Mission Capacidades: 3000, 5000, 10 000,15 000 P.S.I. Partes constitutivas de un árbol de válvulas: 1.- Válvula Superior 2.- Distribuidor de flujo 3.- Válvulas. Laterales de T.P. 4.- Porta estrangulador o cruceta 5.- Válvula Maestra 6.- Combinación o adaptador 7.- Opresores de la bola colgadora 8.- Asiento interior para bola colgadora 9.- Válvulas. Laterales de T.R 6 5 / 8 "∅ 10.- Cabezal de T.R., 6 5 / 8 "∅ 11.- Cabezal de T.R. 9 5 / 8 "∅ 12.- Asiento interior para bola colgadora T.R. 6 5 / 8 "∅ 13.- Válvulas. Laterales de T.R. 9 5 / 8 "∅ 14.- Rosca para tubería T.R. 9 5 / 8 "∅ 15.- Tubería T.R. 9 5 / 8 "∅ 44 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

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1 3 2 4 5 6 9

7 8 10 12

13

11 14

15

Fig.15 Árbol de Válvulas 1. Válvula Superior.- Se utiliza para tomar presión de T.P., para diferentes operaciones sin interrumpir el flujo del pozo, colocar un lubricador para operaciones con línea de acero, circulación en inversa, introducción de tubería flexible, calibración de T.P. 2. Distribuidor de Flujo.- Como su nombre lo indica distribuye los fluidos hacia uno u otro ramal de T.P., hacia la línea de recolección. 3. Válvulas Laterales T.P. abiertas permitir o cerradas impedir el paso del fluido hacia la línea de recolección. 4. Porta Estrangulador.- Para instalar un estrangulador fijo y en caso de tener válvula en la tapa, tomar presiones en T.P. 5. Válvula Maestra.- Total control del pozo.

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6. Combinación o adaptador.- permite acoplar (2) medias bridas de diferentes medidas, la de la válvula Maestra y la del cabezal de distribución de T.R. de 6 5 / 8 "∅, en el interior se aloja la bola colgadora que suspende a la tubería de producción. 7. Opresores de la bola colgadora.- Sirven para centrar y fijar la bola colgadora. 8. Asiento interior para bola colgadora.- lugar donde se aloja la bola colgadora. 9. Válvulas laterales de T.R. de 6 5 / 8 "∅.- Sirven para tomar presiones de la tubería de revestimiento 6 5 / 8 "∅ y permitir o impedir el flujo de los fluidos en caso de que los hubiera, asimismo otro tipo de operaciones como registros de ecómetro, inyección de fluidos u otros productos al espacio anular. 10. Cabezal de T.R. 6 5 / 8 "∅.- Permite instalar el medio árbol superior, también permite instalar el cabezal de T.R. 9 5 / 8 ”∅, las válvulas laterales de T.R. 6 5 / 8 "∅ y alojar la bola colgadora. 11. Cabezal de T.R. 9 5 / 8 "∅.- Permite instalar el cabezal de T.R. 6 5 / 8 ”, se acopla para suspender roscada la tubería de 9 5 / 8 "∅, instalar las válvulas laterales y en el asiento interior alojar la bola colgadora para T.R. 6 5 / 8 "∅. 12. Asiento Interior para bola Colgadora TR 6 5 / 8 "ø.- Es la parte del cabezal de TR 6 5 / 8 "ø, que permite alojar la bola coladora de la cual va suspendida la tubería de revestimiento 6 5 / 8 "ø. 13. Válvula Lateral TR 9 5 / 8 "ø.- Mecanismo que forma parte del árbol de válvulas que permite depresionar la tubería de revestimiento 9 5 / 8 "ø. 14. Rosca para Tubería de TR 9 5 / 8 "ø.- Parte que permite roscar o acoplar la tubería de revestimiento 9 5 / 8 "ø. 15. Tubería TR 9 5 / 8 "ø.- Es una de las 3 tuberías que componen la instalación subsuperficial lo cual bien cementada representa la base o seguridad del pozo.

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3.1.2 Conexiones Superficiales del Árbol de Válvulas Las conexiones superficiales de un árbol de válvulas en un pozo explotado por el sistema artificial de bombeo neumático, son el conjunto de materiales, tubería, niples, codos, tee, tuercas unión, válvula de aguja ½"∅, bridas, que se conectan ordenadamente de acuerdo a las necesidades requeridas y tienen la función de conducir los fluidos producidos por el pozo, a la línea de descarga del mismo, así también conducir el gas inyectado a presión al pozo y todas ellas deben ser para manejar presiones no menores de 1000 lbs/plg 2 , válvula de flote, válvula de contrapresión, éstas pueden ser de 300 a 1000 lbs/plg 2 (ver fig. 16).

Fig.16 Conexiones Superficiales de Descarga del Pozo

Fig.17 Conexiones Superficiales para Inyección de Gas 47 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

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3.1.3 Trineo de Inyección de Gas Es el conjunto de mecanismos interconectados estratégicamente según las necesidades requeridas para efectuar la inyección de gas de bombeo neumático (B.N.), a presión a un pozo petrolero explotado por el sistema artificial de bombeo neumático. Su función es la de controlar, regular, medir y conducir con seguridad la inyección de gas a presión del bombeo neumático requerido por un pozo petrolero explotado con este sistema artificial. Partes que lo Componen • • • • • • • •

Válvula de control 2"∅, 1000 lbs/plg 2 . Roscada o bridada. Válvula de aguja 2"∅, 3000 lbs/plg 2 . Roscada. Filtro. Válvula motora 2"∅, roscada. Piloto interruptor de ciclos. Aparato registrador de flujo. Fitting. Válvula de retención o check.

Todos estos mecanismos van conectados en este orden según el sentido del flujo del gasoducto hacia el pozo que se requiere explotar por el sistema de bombeo neumático (ver fig. 18). El orden según el sentido del flujo del gas en el trineo inicia en la válvula de control num.”3” y finaliza el check “11”.

Fig.18 Trineo de Inyección de Gas y Partes que lo Componen

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1. Válvula de control 2. Garza 3. Válvula de Control 4. Válvula de Aguja 5. Tuerca Unión 6. Válvula Motora 7. Piloto Interruptor de Ciclos 8. Aparato Registrador de Flujo 9. Fitting 10 Tuerca Unión 11. Válvula de Retención (Check) Otros materiales que se requieren para conformarlo son niplería de alta resistencia, coples, tuercas unión, codos roscados y de alta resistencia, para que permita manejar con seguridad, la inyección de gas a presión a un pozo petrolero explotado con el sistema artificial de bombeo neumático. Válvula de Control Es el mecanismo que inicia el control del gas de bombeo neumático inyectado al pozo que debe ser 1000 Lbs de capacidad de trabajo. Es de compuerta, y puede ser roscada o bridada, con un diámetro interior de 2"∅ y su trabajo será 100% abierta o 100% cerrada, las marcas más usuales son FIP, EPN.

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3.1.4 Interruptor Mecánico y Electrónico Son mecanismos que nos permiten manejar el gas a inyectarse, por ciclos o periodos de acuerdo a las necesidades requeridas y pueden ser mecánicos o electrónicos. Interruptor Mecánico: Es el mecanismo que está compuesto con partes mecánicas y permite operarlo en forma manual, y la marca más común que se utiliza es Othis (ver fig. 19).

9

20 22

15

17 19

5

21

2

23

4

13 11 12 14

Fig.19 Interruptor Mecánico Partes que componen un interruptor mecánico OTIS 1. 2. 3. 4. 5.

Piñones Microválvulas Reloj Reductor Manómetro

16

13. 14. 15. 16. 17.

Plato superior Tobera Línea de cobre U Válvula de tres vías Balancín

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6. Diafragma 7. Resorte 8. Cremallera 9. Filtro p/condensado 10. Eslabón 11. Cinturón y Tornillo 12. Plato inferior

18. 19. 20. 21. 22. 23.

Flecha de engrane de reloj y disco Gatillo Tuerca de ajuste Disco de ciclaje Válvula de retención Tuerca del disco

Interruptor Electrónico Es aquel mecanismo que está compuesto por partes eléctricas y su operación es electrónica y su fuente de energía puede ser energía solar, fotocelda, batería con energía acumulada (pilas). Las marcas más comunes Unitrom, Dositron, Camlow y pueden ser magnéticos o digitales (ver fig. 20).

Fig.20 Interruptor Electrónico

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Control por Interruptor de Ciclos Este tipo de control de inyección de gas es un mecanismo controlado por un reloj en la línea de suministro de gas y opera independientemente de la producción del pozo y de la presión del gas en el anillo. El interruptor de ciclos regula la cantidad de gas proporcionada mediante el control de la duración de inyección de gas y el control del tiempo entre ciclos. El interruptor de ciclos consiste en una rueda dentada movida por un reloj, que activa a una válvula piloto neumática de acuerdo con la frecuencia de ciclos, ajustada en la rueda, el piloto neumático impulsa a una válvula controlada por diafragma, generalmente llamada válvula motora, este control requiere un suministro de gas a baja presión que se obtiene usualmente mediante la reducción de la presión del gas de la línea, a través de reguladores auxiliares, un regulador de dos pasos deberá normalmente ser usado para reducir la posibilidad de congelamiento. Otros controles de ciclos.- Interruptores neumáticos, electrónicos, de relojes eléctricos. Algunas de las ventajas del sistema de control por ciclos o tiempos son: 1. Operación consistente porque el sistema de control es independiente de pequeños cambios en la presión y descomposturas temporales de la válvula. 2. Menos susceptibles al congelamiento, porque ambos sistemas del piloto y válvula motora tienen tiempo para descongelarse entre ciclos, si hubiera formación de hielo.

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3.1.5 Válvula Motora Es el dispositivo que va instalado en cuarto lugar, según el orden progresivo y permite manejar en forma automática el o los ciclos, de volúmenes de gas inyectado que se requieran en un pozo.

2 2

12

12 6

8 13

7 8

12

1

Fig.21 Válvula Motora Partes de la Válvula Motora 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Cuerpo Tapa Plato Diafragma Resorte Actuador

7. Vástago tapón del asiento 8. Guía del Vástago 9. Guía del Plato 10. Asiento 11. Canasta 12. Tornillería 13. Válvula de ¼”∅

Clases de Válvulas Motoras Las válvulas motoras son de dos tipos, normalmente abiertas y normalmente cerradas, según las necesidades de operación que se requieran.

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Abiertas son aquellas que permanecen en esa posición cuando no les llega ninguna señal neumática para su operación, normalmente se usan en dispositivos mecánicos o convencionales (pilotos). Cerradas son aquellas que permanecen en esa posición y requieren de una señal neumática para su operación, normalmente se usan con dispositivo (piloto) electrónico. Marcas de válvulas motoras Camco- Otis y Kimray (ver figs. 22 y 23).

