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CONTENIDO

RESUMEN

PRESENTACION

CAPITULO 1

1. TEORIA DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL

1.1 OPERACIONES DE PRODUCCION DE POZOS DE PETROLEO.

1.1.1 PRODUCCION POR FLUJO NATURAL

1.1.2 PRODUCCION POR LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL

1.2 SISTEMAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL.

1.2.1 BOMBEO HIDRAULICO (POWER OIL).

1.2.1.1 Sistemas de suministro de fluido motriz.

1.2.1.1.1 Sistema cerrado (CPF)

1.2.1.1.2 Sistema abierto (OPF)

1.2.1.2 Tipos de bombeo hidráulico.

1.2.1.2.1 Bombeo hidráulico tipo pistón.

1.2.1.2.2 Bombeo hidráulico tipo jet.

1.2.2 BOMBEO NEUMATICO (GAS LIFT).

1.2.2.1 Tipos de bombeo neumático.

1.2.2.1.1 Bombeo neumático por flujo continuo.

1.2.2.1.2 Bombeo neumático por flujo intermitente.

1.2.3 BOMBEO MECANICO.

1.2.3.1 Tipo de unidades de bombeo.

1.2.3.1.1 Balancines API.

1.2.3.1.2 Hidráulicas.

1.2.3.1.3 Rotativos.

1.2.3.1.4 Winche.

1.2.3.1.5 Neumáticas.

1.2.4 BOMBEO DE CAVIDAD PROGRESIVA (PCP).

1.2.5 BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE.

1.2.5.1 Fundamentos hidráulicos generales.

1.2.5.2 Fundamentos eléctricos.

1.2.5.2.1 Voltaje (V).

1.2.5.2.2 Amperaje (I).

1.2.5.2.3 Resistencia (R).

1.2.5.2.4 Ley de Ohm.

1.2.5.2.5 Potencia (P).

1.2.5.2.6 Frecuencia.

1.2.5.2.7 Transformadores.

1.2.5.3 Componentes de un sistema de bombeo electrosumergible.

1.2.5.3.1 Unidad PSI

1.2.5.3.2 Motor

1.2.5.3.3 Sello o protector del motor.

1.2.5.3.4 Intake o separador de gas.

1.2.5.3.5 Bombas

1.2.5.3.6 Cable eléctrico.

1.2.5.3.7 Transformadores.

1.2.5.3.8 Tableros de control.

1.2.5.3.9 Caja de empalmes (Junction box).

1.2.5.4 Ventajas de un sistema de bombeo electrosumergible.

1.2.5.5 Desventajas de un sistema de bombeo electrosumergible.

1.3 CONDICIONES DE LOS POZOS Y LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL RECOMENDADO.

1.4 FACTORES QUE AFECTAN EL COSTO DEL LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL.

CAPITULO II

2 PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE

2.1 INTRODUCCION

2.2 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

2.2.1 DATOS BASICOS

2.2.2 CAPACIDAD DE PRODUCCION

2.2.2.1 Indice de productividad.

2.2.2.2 Indice de Productividad Constante

2.2.2.3 Indice de Productividad Variable

2.2.2.4 Método de Vogel

2.2.2.5 Método de Standing.(Extensión del trabajo de Vogel)

2.2.2.6 Método de Fetkovich

2.2.3 CALCULOS DE GAS

2.2.3.1 Relación Solución Gas/Petróleo

2.2.3.2 Factor volumétrico del petróleo

2.2.3.3 Factor volumétrico del gas.

2.2.4 VOLUMEN TOTAL DE LOS FLUIDOS

2.2.5 ALTURA DINAMICA TOTAL

2.2.5.1 Profundidad de asentamiento de la bomba

2.2.5.2 Pérdida por fricción en la tubería

2.2.6 TIPO DE BOMBA

2.2.7 TAMAÑO OPTIMO DE LOS COMPONENTES

2.2.7.1 Selección Bomba

2.2.7.2 Selección del Motor

2.2.7.3 Selección del protector o sección sellante.

2.2.8 CABLE ELECTRICO

2.2.9 ACCESORIOS Y EQUIPO OPCIONAL

2.2.9.1 Accesorios de fondo de pozo

2.2.9.1.1 Cable plano extensión del motor

2.2.9.1.2 Guardacable plano

