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Diseño, selección y optimización del sistema de Bombeo por Cavidades progresivas (PCP) PDF Print E-mail

Instructor: Ing. Marcelo Hirschfeldt

Oilproduction C&T

INTRODUCCION

El principio de Bombeo por Cavidades Progresivas (PCP- Progressing Cavity Pump) fue conceptuado hace más de 80 años por René Moineau, pero en los últimos 25 años ha comenzado a ser utilizado como una alternativa válida como sistema de levantamiento artificial.

Esta situación, sumada al balance entre ventajas y desventajas de un sistema que crece día a día en su aplicación, requiere de conocer distintos aspectos para poder seleccionar la mejor aplicación para nuestros pozos y así elegir la mejor combinación entre elementos de subsuelo y condiciones de operación.

Durante este curso se revisarán todos los conceptos teóricos y prácticos que hacen al principio de funcionamiento del bombeo de cavidades progresivas (PCP). Se contemplarán todos los aspectos operativos tanto para el operador como para las empresas que brindan servicios de provisión e instalación de equipos. Así mismo se analizará la criticidad de sus componentes para poder maximizar así la vida del sistema.

Se acompañará cada clase con videos, fotografías, animaciones y piezas físicas (partes de los componentes) para lograr un mejor entendimiento de los conceptos transmitidos.

OBJETIVOS

  • Conocer aspectos de reservorios que ayuden a comprender las necesidades de una óptima selección y operación de un sistema PCP.
  • Conocer el principio de funcionamiento del bombeo de cavidades progresivas.
  • Identificar cada componente del sistema PCP, así como sus características, funciones y especificaciones.
  • Diseñar y analizar sistemas PCP en forma manual y utilizando programa de computación
  • Aprender acerca de las mejores prácticas de operación, Instalación de equipos, seguimiento y optimización del sistema.
  • Conocer acerca del uso de equipos en condiciones especiales: fluidos viscosos, gas, fluidos abrasivos, altas temperaturas
  • Adquirir herramientas que hagan a la identificación de fallas y a la maximización de la vida de un equipo.
  • Comparar con otros sistemas de levantamiento Artificial y conocer los rangos de aplicación del sistema PCP.
  • Adquirir herramientas que ayuden a la comparación y selección de productos y servicios.

TEMARIO GENERAL

Well Performance y Análisis Nodal ™ .Sistemas de producción. Los elementos básicos del sistema de producción. Perfil de presión en un sistema de producción. Definiciones de Reservorios: Permeabilidad (ley de darcy). Espesor útil. Radio de drenaje (re). Presión promedio de Reservorio (pr). Presión dinámica de fondo (Pwf). Diferencial de Presión (Drowdown pressure). Inflow performanace. Conceptos de Análisis Nodal™ y su importancia en el diseño de sistemas de levantamiento artificial.

Introducción al sistema PCP. Introducción al Sistema PCP. Importancia y breve historia de los sistemas de levantamiento artificial. Reseña histórica del sistema PCP. Descripción general del sistema y cada uno de sus componentes.

Principios Fundamentales. Fundamentos básicos. Principios teóricos. Primera y segunda condición. Descripción de la bomba. Geometría, Relación de lóbulos y Dimensiones. Determinación del volumen de la cavidad y desplazamiento. Interferencia. Requerimientos de potencia y torque.

Elastómeros utilizados en PCP. Proceso de fabricación de elastómeros. Propiedades de los elastómeros (dureza, resistencia a la abrasión y desgarre, resistencia al calor, fatiga, elasticidad, resistencia a los fluidos producidos, resistencia a tensión, resiliencia,  y la elongación). Clasificación de elastómeros utilizados en PCP. Criterios para la selección de elastómeros. Normas que rigen los ensayos de elastómeros.

Estatores y Rotores. Características y Nomenclaturas utilizadas. Proceso de fabricación de un estator y un rotor. Dimensiones. Control de calidad. Mediciones de dimensiones, dureza de elastómero y espesor de cromo en rotores. Clasificación de bombas. Bombas tubulares. Bombas insertables. De paredes continuas. Bombas multilobulares. “Charge Pumps” para manejo de arena (bombas PCP en tandem: precarga y levantamiento).