Fig.22 Válvula Motora Normalmente

Fig.23 Válvula Motora Normalmente

Cerrada Marca Kimray

Abierta Marca Otis

3.1.6 Válvula de aguja Es el segundo mecanismo instalado en un trineo, su función es la de regular con seguridad el gas, según el volumen requerido en un pozo. Son roscadas y tienen la particularidad, que este dispositivo permite operarlo gradualmente según las necesidades requeridas, a diferencia de la válvula de compuerta que debe trabajar al 100% abierta o 100% cerrada. Este dispositivo tiene la capacidad de trabajar en porcentajes, según las necesidades requeridas y cuenta con asientos removibles. Los asientos pueden ser de ½", ¾" ó 1" ∅ (ver fig. 24).

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Fig.24 Válvula de Aguja FILTRO Es el mecanismo instalado en tercer orden en un trineo, y su función es la de eliminar los líquidos y sólidos que van acompañando al gas de bombeo neumático a inyectarse en un pozo explotado por este sistema artificial.

3.1.7 Fitting El fitting es el mecanismo instalado en un trineo, para inyección de gas de bombeo neumático, permite medir a través de una placa de cierto diámetro que va alojada en dicho mecanismo y que proporciona la información deseada, de los volúmenes de gas inyectados al pozo en tiempos determinados. Las placas con orificio más usuales son ¾", 1 ¼"∅. Las marcas más usuales de Fittings son Daniel, Camco y Comercial.

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Los medidores de orificio son dispositivos que registran la presión del flujo antes y después de una restricción de diámetro, ocasionada con toda intención en la tubería por la cual circula el fluido. El principio de operación de estos medidores de orificio, está basado en la relación que existe entre la velocidad del flujo y la caída de presión, o de otra manera la pérdida de presión causada por restricciones del diámetro, es proporcional al cuadrado de la velocidad del flujo. La restricción conocida como elemento primario de medición hace que el flujo se contraiga y una vez que el flujo permanezca constante la velocidad de éste aumenta al paso por la restricción del diámetro de la tubería, se hace de acuerdo a ciertas limitaciones para que la presión diferencial resultante quede dentro del rango del registrador como elemento primario de uso. La placa de orificio es una pieza de metal, que tiene un orificio concéntrico con bisel de lado corriente abajo y va alojado en el fitting o porta placa. El fitting está formado por un cuerpo de hierro fundido, a uno y otro lado de la placa se tienen salidas de ½"∅ para comunicar por medio de tuberías, con el instrumento registrador de presiones.

3.1.8 Registrador de Flujo Es el instrumento que va instalado en un trineo para inyección de gas neumático, lo componen una serie de mecanismos, que permite obtener la información graficada de las lecturas, valores y comportamiento de operación de un pozo petrolero con aparejo de bombeo neumático. Algunas partes del registrador de flujo son: Cuerpo, Fuelles, Bourdones, Plumillas, Reloj, etc. Los tipos más usuales son: Vical, Barton modelo 202.A, 208-E Bristol.

Registradores de presión diferencial Las presiones estáticas y diferencial, son medidas y posteriormente convertidas en unidades de flujo por medio de un dispositivo de medición. Básicamente existen dos registradores de flujo de tipo diferencial, siendo ellos los de mercurio y los medidores con fuelles, y aunque el principio de su operación es el mismo, son diferentes en cuanto a su construcción.

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Los más usados, son los de fuelles y constan principalmente de las siguientes partes: Elemento de presión, mecanismo de relojería, tubo helicoidal de bourdón, brazo de plumillas para lectura estática y diferencial, el mueble del aparato o caja y un manifold de válvulas. Estos registradores están diseñados para montarse sobre un tubo soporte, debiendo quedar nivelado y asegurado para evitar las vibraciones (ver fig. 25).

Fig.25 Aparato Registrador de Flujo

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Unidad de Presión Diferencial (UPD)

Elemento de Presión

Mecanismos para Retirar plumillas

Tornillo de Torsión

Plumillas de la Estática

Retenedor Porta Gráfica Reloj

Plumilla de la Diferencial

Conexiones de la Presión Seguro del Plato Seguro de la Gráfica

Fig.26 Partes del Aparato Registrador de Flujo

3.1.9 Manómetro Es el instrumento que permite tomar lecturas, valores, presiones instantáneas de flujo en las diferentes instalaciones en las cuales se requiera información como son, trineos, árboles de válvulas, conexiones superficiales, oleoductos, gasoductos, baterías de separación y bombeo. Los manómetros más comunes son los de metal y consisten en un bourdón cerrado de paredes delgadas y elásticas que al sufrir una deformación, el movimiento es transmitido a una aguja indicadora. Un extremo del bourdón va fijo a la entrada de las presiones y el otro extremo conectado a una aguja, que registra en una carátula la variación de la deformación del bourdón, de acuerdo con la ley de Hooke, donde las deformaciones son proporcionales a las presiones. 58 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

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Capacidades de manómetros: Rangos de manómetros De 0 a 7 Kg/cm 2 De 0 a 14 Kg/cm 2 De 0 a 21 Kg/cm 2 De De De De De De

0 0 0 0 0 0

a a a a a a

42 Kg/cm 2 70 Kg/cm 2 110 Kg/cm 2 140 Kg/cm 2 210 Kg./cm 2 350 Kg/cm 2

1. Los rangos más usuales son de 0 a 7 Kgs/cm 2 . para las instalaciones de baterías de separación. De 0 a 42 kgs/cm 2 para tomar valores de presiones de flujo en conexiones superficiales. 2. De 0 a 70 Kgs/cm 2 para la toma de operaciones de los aparejos de bombeo neumático.

Marcas y clases: Vical, Metron, con amortiguador de aceite o mecánicos.

Fig.27 Manómetro

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3.1.10 Check Es el mecanismo que va instalado en un trineo para inyección de bombeo neumático, en último lugar según el orden progresivo de acuerdo al sentido del flujo de gas inyectado. Se le conoce también con el nombre de válvula de retención y su función es evitar el retroceso del fluido. También sirve como dispositivo de seguridad, ya que cuando ocurre una fuga en los componentes del trineo, evita el flujo de la tubería de revestimiento hacia el medio ambiente.

Tipos: de Pistón, de Charnela o Cortina Válvula de Pistón Son diseñadas básicamente en los cuerpos de las válvulas de globo por lo tanto producen una alta caída de presión de la línea, este diseño proporciona un cierre más hermético que cualquier otro tipo de válvula de retención, así como una rápida adaptabilidad a la velocidad de cierre, el empaque del cuerpo y la tapa están diseñados en forma espiral, para dar un sello positivo, eliminar los esfuerzos de la brida, asiento roscado renovable, pistón renovable con alta dureza, proporcionando una excelente resistencia al trabajo, corrosión y erosión.

Válvula de Retención de Charnela Son fabricadas en acero fundido, tienen un área máxima de trabajo permitiendo un paso completo y total de flujo, consta en su interior de un disco que oscila permitiendo el paso del flujo, esto hace que la turbulencia se reduzca y la fuerza de la caída de presión sea mínima, las partes que componen el montaje del disco están suspendidas por dos abrazaderas, que se encuentran en el interior del cuerpo de la válvula. Debido a la precisión del ajuste, esta construcción permite tolerancia mínima entre las superficies de mayor desgaste, para revisar o separar partes del disco o charnela, basta con retirar los tornillos que afianzan las partes del cuerpo (ver fig. 28 y 29).

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Fig.28 Check de Charnela

Fig.29 Check de Pistón

3.1.11 By-Pass Es una instalación superficial, que está colocada en un árbol de válvulas, es una conexión que apoya a las conexiones superficiales a la línea de descarga de un pozo, hacia la batería de separación. Sirve para comunicar la rama de la tubería de revestimiento con la rama de la tubería de producción, también permite corregir algunas fallas que se presenten en el aparejo de válvulas de bombeo neumático, así mismo se utiliza para efectuar barridos en la línea de descarga de un pozo petrolero a trabajar. El material que se utiliza, para armar el by-pass es: niples (tubería) 2”∅, de alta resistencia (no menos de 1000 Lbs.), codos, tees, tuercas unión, de las mismas capacidades y la cantidad son: 4 niples, 2 codos y una tuerca unión. Trabajar un pozo a través del by pass, es un procedimiento delicado, que requiere actuar con seguridad. 1. Verificar que las conexiones superficiales estén en buen estado y que reúnan las capacidades necesarias. 2. Verificar que la válvula de flote esté cerrada, esto cuando el by pass está integrado a las conexiones de la línea de descarga. 3. Abrir 100% la válvula de T.P. en el árbol. 4. Se procede a darle apertura a la válvula de T.R. que está instalada en el árbol de válvulas. 61 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

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5. Se regresa el movimiento punto por punto ya sea a la batería o a la presa metálica.

Fig.30 By Pass

3.1.12 Válvula de Flote Es la válvula que va instalada en las conexiones superficiales de un pozo petrolero y su función es la de aislar, controlar, regular los flujos entre la línea de descarga y el árbol de válvulas (conexiones superficiales). Clases: de compuerta, de globo, macho Capacidades: 300 Lbs, 1000 Lbs capacidad de trabajo. Marcas: FIP, W.K.M., Walworth.

Ver fig.31

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Fig.31 Válvula de Flote

3.2 EQUIPO SUBSUPERFICIAL Son los mecanismos que van colocados a ciertas profundidades en un pozo petrolero y constan de las partes siguientes:. Niple campana, válvula de pie, tubería de producción, empacador, válvulas de bombeo neumático (aparejo). Las válvulas pueden ser permanentes o recuperables, espaciadas de acuerdo a un diseño (ver fig. 36).

3.2.1 Aparejo de Bombeo Neumático Es una serie o conjunto de válvulas de bombeo neumático calibradas a determinada presión de cierre y apertura. Están instaladas a determinadas profundidades, distribuidas o espaciadas de acuerdo a un diseño. Están instaladas cada una en un tubo mandril y estos a su vez están conectados en la tubería de producción (T.P.) que normalmente es de 2 7 / 8 " ó 2 3 / 8 "∅ (ver fig.3).

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3.2.2 Válvulas de Aparejo y sus Partes Las válvulas de un aparejo de bombeo neumático se clasifican en dos grupos: 1. Convencionales 2. Recuperables Válvulas Convencionales: Son aquellas válvulas que van alojadas en el exterior de un mandril y éstas pueden ser de resorte o de carga de nitrógeno en el fuelle. Ejemplo: WF-3, Impamex SVI-11, resorte Camco, C.P. 3, C.P. 4, C.P.2, J-20 con carga de nitrógeno Las más usuales en el Activo de Producción Poza Rica, son: J-20, C-P 2 con mandril tipo C y para ser instaladas o recuperadas del interior del pozo, se necesita la intervención del Equipo de Terminación y Reparación de Pozos (T.R.P.). Válvulas Convencionales de Resorte Constan de dos secciones: • •

Sección Motriz Sección Piloto

La Sección Motriz, será armada por separado, en el caso de la Impamex SVI-11 ésta será armada en la parte exterior del mandril de 2 7 / 8 ", teniendo como característica principal que va a ser dependiente de la sección piloto, en caso de que la sección piloto falle, la sección motriz no actuará. La Sección Piloto, es la sección donde se efectúa la calibración programada de acuerdo al diseño, normalmente por separado, en un probador especial diseñado para tal efecto.