2.2.9.1.3 Bandas de cable

2.2.9.1.4 Válvula de retención, válvula de drenado

2.2.9.2 Transformadores monofásicos y trifásicos

2.2.9.3 Cable de superficie

2.2.9.4 Cabezales del pozo y accesorios

2.2.9.5 Equipos de servicio y opcionales

2.2.9.5.1 Equipo de servicio

2.2.9.5.2 Equipo opcional

2.2.10 EL SISTEMA DE BOMBEO DE VELOCIDAD VARIABLE

2.3 EJEMPLO DE DISEÑO MANUAL DE UN SISTEMA DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE

CAPITULO III

3 DESARROLLO DEL MODELO COMPUTARIZADO

3.1 CORRELACIONES NUMERICAS P.V.T.

3.1.1 RELACION SOLUCION GAS/PETROLEO.

3.1.1.1 Correlación de Standing, M.B.

3.1.1.2 Correlación de Lasater, J.A.

3.1.1.3 Correlación de Vázquez, M. E. Y Beggs, H.D.

3.1.1.4 Correlación de Glaso, O.

3.1.1.5 Correlación de la Total, C.F.P.

3.1.1.6 Correlación de Al-Marhoun, M.A.

3.1.1.7 Correlación de Dokla, M.E.Y Osman, M.E

3.1.1.8 Correlación de Petrosky, G.E., Jr. Y Farshad, F.F.

3.1.1.9 Correlación de Kartoatmodjo, T. Y Schmidt, Z.

3.1.2 COMPRESIBILIDAD DEL PETROLEO

3.1.2.1 Correlación de Vásquez, M.E. y Beggs, H.D.

3.1.2.2 Correlación de Petrosky, G.E., Jr. y Farshad, F.F.

3.1.2.3 Correlación de Kartoatmodjo, t. Y Schmidt, Z.

3.1.2.4 Correlación de McCain, W.D., Jr., Rollins, J.B. y Villena-Lanzi, A.J.

3.1.3 COMPRESIBILIDAD DEL AGUA

3.1.3.1 Correlación de Dorson, C.R y Standing, M.B.

3.1.4 FACTOR VOLUMETRICO DEL AGUA, BW

3.1.4.1 Correlación de McCain, W.D., Jr.

3.1.4.2 Correlación de McCoy, R.L.

3.1.5 FACTOR DE COMPRESIBILIDAD DEL GAS.

3.1.5.1 Correlación gráfica de Standing, M.B. y Katz, D.L.

3.1.5.2 Correlación de Sarem, A.M.

3.1.5.3 Correlación de Papay.

3.1.5.4 Correlación de Hall, K.R. y Yarborough, L.

3.1.5.5 Correlación de Brill, J.P. y Beggs, H.D.

3.1.5.6 Correlación de Dranchuk, P.M., Purvis, R.A. y Robinson, D.B.

3.1.5.7 Correlación de Dranchuk, P.M. y Abou-Kassem, J.H.

3.1.5.8 Correlación de Gopal, V.N.

3.1.6 VISCOSIDAD DEL CRUDO.

3.1.6.1 Correlación de Beal, C.

3.1.6.2 Correlación de Beggs, H. D. Y Robinson J. R.

3.1.6.3 Correlación de Glaso, O.

3.1.6.4 Correlación de Egbogad, E.O.:

3.1.6.5 Correlación de Kartoatmodjo, T., y Schmidt, Z.:

3.1.6.6 Correlación de Chew, J.N. y Connally, C. A., Jr.:

3.1.6.7 Correlación de Beggs, H.D. y Robinson, J.R.:

3.1.6.8 Correlación de Kartoatmodjo, T., y Schmidt, Z.:

3.1.6.9 Correlación de Beal, C.

3.1.6.10 Correlación de Vázquez, M. E., y Beggs, H.D.:

3.1.6.11 Correlación de Kartoatmodjo, T., y Schmidt, Z.:

3.1.7 FACTOR VOLUMETRICO DEL PETROLEO.

3.1.7.1 Correlación de Standing, M.B.

3.1.7.2 Correlación de Vázquez, M.E. y Beggs, H.D. :

3.1.7.3 Correlación de Glaso, O.:

3.1.7.4 Correlación de la TOTAL, C.F.P.:

3.1.7.5 Correlación de Al-Marhoun, M.A.:

3.1.7.6 Correlación de Dokla, M.E. y Osman, M.E.

3.1.7.7 Correlación de Petrosky, G.E., Jr., y Farshad, F.F.

3.1.7.8 Correlación de Kartoatmodjo, T., y Schmidt, Z.

3.1.8 FACTOR VOLUMETRICO DEL GAS

3.2 PERDIDA POR FRICCION EN LA TUBERIA

3.3 COEFICIENTES DE LAS BOMBAS

3.4 CONCEPTOS BASICOS DE PROGRAMACION

3.4.1 Microsoft Visual Basic 6.0

3.4.1.1 Ediciones de Visual Basic