Varillas de bombeo y accesorios de subsuelo. Varillas API y No API (Continuas, Barras Huecas, Conexiones Premium, Alta resistencia). Dimensiones y propiedades mecánicas. Concepto de fatiga y solicitud de esfuerzos. Prevención de desgaste (Tubing y Varillas). Centralizadores. Rotadores de tubing. Análisis de fallas en varillas y tubings. Anclas de torque dinámica.

Sistemas de accionamiento. Cabezales de accionamiento vertical de eje hueco, Angulares,  vertical de eje Macizo, motoreductores e Hidráulicos. Sistema de Transmisión. Sistemas de Frenos mecánicos, hidráulicos y centrífugos (control de back-spin). Motores y sistemas de control (Tableros y Variadores de frecuencia)

Ensayo de equipos, procesos de inspección y análisis de fallas. Capacidad de levantamiento. Eficiencia volumétrica en función de la interferencia, etapas y tipos de fluidos. Prácticas recomendadas para el ensayo en banco. Evaluación de interferencias rotor-estator. Sistemas de inspección y re-utilización de equipos. Identificación y análisis de fallas en estatores (Histeresis, Desgaste, Incompatibilidad con fluidos, Descompresión explosiva, Abrasión, Falta de fluido, fabricación), rotores y cabezales. Control de calidad de equipos y proveedores.

Diseño de una instalación de PCP. Propiedades de los fluidos producidos. Introducción al diseño de una instalación. Datos requeridos. Condiciones de bombeo. Flujo en tubing de producción. Presiones. Carga Axial, torque y esfuerzos combinados actuantes. Desgaste entre tubings y varillas. Selección de equipos de superficie. Cabezales de accionamiento. Análisis de los límites mecánicos del sistema PCP. Evaluación de eficiencia energética. Consideraciones para el diseño en condiciones especiales (pozos desviados, petróleos pesados, arena, gas, altos cortes de agua)

Instalación de un equipo, operación y consideraciones de seguridad. Instalación de un equipamiento de fondo y superficie. Cálculo de estiramiento en varillas. Montaje de un cabezal. Operación de un equipo PCP. Parámetros de control y monitoreo. Explicación de los mecanismos de fallas en estatores y rotores. Consideraciones de seguridad para la operación y montaje de equipos.

Seguimiento, control y automatización. Rutinas de seguimiento y mantenimiento. Utilización de variadores de velocidad (VSD). Criterios de programación para proteger equipos y optimizar la producción. Sensores de presión y temperatura de fondo. Lazos de control integrando VSD y sensores de fondo. Optimización del sistema analizando variables de superficie.

Equipos especiales y nuevas tecnologías. Bombas con estatores de espesor constantes (even wall). Ventajas y desventajas de bombas multilobulares. Bombas metal-metal para aplicaciones de alta temperatura. Equipos de subsuelo para altas temperaturas. Equipos ESPCP. Aplicaciones para crudos pesados. Gas well deliquification. Aplicaciones para flujo multifásico.

PERFIL DE LOS PARTICIPANTES

  • Ingenieros, técnicos, supervisores de campo y otros especialistas de empresas operadoras de campos hidrocarburíferos y de empresas de servicios, que participen en la selección, diseño, instalación y operación del sistema PCP.
  • Todo aquel profesional que necesite herramientas para poder maximizar la productividad de reservorios explotados con sistemas PCP.

METODOLOGÍA Y RECURSOS

  • El curso se presentará en cinco sesiones diarias de 8 horas cada una (Total: 40 horas)
  • Las sesiones de estudio son teórico-practica, por lo que se requiere que cada participante disponga de un computador portátil con Microsoft Office para realizar ejercicios en planillas de cálculo.
  • Se dispondrá de materiales y piezas de bombas para favorecer el proceso de aprendizaje.

COMPLEMENTO

Se entregará un CD con información bibliográfica, catálogos de productos, papers y material multimedia.