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DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

Partes De La Sección Piloto Adaptador, check de velocidad, asiento, fuelle previamente armado, camisa de resorte, tapa superior. Armado del Fuelle Consta de adaptador, fuelle, vástago de fuelle, camisa, rondana tope, resorte, rondana guía, 3 tuercas, la 1ª para la calibración, la 2ª para fijar o contratuerca, la 3ª para fijar la esfera de la combinación. Fuelles: En la válvula Impamex SVI-11 Es la parte fundamental del mecanismo, debido a que va a proporcionar la fuerza necesaria para mantener la calibración de la válvula. En el caso de que presente alguna deformación, ésta ocasionará la pérdida de presión del fuelle, la sección piloto dejará de actuar y como consiguiente la sección motriz, quedando fuera de operación la válvula o descalibración de la misma. Los rangos de fuelle que se manejan en el Activo de Producción Poza Rica, en este tipo de válvulas, son los siguientes: 0.31 - Para baja presión, utilizados normalmente para áreas como Poza Rica. 0.28 - Para presión baja o intermedia. 0.23 - Para alta presión utilizados normalmente para áreas como San Andrés.

Combinaciones Otras de las partes fundamentales en este tipo de válvulas son las combinaciones, las cuales van a ir relacionadas de acuerdo al rango del fuelle que se va a utilizar, constan de un asiento y una esfera o bola, normalmente construido en acero y carburo de tungsteno de alta resistencia. El Asiento Este presenta un ángulo de inclinación en su orificio o cuerpo, los ángulos más utilizados en el Activo de Producción Poza Rica son: 45º, 38º, 37º El asiento se instala en la cuerda interior del adaptador de la sección piloto de la válvula. 65 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

La esfera o bola está construida en acero y carburo de tungsteno, los diámetros más utilizados en el activo Poza Rica son: 5 / 16 ", 3 / 8 ". La combinación consta de esfera y asiento que al combinarse propiamente, el diámetro de la esfera con el ángulo de inclinación del asiento, va a dar como resultado un pase de gas requerido o necesario para el tipo de área, generalmente en el Activo de Producción Poza Rica se utiliza como sigue: 5

/ 16 "diámetro de la esfera, 37º inclinación del asiento para alta presión.

3

/ 8 "diámetro de la esfera, 38º inclinación del asiento para baja presión.

3

/ 8 "diámetro de la esfera, 45º inclinación de asiento para presión baja o intermedia.

Una de las funciones de estas combinaciones es la de proporcionar un sello hermético, antes de vencer la presión a que está calibrada la válvula. Este sello hermético se logra asentando asiento y esfera, auxiliado mediante una pasta de diamante de 8 a 12 micrones, necesaria para desbastar la dureza del carburo de tungsteno, al conjunto de combinación más el rango del fuelle, se le denomina arreglo, teniendo arreglos para alta y baja presión. Un arreglo para alta presión sería: 5 / 16 "esfera, 37º Asiento, 023 rango del fuelle Un arreglo para baja presión sería: 3 / 8 "esfera, 45º Asiento,031 rango del fuelle Un arreglo para intermedia o baja presión sería: 3 / 8 "esfera, 38º Asiento, 0.28 rango del fuelle.

Sección Motriz Partes de la Sección Motriz Dedal, adaptador, ensamble del pistón, sello teflón, hules amortiguadores, pistón, resorte, retén de hules, amortiguadores, 2 tuercas de sujeción, cople y filtro de admisión.

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DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

Estas partes van armadas en el mandril 2 7 / 8 " ó 2 3 / 8 " tipo C provisto de un cople y orificio para el paso de gas al interior de la (T.P.) tubería de producción.

Su funcionamiento: Principios Una vez armada la sección piloto en banco de trabajo, se efectúa la calibración solicitada según diseño. En este tipo de válvulas, para efectuar su calibración se requiere del manejo de la presión del fuelle aunado al brío del resorte, de tal manera que al comprimir el resorte, por medio de la tuerca de calibración, originará un aumento en la calibración de la válvula o viceversa. Una vez lograda la calibración solicitada, se efectúan las pruebas necesarias, inyectando gas en el simulador de tubería de revestimiento, al llenar esta cámara el gas penetrará por los orificios localizados en el extremo inferior de la camisa del resorte, llenando el interior de ésta, acumulando presión hasta lograr vencer la resistencia interior del fuelle, aunado al brío del resorte, causando con esto una separación de la esfera y el asiento de la combinación permitiendo el paso del gas. Válvulas Convencionales con Carga de Nitrógeno J=20 – C-P 2 La diferencia que existe entre estas válvulas y las de resorte es que están cargadas con nitrógeno en el domo del fuelle, y la sección motriz está integrada a la sección piloto, para efectuar su calibración, debido a la carga de nitrógeno en el domo del fuelle, es necesario una temperatura específica de 60ºF. Una vez armada y calibrada la válvula, ésta se conecta a un mandril tipo C 2 / 8 "∅, provisto de una protección con un orificio de entrada donde se conecta el check de retención y a su vez la válvula de inyección de gas.

7

Válvulas Recuperables Las válvulas recuperables son aquellas que van alojadas en el interior de un mandril, conocido como mandriles de bolsillo. Una vez alojadas en el interior del pozo estas pueden ser recuperadas, cuando se requiera por medio del personal que opera el equipo de línea de acero. Tipos de Válvulas Recuperables • De resorte y con carga de nitrógeno en el fuelle 67 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

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•

De Resorte: W.F. 14R = Marca Merla

•

Con carga de nitrógeno en el fuelle R.P. 6, Marca Camco R 20, Marca Camco

Fig.32 Válvula con Domo J-20

Fig.33 Válvula de Resorte Ipamex SVI-11

68 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

Fig.34 Válvula Camco tipo CP-2

Descripción 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.

Tapón de Cola Anillo de hule No. 16 Empaque de cobre Pivote Cámara del fuelle Anillo de hule no. 215 Caja del fuelle Adaptador del fuelle Vástago Asiento Anillo de hule No. 117 Caja del vástago inferior Anillo GT. No. 8060 Anillos de teflón (2) Resorte Anillo de hule No. 010 Cabeza del vástago inferior Vástago inferior Arandela del asiento Retén del asiento Anillo de hule No. 122 Conector

69 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

Fig. 35 Válvula Camco Tipo J-20

Descripción 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

Tapón de cola Anillo de hule No.016 Empaque de cobre Caja del pivote Pivote Cámara del fuelle Anillo de hule No. 215 Amortiguador Fuelle Caja del fuelle Adaptador del fuelle Caja del asiento Vástago Candado Anillo de hule asiento

70 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

3.2.3 Diseño de Aparejo (Distribución de Válvulas) Es el conjunto de datos específicos necesarios para la programación de una instalación subsuperficial en un pozo petrolero. El propósito del diseño de una instalación es determinar: • • • •

Espaciamiento entre las válvulas Especificaciones de las válvulas Especificaciones del control de superficie Cantidad de gas necesario, aproximado

Para la elaboración de un diseño de un aparejo de B.N. es necesario conocer la siguiente información.

Estado Mecánico 1. 2. 3. 4. 5.

Profundidad total = Profundidad del pozo Tamaño y peso de la tubería de revestimiento = Longitud y diámetro Tamaño y cuerdas de la tubería de producción = Tramo x tramo Profundidad de las perforaciones = Zona o área de los disparos. Otras informaciones específicas tales como empacadores y demás accesorios.

Especificaciones del Sistema del Bombeo Neumático 1. Presión disponible = Presión de línea en el gasoducto 2. Volumen, cantidad disponible = Pies 3 disponibles. 3. Gravedad específica (medio ambiente)

Información del Pozo 1. Presión de fondo del pozo (estática) 2. Información del fluido a) Gravedad A.P.I. y porcentaje de agua b) Gradiente estático de presión 3. Nivel estático del fluido 4. Datos de producción m 3 /día a) Producción estimada b) Índice de productividad Ver ejemplo de un programa de reacondicionamiento (ver fig. 36). 71 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

Programa de Neumático

Reacondicionamiento

al

Sistema

Artificial

de

Bombeo

1. Objetivo Restablecer las condiciones operativas del sistema de producción, mediante el reacondicionamiento del sistema artificial de bombeo neumático y continuar con la explotación comercial de hidrocarburos a través del intervalo 2662.0-2672.0 m de la formación Cretásico Tamabra.

2. Estado actual del pozo Cerrado.

3. Antecedentes y condiciones del pozo En febrero de 1991 se intervino la instalación subsuperficial de bombeo neumático por presentar pase de gas sin control en su válvula operante. Actualmente se encuentra cerrado con fecha 8 de noviembre de 1999 por presentar pase franco de gas sin control vaciándose de 550 psi a 310 psi en 15 minutos, cabe hacer mención que al pozo hasta la fecha se le han realizado 9 descarbonataciones con tubería flexible (8-feb-93, 8-oct-93, 7-mar-94, 15-jul-94, 2-jun-95, 4-oct-95, 16-sept-96, 17sept-97 y 1-abril-98), por lo que se reacondicionará para restituir su producción.

4. Datos de Producción Producción Bruta: 377 bls/día. Agua: 85% Producción Neta 57 bls/día.

5. Recomendaciones al programa operativo •

Controlar el pozo con fluido de densidad adecuada (cuidando no dañar la formación). • Recuperar el aparejo de bombeo neumático. • Con la herramienta adecuada lavar pozo. • Introducir tubería de producción de 2 7 / 8 " con los siguientes accesorios: 1. Niple campana de 2 7 / 8 "ø. 2. Niple de asiento con válvula de pie. 3. Empacador semipermanente 6 5 / 8 " ø con zapata conectora. 4. Camisa deslizable de 2 7 / 8 " ø. 6. Válvulas Camco distribuidas de la siguiente manera: 72 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

No

Profundidad (m)

Diámetro del Asiento (PG)

Angulo del Asiento (GRADOS)

Fuelle

Tipo de Válvula

Presión de Calibración (PSI)

Presión Sup. de Cierre (PSI)

1 2 3 4 5 6

333 589 821 1032 1221 1305

3/8" 3/8" 3/8" 5/16" 5/16" 5/16"

90º 90º 90º 45º 45º 45º

0.77 0.77 0.77 0.77 0.77 0.77

J-20 J-20 J-20 CP-4 CP-4 CP-4

535 520 510 475 465 440

480 470 460 450 440 430

NOTA: Al término de la intervención recuperar la válvula de pie y dejar el pozo en seno de agua filtrada nitrogenada, el material será proporcionado por el taller de mantenimiento. En el diseño del A.B.N., se utilizaron los siguientes criterios recomendados por la red de especialistas de bombeo neumático. 1. Utilización del software proporcionado por la red de especialistas de bombeo neumático intermitente LOZADA. 2. Colocar válvulas tipo piloto 3. Disminución de 15 psi en la presión de cierre de cada válvula.