3.4.1.2 Microsoft Help Workshop.

3.4.2 Microsoft Access 97

3.4.2.1 Bases de datos: Qué son y cómo funcionan.

3.4.2.1.1 SELECT

3.4.2.1.2 FROM

3.4.2.1.3 WHERE

3.5 UTILIZACION DEL SISTEMA ELECTROPUMP.

3.5.1 DESCRIPCION DEL SISTEMA.

3.5.2 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA

3.5.3 UTILIZACION DEL SISTEMA.

3.5.4 SUSTENTO TEORICO DEL SISTEMA.

3.5.4.1 Dada la profundidad de asentamiento de la bomba.

3.5.4.2 Dada la presión de entrada de la bomba (PIP).

CAPITULO IV

4 APLICACION DEL DISEÑO COMPUTARIZADO

CAPITULO V

5 AnAlisis de resultados

CAPITULO VI

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

7 BIBLIOGRAFIA

 

INDICE DE FIGURAS

Figura 1-1: Producción a flujo natural

  • Figura 1-2: Funcionamiento del sistema de levantamiento artificial por gas lift.

    Figura 1-3: Sistema de bombeo mecánico.

    Figura 1-4: Sistema de bombeo convencional.

    Figura 1-5: Sistema de bombeo unitorque.

    Figura 1-6: Sistema de bombeo balanceado por aire.

    Figura 1-7: Sistema de protectores del motor.

    Figura 1-8: Separador de gas de flujo inverso.

    Figura 1-9: Separadores dinámicos.

    Figura 1-10: Curva de comportamiento de la bomba

    Figura 1-11: Tablero de control

    Figura 1-12: Componentes del sistema de bombeo electrosumergible.

    Figura 2-1: Indice de productividad constante.

    Figura 2-2: Comportamiento típico de un yacimiento con empuje de agua para bajas tasas de producción.

    Figura 2-3: Indice de productividad variable.

    Figura 2-4: Comportamiento típico de un yacimiento con empuje de gas en solución.

    Figura 2-5: Comportamiento típico de un yacimiento con empuje por capa de gas.

    Figura 2-6: Gráfico solución gas – petróleo.

    Figura 2-7. Monograma de Standing para determinar Rs

    Figura 2-8. Monograma de Standing para determinar Bo

    Figura 2-9: Altura dinámica total

    Figura 2-10: Gráfico usado para calcular las pérdidas por fricción

    Figura 2-11: Cable redondo bajo carga de compresión

    Figura 2-12: Cable plano bajo carga de compresión

    Figura 2-13. Pérdida de voltaje en el cable.

  • INDICE DE TABLAS

    Tabla 1-1: Nomenclatura del tipo de motor.

  • Tabla 1-2: Diferentes voltajes para una misma potencia en el motor.

    Tabla 1-3:Eficiencias para los separadores de gas.

    Tabla 1-4: Rango de flujo para los separadores de gas.

    Tabla 1-5:Potencia a 60 Hz para los separadores.

    Tabla 3-1: Rango de datos para la correlación de Standing, M.B1.

    Tabla 3-2: Rango de datos para la correlación de Lasater, J.A.

    Tabla 3-3: Valores de las constantes de la correlación de Vázquez y Beggs.

    Tabla 3-4: Rango de datos para la correlación de Vázquez y Beggs.

    Tabla 3-5. Rango de datos para la correlación de Glaso, O.

    Tabla 3-6. Valores de las constantes C1, C2, C3, C4 de la correlación Total CFP

    Tabla 3-7: Rango de datos para la correlación de Al-Marhoun, M.A.

    Tabla 3-8: Rango de datos para la correlación de Dokla, M.E.y Osman, M.E.

    Tabla 3-9: Rango de datos para la correlación de Petrosky, G.E., Jr. y Farshad, F.F.