73 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

Programado

Actual

5

TR 9 /8", 36-40 Lbs/Pie

391 m.

333 m 589 m

702 m

821 m 7

T/P 2 /8" j-55 6.5 Lbs/pie 8 Válvulas Inpamex

1227 m

1032 m

1441 m

1221 m

1627 m

1305 m

1778m 1901 m

7

Deslizable 2 /8" Cerrada 5

EMP. B.H. M-1 6 /8" NA S/V 7

Niple Campana 2 /8" Cople de TP 2 7/8" 35 m de TP 2 7/8" 8 HR EMP. 415 –01 con Z. Labio 2" y desplazado a 2689.49 m

2626 m

CDC

2636 m Empacador 6 5/8" 2648 m Nasiento sin Val. Niple Campana 2650 m 2654 49 m 2662-2672 m 2690 m 2702.16 m

2630 m 3640 m 2641 m 2650 m

Tapón de cemento TR 6 5/8" N80, 24 Lbs/pie

Fig.36 Distribución de un Aparejo de Bombeo Neumático según diseño

3.2.4 Calibración de Válvulas de Aparejo de B.N. De acuerdo a un programa conocido como diseño, previamente analizado y calculado, seguir condiciones y características de un pozo petrolero explotado por el sistema artificial de bombeo neumático. Se procede a la calibración de las válvulas que conformarán el aparejo de B.N. a instalarse en dicho pozo. En el banco de trabajo del taller de mecanismos, mantenimiento de equipo dinámico, se efectúa la calibración solicitada según diseño. En este tipo de válvulas para efectuar su calibración se requiere del manejo de la presión del fuelle, aunado al brío del resorte, de tal manera que al comprimir el resorte por medio de la tuerca de calibración, originará un aumento en la calibración de la válvula o viceversa. 74 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

Se habilita el material necesario para dar cumplimiento al programa. Sección motriz Sección piloto Mandriles tipo c 2 7 / 8 "∅ Fuelle ya armado y determinado el rango Combinaciones Asiento - Bola o esfera La combinación consta de esfera y asiento que al combinarse, el diámetro de la esfera con el ángulo de inclinación del asiento va a dar como resultado un pase de gas necesario para el tipo de área. Generalmente en el Activo de Producción Poza Rica se utiliza 5 / 16 "diámetro de la esfera, 37º inclinación del asiento para alta presión 3 / 8 " diámetro de la esfera, 38º inclinación del asiento para baja presión, 3 / 8 " diámetro de la esfera, 45º de inclinación del asiento para presión intermedia. Una de las funciones principales de estas combinaciones es la de proporcionar un sello hermético antes de vencer la presión a que está calibrada la válvula. Esto se logra asentando el asiento y la esfera auxiliado por una pasta de diamante de 8 a 12 micrones. Al conjunto de combinación más el rango del fuelle, se le conoce como arreglo. Hay arreglos para alta o baja presión. Un arreglo para alta presión: 5 / 16 "esfera, 37º asiento, 023 rango del fuelle. Un arreglo para baja presión sería: 3 / 8 "esfera, 45º asiento, 031 rango del fuelle Un arreglo para intermedia o baja presión sería: 3 / 8 "∅, esfera 38º asiento, 028 rango del fuelle. Una vez armado todo el material necesario se procede a la calibración, que consiste en buscar los valores de presión de apertura y presión de cierre, del conjunto de válvulas, según diseño. Esto se efectúa en el banco de trabajo, a través de un simulador de tubería de revestimiento (T.R.) efectuando las pruebas necesarias, hasta lograr los valores programados que son: Cierre hermético Presión de apertura Presión de cierre 75 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

Estos valores se obtienen en los manómetros instalados previamente en el banco de pruebas.

3.2.5 Principios de Funcionamiento de las Válvulas de B.N. Una vez instalado el aparejo de bombeo neumático en el interior del pozo, de acuerdo a la distribución programada según diseño solicitado, la operación de las válvulas será como sigue: Se inicia el llenado de la tubería de revestimiento (T.R.), espacio anular, inyectando gas de bombeo neumático a presión, en forma lenta y gradual. Una vez logrado esto, el gas penetrará por los orificios localizados en el extremo inferior de la camisa del resorte, llenando el interior de ésta, acumulando presión hasta lograr vencer la resistencia del fuelle aunado al brío del resorte, causando con esto una separación de la esfera con relación al asiento de la combinación, permitiendo el paso del gas a través del orificio del asiento, hacia la sección motriz, energizando el sello teflón adhiriéndolo a las paredes del cople, venciendo la resistencia del resorte, obligando al ensamble del pistón a separarse del asiento interior del dedal, permitiendo el pase de gas acumulado en esta sección al interior de la T.P. por medio del orificio localizado en el mandril de 2 7 / 8 "∅, logrando con esto subir el bache acumulado en la tubería de producción.

1

2 3 Fig.37 Principios de operación de un Aparejo de B.N 76 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

4

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

3.2.6 Válvula de Pie Es un dispositivo que se conoce también como válvula de retención. Este mecanismo va instalado en el fondo del pozo, es decir en la parte inferior de la tubería de producción, es necesario en pozos de baja recuperación o sea con mínima presión de fondo cuando se operen intermitentemente, sin ella, el fluido puede ser forzado hacia dentro de la formación en lugar de elevarse a la superficie. En la mayoría de los pozos, la válvula de pie es benéfica, a menos que el paso de flujo a través de ella restrinja la aportación del pozo, estas válvulas de pie son generalmente fabricadas en ambos tipos, integrales y recuperables. Las válvulas de pie recuperables están disponibles con la ventaja de poder igualar la presión a través de las mismas cuando sea necesario recuperarlas. Los puertos auxiliares que permiten dicha igualación de presión se abren mediante la línea de acero antes de ser recuperadas. Estas válvulas pueden bajarse con la tubería de producción o posteriormente con cable de acero, la mayoría de las válvulas de pie cuentan con un dispositivo (niple de circulación) que permite igualar presiones antes de ser recuperadas con cable de acero. También se les conoce como: Válvulas de retención, porque permiten el paso del fluido a través de ellos en un solo sentido y van alojadas en un niple de asiento que se encuentra instalado en la parte inferior de la tubería de producción. Cuando un pozo tiene alojada una válvula de pie, a esta instalación se le conoce como instalación cerrada, esta instalación se utiliza en pozos intermitentes, o que tienen baja presión de fondo.

77 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

Poste

Perno de Ruptura

Perno

Cuerpo Bola

Anillos de Sello Tipo “O”

Empaque

Tuerca Inferior

Fig.38 Válvula de Pie

78 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

3.2.7 Empacador El empacador es un dispositivo que se utiliza para aislar el paso de fluidos del espacio anular a la tubería de producción y del espacio anular a la formación. La característica es que aisla la tubería de producción, de la de revestimiento, incrementando la eficiencia del flujo, a la vez da ventajas considerables, ya que aísla los intervalos productores, se pueden producir independientemente 2 ó más en un mismo pozo. Es posible programar la producción a fin de conservar el régimen de producción al máximo.

Fig.39 Empacador Lok-Set para TR de 6 5 / 8 ”

Empacadores Estos dispositivos se utilizan en instalaciones, semicerradas y en instalaciones cerradas. Estos mecanismos permiten aislar el espacio anular comprendido entre la tubería de producción y la tubería de revestimiento. Se les conoce con el nombre de empacadores que en términos generales cuentan con un mecanismo de afianzamiento y de un elemento sellador de hule. 79 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO NEUMÁTICO

El mecanismo de afianzamiento está constituido fundamentalmente por cuñas metálicas que se adhieren a las paredes interiores de la tubería de revestimiento, mediante una acción mecánica o hidráulica, que varía según el tipo y diseño del empacador. Esta acción permite también que el elemento de hule se expanda contra la tubería de revestimiento, formando así un sello hermético en el espacio anular. De acuerdo con las condiciones de operación se tienen tres tipos de empacadores. Permanentes, Recuperables y Semipermanentes Permanentes.- Son aquellos que una vez anclados permanecen indefinidamente en el pozo, sin embargo la tubería de producción, puede recuperarse fácilmente y volverse a introducir, conectándose al empacador con un dispositivo de sello llamado Multi-V- si se desea cambiar el estado mecánico del pozo, es necesario moler el empacador. Recuperables.- A diferencia que los anteriores, estos empacadores pueden ser recuperados en el momento que se desee, mediante la tubería de producción a la que están conectados. Semipermanentes.- Estos son una combinación de los dos tipos anteriores ya que pueden ser recuperados o instalados a voluntad de cómo se desee, por medio de un mecanismo o herramienta conectora o soltadora. Marcas más usuales: Baker, Lot Set, R3 Ancla Sencilla, R3 Ancla Doble, Brown, Husky, M-1

Fig.40 Empacador Lok-Set para TR de 6 5/8” 80 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

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3.2.8 Accesorios Subsuperficiales •

Camisa deslizable

•

Niple campana

•

Válvula de pie o válvula de retención

•

Empacador

•

Niple Multi-V

•

Niple de asiento.

81 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EVALUACIÓN

EVALUACIÓN INSTRUCCIONES: Complete los enunciados escribiendo en el espacio vacío las respuestas correctas: 1.- El sistema de bombeo neumático consta de un equipo superficial y un equipo __________________________________ 2.- El equipo superficial son todos aquellos mecanismos _____________________y materiales que están instalados en la superficie. 3.- El árbol de válvulas es el conjunto de mecanismos de: ____________________ 4.- La función del árbol de válvulas es la de: _____________________________ y _____________________________ la comunicación de la presión entre el subsuelo y la superficie. 5.- El árbol de válvulas también permite realizar otras operaciones como: _______________________________________. 6.- Las clases de árbol de válvulas son Mack-Evoy, Integral y __________________ ______________________________. 7.- Las clases de árbol de válvulas según la marca son E.P.N., Cameron y ___________________________________. 8.- Es aquel árbol de válvulas que sus componentes son de diferentes fabricantes ________________________________________.

83 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

EVALUACIÓN

9.- Instrucción: En la figura del árbol de válvulas siguiente identifique las partes constitutivas, escribiendo en la raya el nombre que corresponda.

INSTRUCCIONES: Conteste brevemente lo que se le pide: 1.- Escriba 6 componentes de las conexiones superficiales para inyección de gas.

2.- ¿Por qué se utiliza un interruptor de ciclos en el bombeo neumático?

3.- ¿Cuáles son los tipos de válvulas motoras en el Activo Poza Rica?.

4.- ¿Cuál es la función de la válvula de aguja en las operaciones de bombeo neumático?

84 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

EVALUACIÓN

5.- ¿Cuáles son las marcas más usuales de los fitting en el Activo Poza Rica?

6.- ¿Cuál es el funcionamiento del registrador de flujo?

7.- ¿Cuáles son los rangos de los manómetros más usuales en el Activo Poza Rica?

8.- ¿Cuál es la función del check o válvula de retención?

9.- ¿Cuál es la función de un by pass en las conexiones superficiales del árbol de válvulas?

INSTRUCCIÓN: Tache con una cruz ( x ) la respuesta correcta. 1.- El equipo subsuperficial consta de: a) Niple campana, válvula de pie, tubería de producción, empacador, válvulas de B.N. b) Tubería de producción, válvula de pie, empacador c) Niple campana, empacador, trineo de inyección 2.- Las válvulas de un aparejo de bombeo neumático se clasifican en: a) De aguja y motoras b) Convencionales y recuperables c) Compuerta y de resorte 3.- Las válvulas de un aparejo de bombeo neumático, más usuales en el Activo de Producción Poza Rica son: a) Las CP3 y CP4 b) Las RP6 y WF14R c) Las J20 y CP2

85 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

EVALUACIÓN

4.- Las válvulas de bombeo neumático, de resorte constan de dos secciones: a) Motriz y piloto b) Mandril y fuelle c) Adaptador y resorte 5.- En las válvulas de resorte la calibración se efectúa en: a) La sección motriz b) La sección piloto c) En el adaptador 6.- Los rangos de fuelles en las válvulas de bombeo neumático que se manejan en el Activo de Producción Poza Rica son: a) 0.45, 0.38 b) 5 / 16 ", 0.37 c) 0.23, 0.31, 0.28 7.- El rango de fuelle para alta presión utilizado en el Activo Poza Rica, es: a) 0.23 b) 0.31 c) 0.28 8.- Los ángulos en los asientos de las válvulas más utilizados en el Activo Poza Rica son: a) 38°, 75° y 23° b) 45°, 38° y 37° c) 37°, 31° y 45° 9.- Las válvulas con carga de nitrógeno son diferentes a las de resorte porque: a) Son recuperables b) La calibración es por tensión en el resorte c) La calibración es por inyección de gas

86 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

EVALUACIÓN

10.- La diferencia más importante de una válvula recuperable de una convencional es: a) Esta puede ser recuperada en el momento que se desee b) Se requiere del equipo de T.R.P. para su extracción c) Es la más efectiva INSTRUCCIÓN: Conteste brevemente las siguientes preguntas: 1.- ¿Qué es un diseño y cuál es su finalidad en el sistema de B.N.?

2.- ¿Para la calibración de una válvula de B.N. que es un arreglo?

3.- ¿Cuáles son los valores principales en la calibración de una válvula de bombeo neumático?

4.- Describa brevemente los principios de funcionamiento de las válvulas de bombeo neumático.

5.- ¿A qué pozos es conveniente instalarle válvula de pie?

6.- Mencione los tipos de empacadores que se utilizan en el Activo Poza Rica

7.- Mencione usted los dos mecanismos principales de un empacador

8.- Mencione usted tres de los accesorios subsuperficiales de una instalación en un pozo petrolero de B.N.

87 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

4 OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Dada la importancia que tiene la explotación de los pozos con el sistema de bombeo neumático, es imprescindible mantener el funcionamiento del sistema con alta eficiencia, por tanto, es necesario aplicar nuevos y mejores procedimientos, así como técnicas encaminadas a elevar la eficiencia de operación de las instalaciones para bombeo neumático, a fin de aplicar las medidas preventivas y correctivas necesarias en cada una de las instalaciones. Básicamente existen dos diferentes clasificaciones dentro del sistema de bombeo neumático: • •

Flujo Continuo Flujo Intermitente

En el Flujo Continuo.- El gas es inyectado dentro de la tubería de producción con el objeto de reducir la densidad de la columna, lo necesario para permitir a la presión de formación el levantamiento de dicha columna a la superficie. En el Flujo Intermitente.- El fluido dentro de la tubería de producción es levantado en forma de baches o pistones, inyectando gas bajo éstos. La expansión adicional del gas obliga al fluido a moverse hacia la superficie. Este método de levantamiento requiere operación cíclica, de ahí el nombre de flujo intermitente. Sistema de Bombeo Neumático Esencialmente el sistema consista de cuatro partes fundamentales: 1. Fuente de gas a alta presión: Casa de compresoras, o pozo productor de gas a alta presión. 2. Un sistema de control de gas en la cabeza del pozo, válvula motora controlada por un reloj o un estrangulador ajustable. (Válvula de aguja). 3. Sistema de control de gas subsuperficial. (Válvulas de inyección). 4. Equipo necesario para el manejo y almacenamiento del fluido producido. Las compresoras suministran el gas a presión requerida, el control de superficie (motora) regula el flujo de gas dentro del espacio anular.

91 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Las válvulas de inyección controlan el flujo de gas dentro de la tubería de producción. El método de flujo intermitente requiere periódicamente altas cantidades de gas (instantáneas) dentro de la tubería de producción bajo la columna de fluido, por lo tanto es necesaria una válvula de rápida apertura y gran puerto de admisión. Ejemplo: • • • • •

Válvula W.F. 14R Convencional Recuperable para Flujo Intermitente, Válvula SVI-11 Convencional para Flujo Intermitente Válvula Camco J-20 para flujo continuo Válvula R-20 Recuperable para Flujo Continuo

El método de flujo continuo, requiere una inyección de gas en forma constante proporcional a los fluidos de la formación, por tanto es necesario una válvula reguladora de gas con pequeño puerto.

Fig.41 Válvula Camco J-20 Convencional para Flujo Continuo

Fig.42 Válvula SVI-11 Convencional para flujo intermitente 92

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OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

4.1 COMO SE INDUCE UN POZO DE BOMBEO NEUMÁTICO Manera de hacerlo: Cuando un pozo petrolero ha sido intervenido o reacondicionado por el personal del departamento de terminación y reparación de pozos (T.R.P.) y terminada la operación programada. Solicitar al departamento de Operación de Pozos e Instalaciones, personal encargado para la inducción de dicho pozo. El personal de Operación de Pozos e Instalaciones se presenta en la localización, recibiendo el pozo, anotando en su libreta la hora de entrega y procede al inicio de la operación de inducción. Tomando todas las medidas necesarias de seguridad, verifica lo siguiente: •

Que las conexiones superficiales estén debidamente instaladas y probadas, sin fugas, que en batería el pozo a inducir esté alineado a producción Gral., esta operación se efectúa mediante la comunicación a través del radio transmisor.

•

Cuando se trate de inducir a presa metálica, verificar que dicha presa tenga desgasificador y esté debidamente conectada al pozo, mediante conexiones superficiales, fijas y ancladas. Previamente la presa debe ser colocada en un lugar estratégico, de acuerdo a la instalación del equipo de reparación de pozos, para no correr riesgos.

Una vez satisfechas estas necesidades, se procede a: 1. Verificar o revisar que todas las válvulas del árbol, estén cerradas 2. Se abre la válvula de flote. 3. Se abre la válvula de T.P. en el árbol de válvulas, la que se encuentra instalada en el lado de la caída, conexiones superficiales, hacia la batería o hacia la presa metálica según el caso de que se trate. 4. Se abre la válvula maestra. 5. Se abre la válvula T.R. que se encuentra instalada en el lado de la inyección de gas.

93 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Una vez terminado con este proceso, que se conoce con el nombre de alinear un pozo a batería. Se procede a instalar dos manómetros de la siguiente manera: 1. El primer manómetro se utiliza para tomar lecturas de presión de flujo, se instala en la válvula de ½”∅, que se localiza en las conexiones superficiales del árbol de válvulas y que normalmente es de 42 Kg/cm 2 , se abre la válvula de ½”∅ y el valor de la lectura que se obtenga en el área Poza Rica se le llama o se le conoce como contrapresión y será la presión que vencerá el pozo al estar fluyendo. O sea, la presión que existe, entre el pozo y la batería, a través de la línea de descarga (L.D.). 2. El segundo manómetro, será el que se utilice para checar las operaciones y se instala en la válvula de ¼”∅, que se localiza en las conexiones del aparato registrador de flujo (R.F.) Se abre la válvula de ¼”∅, verificando que no haya ninguna fuga, el valor o lectura que obtengamos en el manómetro, será la presión que exista en el espacio anular (T.R.) que normalmente se encuentra vacío. No hay que olvidar que el pozo se recibe controlado, es decir la tubería de producción (T.P.) está llena de fluido de control. Se checa la presión en la línea, esta presión será la energía que se utilizará para inducir el pozo. No olvidar que, cuando se probaron las conexiones superficiales, la línea de inyección fue sopleteada, para eliminar posibles sólidos o impurezas, que estuvieran dentro de la línea de inyección, y que en un momento dado pudieron introducirse al pozo a través del espacio anular (T.R.), y dañar las válvulas del aparejo de bombeo neumático. 3. Prosiguiendo con la inducción.- Se llena el espacio anular (T.R.) •

Se abre la válvula de control de inyección de gas al pozo al 100% (válvula de compuerta).

94 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

•

Se abre lenta o gradualmente la pozo el volumen regulado de gas calibración del aparejo de bombeo de la válvula de achique o primera

válvula de aguja, inyectándole al deseado hasta lograr la presión de neumático y así lograr la operación operación.

Una vez logrado esto se toman todos los datos (valores) siguientes: • • • • • • • •

Primera operación del aparejo Valor en manómetro Lecturas en gráfica Estática Diferencial Medida de la placa Presión máxima al estar fluyendo el pozo Presión mínima al dejar de fluir el pozo (contrapresión), checar la hora.

Cuando todo este proceso se haya cumplido, se considerará que el pozo ha sido inducido a la batería o a la presa metálica según el caso. Se pasan todos estos datos y valores a la oficina al jefe inmediato, complementado con las muestras que se concentrarán al laboratorio para su análisis. Una vez que consideremos que el A.B.N. del pozo, está operando normal se procede a regular el volumen de gas inyectado que requiera el pozo. Según su aportación, se programa a medición en batería y se anota en bitácora del equipo de terminación y reparación de pozos (T.R.P.) que el pozo queda en observación, anotando todos los datos de operación del aparejo de bombeo neumático (A.B.N.); así como la hora.

95 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

4.2

COMO DEFINIR UN POZO DE BOMBEO NEUMÁTICO CON FALLA DE APAREJO

Cuando un pozo de bombeo neumático presenta fallas en el aparejo subsuperficial, es necesario definirlo. 1. Para efectuar este proceso, es necesario conocer las causas probables, que originan este descontrol. 2. Así también conocer la instalación subsuperficial instalada en el pozo en mención (estado mecánico). 1-A. Las causas probables se conocen, mediante la interpretación de la gráfica, instalada en el aparato registrador de flujo, que está instalado en la línea de inyección de gas de bombeo neumático (trineo). 1-B.

También normaremos un criterio, tomando el registro gráfico de presiones o lecturas manométricas, en el manómetro que está instalado en la válvula de ¼ " ∅, instalada en el aparato registrador de flujo.