    Tabla 3-10: Rango de datos para la correlación de Kartoatmodjo, T. y Schmidt, Z.

    Tabla 3-11: Rango de datos para la correlación de Vásquez, M.E. y Beggs, H.D.

    Tabla 3-12: Rango de datos para la correlación de Petrosky, G.E., Jr. y Farshad, F.F.

    Tabla 3-13: Rango de datos para la correlación de Kartoatmodjo, t. Y Schmidt, Z.

    Tabla 3-14. Rango de datos para la correlación de Kartoatmodjo, t. Y Schmidt, Z.

    Tabla 3-15: Ecuaciones utilizadas por Gopal

  •  

    RESUMEN

    En el capítulo I, se realiza una revisión completa de la teoría de todos los tipos de Levantamiento Artificial, poniendo énfasis en el bombeo electrosumergible. En el siguiente capítulo, se describe el procedimiento de diseño del sistema de bombeo electrosumergible, este procedimiento manual se lo aplica a un pozo del Oriente Ecuatoriano. En el capítulo III, se revisa en forma detallada las correlaciones numéricas PVT, pérdidas de fricción en tuberías, coeficientes de las bombas, conceptos de programación, todo esto nos ayudará para la construcción de las bases de datos, archivos de ayuda, y de todos los elementos del sistema de bombeo electrosumergible, también se explica paso a paso la utilización sistema ELECTROPUMP. En el capítulo IV, se aplica el sistema a pozos del Oriente Ecuatoriano. En el capítulo V, se realizó un análisis de todos los resultados obtenidos, con el sistema ELECTROPUMP, mediante el diseño manual aplicado en el capítulo II, y comparamos los resultados con los que se encuentran instalados en los pozos. En el capítulo VI, se determinan conclusiones y recomendaciones como resultados del análisis de todo lo anteriormente expuesto.

     

    PRESENTACION

    Sabiendo que en el país una gran parte del presupuesto del Estado depende de la explotación y utilización del petróleo, al desarrollar la presente tesis, es nuestro deseo aportar en el área de Levantamiento Artificial, que es sin lugar a dudas una las etapas más importantes y esenciales en la vida de un yacimiento.

    La declinación en la producción de un pozo se produce paulatinamente, es decir, la recuperación de petróleo disminuye, las bombas electrosumergibles se han constituido en el sistema de Levantamiento Artificial más usado en los últimos tiempos en Petroproducción y otras compañías operadoras. La elaboración del modelo computarizado esta orientado a optimizar el tiempo en que el Ingeniero en Petróleos se tarda en realizar los cálculos y la selección de cada uno de los elementos de un sistema de bombeo electrosumergible mediante la construcción de bases de datos, archivos de ayuda, correlaciones y los algoritmos necesarios para codificar el programa, a partir de datos del pozo como: diámetro del casing, tubing, intervalo de punzonamiento, etc, datos de producción como: Pwf, Pwh, Bsw, fuente de energía, Gor, Api, etc. Este programa será desarrollado en Microsoft Visual Basic 6.0, Microsoft Access, Microsoft Help Workshop, herramientas poderosas para crear aplicaciones en Windows.

    Visual Basic 6.0 es un sistema de desarrollo diseñado especialmente para crear aplicaciones gráficas de una forma rápida y sencilla. Incluye una utilidad para diseños gráficos y lenguaje de alto nivel.

    Una de las ventajas de Visual Basic 6.0, es su entorno gráfico que basado en ventanas presenta al usuario en forma de objetos, la mayoría de las operaciones que se deseen realizar bajo un sistema operativo, evitando así tener que recordar ordenes y opciones que en muchos casos nos conducen a errores. En este entorno gráfico simplemente el usuario selecciona la utilidad correspondiente a la tarea que desea ejecutar, el resto del trabajo lo hace el sistema.

    Por todo lo anteriormente expuesto estamos seguros que el desarrollo del sistema Electropump, será una herramienta poderosa de ayuda para el diseño del sistema de bombeo electrosumergible, y brindará muchas facilidades al Ingeniero en Petróleos, tanto en el ingreso de datos como en la interpretación de los mismos, esto será una ventaja en ahorro de tiempo y por consiguiente de dinero; con esto se persigue mejorar la eficiencia en la aplicación de Levantamiento Artificial.

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