PROCEDIMIENTO PARA DEFINIR LA O LAS FALLAS DE UN APAREJO DE BOMBEO NEUMÁTICO Con la interpretación de la gráfica sabremos cual es la falla que presenta el aparejo de bombeo neumático (B.N.) y su probable causa. El manómetro tiene una función importante pero su lectura es instantánea, a diferencia de la gráfica donde queda impreso el comportamiento de la falla. 1. En gráfica o manómetro cuando la caída de presión del espacio anular es lenta (contra reloj), la falla se considera en la válvula operante y puede ser por calzamiento, o descalibración (ver fig. 49). Corrección: Se igualan las presiones de T.R. a T.P. por medio del By Pass, depresionando en forma brusca la presión de T.P. tratando de limpiar la válvula operante.

96 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

2. Cuando la caída de presión de T.R. espacio anular registrado en gráfica o manómetro, es rápida o franca, esta lectura se obtiene contra reloj. La falla se considerará por rotura de cople en T.P. o desprendimiento de la tubería de producción, por rotura. Corrección: Hay que extraer la tubería de producción, revisarla, cambiar cople o tramo dañado. 3. Cuando el llenado del espacio anular es retardado, contra reloj, (el igualamiento de presiones entre T.R. y T.P. no se logra en tiempo normal) se considerará que la falla es en el empacador ya que parte del volumen del gas inyectado, se pierde hacia la formación y más cuando ésta es débil. Corrección: Hay que cambiar el empacador 4. Se toma un registro de nivel (ecómetro) para determinar la profundidad del nivel en el pozo (nivel dinámico). 5. Se recuperan las gráficas, tanto del aparato registrador como la del registro de ecómetro y se concentran a la oficina (jefatura) para su análisis. Una vez que se cuenta con todo el condensado de información y que se haya determinado la probable falla de A.B.N. (aparejo de bombeo neumático), se solicita la reparación o reacondicionamiento del pozo en mención.

4.3

ANOMALÍAS QUE SE PUEDEN PRESENTAR INDUCCIÓN Y COMO CORREGIRLAS

DURANTE

LA

1. Fuga en conexiones superficiales. Corrección: Cambio de partes dañadas, cambio de empaques, reapriete de niples, codos, tees, tuercas unión, este trabajo lo realiza personal de mantenimiento equipo dinámico. Se supervisa que todas las operaciones y maniobras se hagan con todas las medidas de seguridad. Que el personal porte el equipo de protección, también cuidando el medio ambiente (ecología) esto cuando sea necesario depresionar las conexiones, los fluidos sean captados en un depósito y concentrados en un lugar seguro.

97 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

2. Represionamiento: Esto puede ser por varias razones • Que la tubería de producción (T.P.) esté llena de fluido de control pesado. • Por baja presión de línea de gas de inyección de bombeo neumático. • Por la no apertura de la válvula de achique del aparejo de bombeo neumático, esto puede ser por descalibración. • Por alta contrapresión en la línea de descarga (L.D.) Corrección: Se procede a trabajar el pozo por medio del By Pass, actuando con seguridad. Tratando de resortear la válvula de achique y hacer sifón abriendo bruscamente la T.P. (válvula) hacia la línea de descarga o presa metálica. Se efectúa un barrido en la línea de descarga (L.D.) esto se hace cuando se trate de alta contra presión. También debe verificarse cuando se trate de este caso. Que todas las válvulas estén abiertas, así como revisar el funcionamiento del check en la llegada del pozo en mención en la batería. Si una vez terminado con la ejecución de todas estas maniobras, aún continúa el pozo represionado, es decir con la T.P. llena, se procede a tratar de inducir con equipo de tubería flexible y circular los fluidos pesados hacia el exterior. Presa metálica y sustituirlos por fluidos de baja densidad es decir menos pesados. Descalibración del A.B.N., esto puede ocurrir, por tratar de inducir en forma rápida, es decir abriendo bruscamente la válvula de control de inyección de gas a alta presión hacia el espacio anular (T.R.).

4.4

ANOMALÍAS POR LAS CUALES DEJA DE FLUIR UN POZO DE BOMBEO NEUMÁTICO

1. Por baja presión de gas en el circuito de bombeo neumático Que es la presión disponible para la inyección y ésta no es suficiente para lograr la apertura de la válvula operante en el aparejo de bombeo neumático.

98 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

2. Que la tubería de producción (T.P.) se encuentre obturada por carbonato de calcio. Comúnmente se le conoce como T.P. carbonatada. 3. Por descalibración del aparejo de bombeo neumático. 4. Por falla en el piloto interruptor de ciclos, que se haya quedado cerrado o abierto. 5. Por un autocontrol, provocado por la invasión de agua. 6. Por baja recuperación del pozo, dejando descubierta la válvula operante. 7. Por alta contrapresión en la línea de descarga (L.D.), por taponamiento de carbonato o por la caída de la charnela del check en la llegada a batería. 8. Falla en alguno de los mecanismos en la instalación subsuperficial, rotura de T.P., rotura en el empacador.

4.5

ANOMALÍAS QUE SE PRESENTAN EN UN POZO DE BOMBEO NEUMÁTICO

El primer signo de un mal funcionamiento del sistema de bombeo neumático, ocurre generalmente cuando el personal encargado de la revisión de los pozos, descubre que la producción del pozo está por debajo de lo normal. El principio básico para analizar y resolver los problemas, es saber que puede esperarse del pozo cuando el sistema está funcionando correctamente, así, cuando el comportamiento sea diferente, se podrán determinar las causas posibles que generan la anomalía en particular observada. En muchos casos, sin ser el bombeo neumático una excepción, la observación de un sistema en acción requiere el uso de instrumentos de registros. La información básica debe obtenerse, cuando la instalación está operando correctamente, para tener un punto de referencia y establecer comparaciones cuando el problema se presente.

Información: 99 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

1. Volumen de lo producido por el pozo durante un día Agua-Aceite-Gas. 2. Número de ciclos de inyección por día (volumen). 3. Periodo de inyección por ciclo o sea el tiempo durante el cual se inyecta gas en cada ciclo, cuando se utiliza un controlador accionado por un reloj. 4. Volumen de gas inyectado al pozo por día 5. Presión disponible para la inyección del gas (presión de línea) 6. Variaciones de las presiones superficiales revestimiento y de producción durante el ciclo

en

las

tuberías

de

7. Profundidad a la que se inyecta el gas a la tubería de producción (profundidad de la válvula operante). 8. Presión de fondo del pozo en condiciones estáticas fluyendo. 9. Gradiente de presión de los fluidos producidos. Para proceder a efectuar un análisis de la operación de una instalación para bombeo neumático se requiere conocer lo siguiente: a) Tipo de instalación: esta información se obtiene del expediente del pozo. b) Diámetro de las tuberías de revestimiento: esta información se obtiene del expediente del pozo. c) Diámetro de la tubería de producción: se obtiene del expediente del pozo. d) Profundidad de la válvula operante: esta información se obtiene mediante registros de presión de fondo y presión de cierre superficial de la válvula operante así como con ecómetro. e) Características de la válvula operante: esta información se obtiene del expediente del pozo. f) Producción bruta del pozo por día: esta información se obtiene del reporte de medición en batería.

100 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

g) Porcentaje de agua que produce por día: esta información se obtiene del reporte de medición en batería. h) Producción de gas producido por día: esta información se obtiene de la gráfica del aparato registrador de fluido instalado en batería. i) Volumen de gas inyectado por día: esta información se obtiene de la gráfica del aparato que se localiza en trineo de inyección del pozo. j) Presión de cierre de las válvulas a las profundidades de trabajo: esta información se obtiene del diseño de A.B.N. k) Presión de apertura de la válvula operante a la profundidad de trabajo: esta información se obtiene después de un cálculo especial después de conocer (M). l) Presión superficial de cierre de la válvula operante: esta información se obtiene del registro gráfico de presiones o lectoras manométricas. m) Presión superficial de apertura de la válvula operante: esta información se obtiene del registro gráfico de presiones manométricas. n) Contrapresión superficial de la tubería de producción: esta información se obtiene del registro gráfico de presiones manométricas. ñ) Presión de descarga: esta información se obtiene del registro gráfico de presiones manométricas. o) Rapidez con que decrece la presión en la tubería de revestimiento: esta información se obtiene del registro gráfico de presiones o lecturas manométricas relacionadas, con el tiempo. p) Rapidez con que se incrementa la presión en la tubería de revestimiento: esta información se obtiene del registro gráfico de presiones o lecturas manométricas relacionadas con el tiempo. q) Rapidez con que se incrementa la presión en la tubería de producción: esta información se obtiene del registro gráfico de presiones o lecturas manométricas relacionadas con el tiempo. r) Rapidez con que decrece la presión en la tubería de producción: esta información se obtiene del registro gráfico de presiones o lecturas manométricas relacionadas con el tiempo. 101 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

s) Tiempo requerido para que el fluido llegue a la superficie: esta información se obtiene mediante la identificación de la llegada del bache a superficie a través del sentido del tacto, el oído, o la vista. t) Número de ciclos inyectados por día: esta información se obtiene mediante el registro gráfico relacionados con el tiempo. u) Presión de fondo estático: esta información se obtiene mediante un registro de presión de fondo. v) Presión de pozo fluyendo: esta información se obtiene mediante un registro de presiones de fondo utilizando curvas de gradientes. w) Curva de incremento de la presión de fondo: esta información se obtiene mediante un registro de presión de fondo. x) Carga sobre la válvula operante: esta información se obtiene mediante un registro de presión de fondo. y) Presión disponible en la superficie para la inyección de gas: información se obtiene mediante la toma de presiones manométricas.

esta

También se utilizan los registros de presiones de fondo, temperatura, y ecómetro, para identificar fugas en la tubería de producción. Una vez que se cuenta con toda la información anterior, estaremos en posibilidad de identificar y definir si la instalación opera correctamente o no, así como de analizar su eficiencia. Anomalías: Las anomalías más frecuentes en un pozo explotado con el sistema artificial de bombeo neumático pueden ser las siguientes: Pozo Circulado, Pozo Descontrolado, con comunicación de T.R a T.P. Las causas pueden ser varias: •

Descalibración de la válvula operante.

•

Calzamiento de la válvula operante, esto puede ser por partículas de carbonato, sulfuros o algunos sólidos e impurezas del gas. 102 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Pozo Represionado: Esto puede ser por auto control del pozo por alto porcentaje de agua en su aportación. Por carga pesada en la tubería de producción (T.P.) por el acumulamiento de sedimentos, asfaltos, parafinas, etc., por obstrucción en la tubería de producción (T.P.) por carbonato, conexiones superficiales obstruidas por carbonato de calcio, línea de descarga (L.D.) obstruida por carbonato, así como por desprendimiento o caída de la charnela en el check de llegada en batería. El interruptor de ciclos que haya quedado cerrado o abierto, por varias causas, falla en el control del reloj por el acumulamiento de condensados, sulfuros en las conexiones del interruptor, falla en el disco de ciclaje. Válvula de aguja obturada por congelamiento. Pozo vaciándose, circulando gas de T..R a T.P. por rotura en la tubería de producción, por falla en la válvula operante que haya quedado abierta. Por falla en el empacador, rotura en los hules, que no haya sello hermético. Baja presión de línea en el circuito (gasoducto), fuga en las conexiones superficiales.

4.6 REVISIÓN DIARIA A UN POZO DE BOMBEO NEUMÁTICO: PUNTOS A REVISAR a) En trineo los puntos más importantes son: • • • •

Presión de línea, presión de apertura, presión de cierre: valores que se obtienen en las lecturas manométricas, tiempo de inyección, tiempo de espera en el caso de operar con interruptor, amplitud, etc. La línea del trineo debe tener sus bases de concreto y encontrarse anclada correctamente. Protección anticorrosiva en buen estado. En gráfica

103 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Número de descargas por hora, diferencial, estática, volumen de gas inyectado instantáneo, en caso de operar con interruptor, con estos valores o lecturas nos damos cuenta del comportamiento del aparejo de bombeo neumático del pozo. En el árbol de válvulas: Presión de flujo, presión de contrapresión, muestreo.

4.7 ECÓMETROS O REGISTROS DE NIVEL DE LÍQUIDOS Son gráficas que se obtienen para determinar el nivel dinámico de un pozo, es la profundidad o distancia a que se encuentre dicho nivel, tomado como referencia la superficie Estos pueden ser a través de la (T.P.) tubería de producción o también pueden ser a través de la (T.R.) tubería de revestimiento a este último se le considera el más confiable. Y consiste en accionar una pistola mecánica, cargada con nitrógeno o con gas del mismo pozo, esta detonación produce un ruido (sonido) que viaja a través de las tuberías según se trate y que se le conoce como (ECO) que al hacer contacto o chocar con el nivel, transmite una señal que se registra en la gráfica del aparato electrónico. A estas dos clases de registro se les conoce como: 1. Registro Ecómetro por Implosión. 2. Registro Ecómetro por Explosión. Registro por Implosión: Consiste en cargar la pistola con el mismo gas del pozo (presión) es decir aprovechar su propia energía. Registro por Explosión: Consiste en cargar previamente con gas, que puede ser nitrógeno, a una presión determinada. Tipos de Aparatos registradores 1. Mecánico = (SOLO Log) aparato con 2 plumillas.

104 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

2. Electrónico con una sola plumilla.

4.8

Fig.43 Aparato Ecómetro

Fig.44 Aparato Ecómetro Mecánico

Electrónico Delta X

Solo Log

INTERPRETACIÓN DE GRÁFICAS DIFERENCIAL), FALLAS COMUNES

DE

B.N.

(ESTÁTICA

Y

La interpretación de las gráficas de pozos explotados con el sistema artificial de B.N. es muy importante. Su importancia radica en que si sabemos interpretar una gráfica conoceremos inmediatamente cual es la falla que presenta el aparejo de B.N. del pozo en cuestión. Dependiendo en gran parte de intervención que requiera dicho pozo. •

esta

información,

para

solicitar

la

Conocer la interpretación en gráfica de la descalibración de la válvula operante, cuando la tubería de producción presenta probable fuga, presenta obturación por carbonato, pozo represionado, pozo circulado por pase sin control a través de la válvula operante (De T.R a T.P) número de descargas, tiempo de espera, amplitud demasiado tiempo de inyección, puenteando por falta de gas, ya sea por falta de volumen o por baja presión de línea.

105 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Estática: Es la lectura de la presión que permanece en el espacio anular del pozo, desde el cierre de la válvula operante, hasta la apertura de la motora y es la lectura que se localiza en la parte superior de la gráfica. Diferencial: Es la diferencia de presiones que se crea antes y después de la placa con orificio y es la lectura en gráfica que normalmente está en la parte inferior de la gráfica, es decir dentro de la estática.

Registro con filtro en “Upper Collar” (Collares Superiores).

Disparo

Registro con filtro en “Deep Collars” (Collares Inferiores).

Coples

Nivel del Líquido

Fig. 45 Gráfica de un Registro de Ecómetro

106 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

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Fig.46 Falla en el Piloto Interruptor de Ciclos, se quedó cerrado

107 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Fig.47 Operación Incorrecta, Operan dos Válvulas

108 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

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Fig.48 A.B.N. Opera deficiente con Gas Directo Regulado por Probable Carga Pesada

109 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

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Fig.49 Caída de Presión de T.R. a través de la Válvula Operante

110 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

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Fig.50 Caída de Presión en Espacio Anular por Pase de Gas, a través de la Válvula operante

111 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

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Fig.51 A.B.N. Presenta Falla por Descalibración de la Válvula Operante

112 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

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Fig.52 operación Incorrecta del A.B.N. por Probable Carga Pesada, tiende a Circularse

113 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Fig.53 Caída lenta por Probable Obstrucción en T.P o L.D.

114 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

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Fig.54 Pozo Descontrolado, Falla en A.B.N. Pase a través de la Válvula operante

115 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

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Fig.55 Falla: Probable T.P. o Cople Roto Pozo Vaciándose, Nótese la Caída Rápida

116 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

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Fig.56 Pozo con Falla De A.B.N

117 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

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Fig.57 Falla en A.B.N. pase sin Control Probable Rotura en T.P.

118 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

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Fig.58 Falla del Piloto Interruptor de Ciclos se Quedó Abierto de 12:45 a 17:20 hrs.

119 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

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4.9 CÁLCULO DE VOLUMEN DE GAS INYECTADO Es la operación que se efectúa tomando los valores de la gráfica, mediante un cálculo, para conocer la cantidad (volumen) de gas inyectado a un pozo por día. V P.E. P.D. K D.D. T.I. V.G.I. V

=

V

=

= = = = = = = (P.E ↓ (7.15

Volumen de gas Promedio de lectura estática Promedio de lectura diferencial Constante o factor de la placa Descargas por día Tiempo de inyección Volumen de gas inyectado x x

P.D. ↓ 6.15

x x

K x D.D. x T.I.) ÷ M.D. ↓ ↓ ↓ ↓ 345.6 x 84 x 3.5) ÷ 1440 = 3102.6m 3 /Día Constante o Regulado

V V P.E. P.D. K V= V=

= = = = = P.E. ↓ 8.3

P.E. x P.D. x Volumen de gas Promedio de lectura estática Promedio de lectura diferencial Constante o factor de la placa x x

P.D. ↓ 2.5

x x

K ↓ 345.6

K

=

120 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

=

m 3 /Día

7171 m 3 /Día

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

4.10

REGULACIÓN DEL VOLUMEN DE INYECCIÓN Y NÚMERO DE DESCARGAS

En el sistema neumático intermitente y continuo, es necesario conocer el momento adecuado, cuando se debe efectuar el ajuste o regulación del volumen de gas inyectado. Una vez descargado el pozo, el volumen de gas inyectado debe ajustarse para obtener la producción deseada, gastando una cantidad de gas mínima. Para lograr lo anterior, se hacen las siguientes recomendaciones: 1. Antes de iniciar un periodo de inyección de gas, asegúrese que la presión en la tubería de producción ha declinado hasta su presión mínima estabilizada. 2. El periodo de inyección de gas debe ser suficientemente grande para abrir la válvula de bombeo neumático y suspenderse antes de que la columna de fluido llegue a la superficie. 3. El periodo de inyección de gas debe ajustarse para que la columna de fluido viaje a una velocidad de 300 a 450 m/minuto. 4. Cada columna de fluido descargada debe de ser de un barril de fluido por cada pulgada que tenga de diámetro la tubería de producción. 5. En el registrador de presiones de dos plumillas, la máxima presión superficial de descarga en la tubería de producción debe ser cercana a la mitad de la presión superficial de la tubería de revestimiento. Deberá afinarse el ajuste del pozo para lograr operar con alta eficiencia, para lo cual es necesario efectuar varias pruebas del pozo. Antes de probar el pozo, éste deberá estar estabilizado a un ciclaje determinado y dicho ajuste no debe modificarse durante la prueba. Número de descargas o frecuencia de ciclos. Esta programación estará basada en la producción esperada del pozo. Si tomamos en cuenta que por cada descarga deberá traer un barril por cada pulgada que tenga de diámetro la tubería de producción.

121 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Ejemplo: Con tubería de producción de 2”∅ y 24 ciclos/día, deberá de producir 48 bls (día de fluido). Use esta regla práctica para determinar la frecuencia de los ciclos a programar en el pozo de que se trate. Fórmula para calcular la presión manométrica considerando la lectura estática en un registrador de flujo (R.F.) P.M.

L.E. 2 X RB RB

=

P.M. L.E. 2 RB F.C. P.A.

= = = = =

-

P.A.

=

PSI

Presión manométrica Lectura estática al cuadrado Rango del Bourdón Factor constante (100) Presión atmosférica (14.7)

P.M.

= [(8.1

x

81

x

1000)

÷

100]

-

14.7

=

641.4

PSI

P.M.

P.M.

= [(7.3

x

7.3

x

1000)

÷

100]

-

14.7

=

518.2

PSI

P.M.

8.1 Presión de apertura 7.3 Presión de cierre 7.3

Fig.59 Amplitud de la operación de una Válvula B.N .

122 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Fórmula para calcular la lectura estática en gráfica, compensación que se da al R.F. equivalente a la P.A. del lugar donde funcionará el aparato.

L.E.C. =

(P.M. + P.A.) x F.C. RB

Lectura estática por compensación P.M. P.A. RB

Presión manométrica Presión atmosférica Rango del Bourdón

Ejemplo: RF

=

100”

H 2 O"

+

100

PSI

[(0.0 + 14.7) 100]

RF 400 x 10000 PSI

L.E.C =

RF 100 H 2 O" x 100 PSI

L.E.C. =

[(0.0 + 14.7 ) 100] =

14.7 = 3.83

RF = 200" H 2 O" x 1000 PSI

L.E.C. =

[(0.0 + 14.4 ) 100] =

1.47 = 1.21

10000

= 0.147 = 0.38

100

123 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

1000

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Fórmula para calcular la lectura diferencial considerando determinado gasto en pulgadas de agua (H 2 O") dentro del rango del R.F. L.D. = LD 2 H 2 O" F.C. R.A.

H2O" x F.C. R.A.

Lectura diferencial al cuadrado Pulgadas agua

Factor constante Rango del aparato

Ejemplo: RF

=

Q

L.D.

= =

H 2 O"

200

x

x

PSI

H 2 O"

69.62

(69.62

1000

100

) ÷ 200

124 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

= 34.81

= 5.9

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Fórmula para calcular la presión diferencial considerando la lectura diferencial en gráfica del R.F.

P.D. = P.D. L.D. 2 R.A. F.C.L. F.C.

= = = = =

L.D.2 x R.A. x F.C.L. = P.S.I F.C.

Presión diferencial Lectura diferencial al cuadrado Rango del aparato Factor de conversión de H2 O a lbs/plg = (0.3606) Factor constante

Ejemplos:

R.F.

P.D.= [(3.8 R.F.

P.D.

[(3.2

= 200 Lectura estática Lectura diferencial x

3.8

x

x

÷

200)

= 50 Lectura estática Lectura diferencial x

3.2

x

1000 8.0 3.8 100 ]

x

x

÷

50)

0.03606

P.S.I.

=

100 7.8 3.2 100 ]

125 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

x

0.03606

1.04 P.S.I.

=

0.18

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Fórmula para calcular el volumen de gas en m 3 /día que se maneja en un flujo constante o regulado V

=

V. P.E. P.D. K.

P.E. = = = =

x

P.D.

x

K

=

m 3 /Día

Volumen de gas que se maneja Promedio de lectura estática Promedio de lectura diferencial Constante o factor del orificio de la placa

Esta fórmula se aplica para calcular gráficas de gas inyectado a pozos de B.N. inyección regulada. Gas total de una batería Gas enviado al quemador Gas enviado a compresoras Ejemplo: M.P.C.D. V V

=

= L.E. ↓ 8.3

Millones de pies cúbicos/día x x

L.D. ↓ 2.5

x x

Factor ↓ 3.456

126 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

=

Resultado ↓ 71.71 m 3 /Día

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Volumen de gas inyectado intermitente fórmula para calcular el volumen de gas inyectado al espacio anular. V.

= (P.E. x

V. P.E. P.D. K D.D. T.I. M.D.

= = = = = = =

P.D.

x

K

x

D.D.

x

T.I.)

÷

M.d.

m 3 /Día

Volumen de gas inyectado Promedio de lectura estática Promedio de lectura diferencial Constante o factor de la placa de orificio Descargas por día Tiempo de inyección Minutos por día

Ejemplo: P.E. P.D. K D.D. T.I. M.D.

= = = = = =

7.15 615 345.6 84 Resultado 3102.6 m 3 /Día 3.5 1440

V

=

(7.15 x 6.15

x

345.6

x

84

x

127 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

3.5) ÷ 1440 = 3102.7 m 3 /Día

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Volumen que se maneja en pulgadas de agua. Fórmula para calcular el volumen del caudal que se maneja equivalente a H 2 O" considerando la lectura diferencial en gráfica. L.D.2 xR.A V.C. = = H O" 2 F.C. V.C. L.D. 2 R.A. F.C.

= = = =

Volumen del caudal en (H2 O") Lectura diferencial al cuadrado Rango del aparato (H2 O") Factor constante (100)

Ejemplo: 50 L.E. L.D. V.C.

=

V.C.

=

H 2 O" 8.0 5.9 (L.D. ↓ (5.9

x x

x

L.D. ↓ 5.9

x x

100

R.A.) ↓ 50)

÷ ÷

128 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

F.C. ↓ 100

P.S.I.

=

17.40

H 2 O"

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Compensación por presión atmosférica. La lectura estática por compensación que se da al R.F. será de acuerdo al rango del Bourdón considerando las lecturas siguientes: Rango del Bourdón P.S.I. 50 100 150 200 200 300 400 500 800 1000 2000 2500 3000 5000 10000

Lectura estática 5.42 3.83 3.13 2.71 2.71 2.21 1.91 1.71 1.35 1.21 0.85 0.76 0.70 0.54 0.38

Al verificar la calibración del registrador de flujo la cámara de fuelles estará depresionada y la lectura diferencial será de 0.0.

129 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

Lectura Estática Fórmula para calcular la lectura estática en gráfica considerando la presión manométrica.

(P.M. + P.A.) F.C.

L.E. = L.E. P.M. P.A. F.C. RB

= = = = =

RB

Lectura estática Presión manométrica Presión atmosférica Factor constante (100) Rango del Bourdón

Ejemplo: R.F. P.M. L.D. L.E.

= = = =

L.E. = R.F.

200

L.E.

=

L.E.

=

Ejemplo L.E. P.M. P.A. F.C. RB

H2O" P.S.I.

100 674.20 3.6 8.3

H2O"

(647.20 x P.M.

+ 14.7 ) 100 = 1000 1000 = 49.0

√[(P.M. + P.A. a kilos) x ↓ ↓ √ [(49.0 + 1.033) x

= = = = =

Lectura 49.0 1.033 100 70.3

x

1000

P.S.I.

68.89 = 8.3

P.S.I. Kg/cm2

F.C.] ÷ R.B. a kilos ↓ ↓ 70.3 100] ÷

estática en Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2

130 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

= 71.17

= 8.4

OPERACIÓN DE POZOS DE BOMBEO NEUMÁTICO

La R.G.A. de un pozo se obtiene de la siguiente manera: Se divide la producción de gas m3/día entre la producción m3/día de aceite limpio. Ejemplo: 620 m3/día gas 12 m3/día aceite limpio R.G.A. = 620 ÷ 12 = 51.6 m3 de gas por cada uno de aceite R.G.A. = 51.6 m3 de gas por cada uno de aceite

131 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

EVALUACIÓN

EVALUACIÓN INSTRUCCIONES: Complemente usted la siguiente pregunta: 1.- El método del sistema del bombeo neumático se clasifica en: Flujo intermitente y ______________. 2.- En el flujo intermitente se requiere de una inyección de gas de manera ______________. 3.- El sistema de B.N. consta de fuente de gas a alta presión, ________________, un sistema de control de gas superficial y ______________________________ . 4.- La inducción de un pozo se efectúa cuando: ________________. 5.- El pozo puede ser inducido a presa metálica o ___________________. 6.- Cuando el pozo es inducido a la batería debe ser a _________. INSTRUCCIONES: CONTESTE BREVEMENTE LO QUE SE LE PIDE: 1.- ¿Qué es la presión de contrapresión? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 2.- ¿Qué es la presión de línea? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 3.- ¿Qué es inducir un pozo? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 4.- ¿Qué es definir un pozo de bombeo neumático? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 5.- ¿Para qué sirve el registro ecómetro? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 133 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EVALUACIÓN

6.- Mencione 2 motivos por los cuales un pozo se represiona _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 7.- ¿Qué es baja presión de línea? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 8.- Mencione las anomalías más frecuentes en un pozo operado por bombeo neumático _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 9.- En el trineo de inyección de gas mencione los puntos más importantes que se deben de revisar. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 10.- En el árbol de válvulas ¿Cuáles son los puntos más importantes que deben de revisarse? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 11.- ¿Qué es un registro de ecómetro y cuál es la finalidad? _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 12.- Mencione las dos clases de la toma de registro de ecómetro. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 13.- En gráfica describa qué es lectura de presión estática _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 14.- En gráfica describa qué es la lectura de presión diferencial _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 15.- Describa brevemente la forma de regular o ajustar el volumen de gas inyectado al pozo. _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 134 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EVALUACIÓN

INSTRUCCIÓN: Escriba en el paréntesis el número del mecanismo según al equipo que pertenezca. Equipo Superficial 1.-

Válvula maestra

2.-

Empacador

3.-

Interruptor

4.-

Válvula Impamex SVI-II

5.-

Válvula motora

6.-

Tubería de producción

7.-

Válvula de aguja

8.-

Camisa deslizable

9.-

Aparato registrador

Equipo Subsuperficial

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

10.- Válvula de pie 11.- Fitting 12.- Niple campana 13.- Trineo 14.- A.B.N. 15.- Válvula de flote 16.- Tubería de revestimiento

135 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

GLOSARIO

GLOSARIO

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

GLOSARIO

B.N. A.B.N. R.G.A. T.R.P. T.F. Permeabilidad

= = = = = =

Diablo

=

Tanque

=

Piloto

=

Pilón Bitácora Piloto

= = =

A.R.F. Amplitud

= =

Apertura

=

Cierre hermético

=

Agua libre

=

Agua total Ayudante Conexión hembra Conexión macho Check Ecómetro

= = = = = =

Densidad

=

Zona de disparos = Yacimiento

=

Bombeo neumático. Aparejo de bombeo neumático. Relación gas aceite. Terminación y reparación de pozos. Tubería flexible. Facilidad de movimiento de los fluidos en la roca generadora. Émbolo mecánico, mecanismo que se utiliza en la limpieza de ductos. Dispositivo mecánico que se utiliza para almacenar temporalmente los líquidos. Dispositivo que se utiliza para proteger la flama en un quemador. Plomada que se utiliza en la cinta metálica. Libreta de anotaciones, reportes de eventos. Mecanismo que se utiliza para programar la inyección de gas por ciclos. Aparato registrador de flujo. Distancia entre el cierre y la apertura de una válvula operada por gas. Presión de calibración a la cual abre una válvula operante. Presión de calibración cierre total; sin pase de una válvula operada por gas. Es el % de H2O que mecánicamente puede desprenderse de una emulsión. Es el volumen total de agua presente en una emulsión. Tramo de tubo de fierro de diferente longitud y diámetro. Que tiene rosca interior. Que tiene rosca exterior. Válvula de retención. Es un instrumento cuyo principio está basado en la acústica y nos permite determinar la profundidad del líquido en un pozo. Es la relación entre el peso de un volumen dado de un producto y el peso de un volumen igual de agua. Es la vía de comunicación entre el pozo y el yacimiento. Es un cuerpo de roca donde se acumula el hidrocarburo sus características: porosidad, permeabilidad, continuidad. 183 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

GLOSARIO

Viscosidad

=

T.R. T.P. Seno de agua Seno de diesel Sedimento

= = = = =

Relación Gas-aceite Nivel dinámico P.G. de Porcentaje agua Presión de yacimiento Emulsión

=

Es la resistencia que opone un líquido al deslizarse sobre si mismo. Tubería de revestimiento. Tubería de producción. Dejar el pozo lleno de agua en la T.P. Dejar el pozo lleno de diesel por la T.P. Material sólido presente en el aceite crudo. Arenas, tierras, etc. Es la cantidad de gas producido por cada barril de aceite.

= = =

Es el nivel de recuperación por la presión del yacimiento. Producción general. Es la cantidad de agua mezclada con el aceite.

=

L.D. Producción

= =

Es la presión acumulada en el yacimiento en su forma original. Es la mezcla líquida de dos sustancias no miscibles una de las cuales se haya dispersa en la otra en forma de gotas. Agua en el aceite. Línea de descarga. Es la aportación de un yacimiento ya sea por medios naturales o artificiales. Es la intercomunicación mediante pequeños canales (agujeros) en las formaciones. Es aquel que fluye por su propia energía. Fuerza o conjunto de éstas capaces de producir trabajo u otros efectos. Es una pieza con dos diámetros distintos y conexión (rosca) en sus extremos.

=

Permeabilidad de = una formación Pozo fluyente = Potencia = Reducción botella

=

184 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLORACIÓN

BIBLIOGRAFÍA

BIBLIOGRAFÍA Manual de Bombeo Neumático Instituto Mexicano del Petróleo Apuntes de Bombeo Neumático Departamento de Ingeniería de Diseño Petróleos Mexicanos Producción de Pozos 1 Universidad Nacional Autónoma de México Procedimientos de Operación de Ingeniería Petrolera Gerencia de Desarrollo de Campos Petróleos Mexicanos

183 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN