Sistema mejorado de suministro de aceite/agua

16.12.2022
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Cuando se abre por primera vez un pozo en un campo petrolero, generalmente hay suficiente presión y volumen para que el petróleo, el gas y el agua lleguen a la superficie. Sin embargo, con el tiempo, ese impulso inicial se reduce y se deben aplicar métodos de levantamiento artificial para empujar literalmente esos recursos a la superficie.
Sistema mejorado de suministro de aceite/agua

(Fuente de la imagen: NETZSCH Pumps North America, LCC)

Los métodos de levantamiento artificial más utilizados incluyen bombas de cavidad progresiva (PCP), levantamiento de varillas, levantamiento de émbolo, levantamiento de gas, levantamiento hidráulico y bombas eléctricas sumergibles (ESP). Cada uno tiene fortalezas particulares para aplicaciones específicas.

Los métodos de bombeo convencionales demuestran ser poco fiables
NETZSCH, en asociación con DXP, inició una conversación con un productor de petróleo del medio oeste que empleaba el método de levantamiento artificial por gas. El productor acababa de construir un sitio de pozo de plataforma múltiple (3) que había diseñado con el método de levantamiento artificial por levantamiento artificial por gas.

En este sistema, se inyecta gas a alta presión en el pozo, lo que empuja los fluidos hacia la superficie. Luego, cada pozo alimenta el gas y los fluidos a un separador horizontal dedicado de dos fases, que divide la mayor parte del gas de los fluidos del pozo. Luego, el gas se dirige de regreso al compresor para ser reinyectado en el pozo.

Los líquidos y el gas residual (no separados en la fase inicial) se envían a un separador vertical de dos fases para un procesamiento adicional. El gas residual sube a la parte superior del separador y se retroalimenta al compresor. Luego, los fluidos que consisten en petróleo, agua y algunos sólidos se introducen en el sistema de bombeo para ser transportados a través de tuberías a una instalación de procesamiento central (CPF) donde el petróleo ahora se separa del agua. El CPF está aproximadamente a 15 millas del sitio del pozo.

Tecnología convencional
Hasta la fecha, el método más común para mover los fluidos al CPF ha sido el uso de bombas centrífugas. Sin embargo, en este caso se encuentran varios problemas al utilizar la tecnología centrífuga:

  • Incapacidad para manejar las presiones variables de succión y descarga y mantener tasas de flujo constantes.
  • Incapacidad para manejar las fluctuaciones de viscosidad y mantener tasas de flujo constantes.
  • Incapacidad para manejar sólidos que pueden estar presentes en los fluidos sin un desgaste extremo.

Las bombas centrífugas no pueden mantener flujos constantes cuando las presiones de succión varían. Este también es el caso cuando las presiones de descarga fluctúan. Para proporcionar caudales constantes, se deben usar válvulas de control y otra instrumentación para garantizar que la bomba centrífuga funcione en su punto de mejor eficiencia (BEP). Si no, los flujos caen reduciendo sustancialmente la producción.

Las fluctuaciones de viscosidad son un desafío para las bombas centrífugas porque la salida de flujo se ve afectada. Por ejemplo, a medida que aumenta la viscosidad, el caudal de una bomba centrífuga comenzará a disminuir rápidamente y las tasas de producción se reducirán.

La rotación del impulsor de alta velocidad de las bombas centrífugas no puede manejar sólidos o abrasivos sin un desgaste acelerado. Debido a las altas velocidades (3600 RPM), los sólidos y los abrasivos pueden provocar un rápido desgaste de los impulsores, lo que reduce la producción y eleva los costos de mantenimiento.

Las bombas de cavidad progresiva NEMO abordan cada problema
Las bombas NETZSCH NEMO PC pueden manejar las fluctuaciones en las presiones de succión y descarga mientras mantienen una tasa de flujo constante. Las variaciones en la viscosidad del fluido bombeado no afectan las tasas de flujo, lo que permite que la producción continúe en los niveles más altos requeridos. Las velocidades de la bomba están controladas por VFD para cumplir con las tasas de flujo de producción. Las bombas PC pueden satisfacer las demandas de presión en un amplio rango de velocidades.

Las bombas NETZSCH NEMO PC pueden manejar sólidos y abrasivos que podrían estar presentes en el fluido con muy poco desgaste. Esto se debe a que hay poca fuga interna (deslizamiento) dentro de los elementos de bombeo que es el resultado del ajuste de compresión del tamaño adecuado entre el rotor y el estator.

Para cumplir con las condiciones de aplicación provistas por el productor (7500 bpd / 51 m3/h por bomba, presiones de succión de hasta 250 psi / 1,7 bar, presión diferencial de 500 psi / 3,4 bar), los ingenieros de NETZSCH seleccionaron el modelo de bomba NEMO NM076SY. Dado que se requería una capacidad total de hasta 30 000 bpd/204 m³/h de los tres pozos, NETZSCH recomendó el uso de cuatro bombas. La bomba NETZSCH NEMO se suministró con materiales SAE 316SS y un estator NEMOLAST S459/S91.

Una de las cosas que distingue a NETZSCH de otros fabricantes de bombas de cavidad progresiva es la capacidad de ofrecer muchas opciones diferentes de juntas universales para cumplir con las exigentes aplicaciones de bombeo. En este caso, los ingenieros de NETZSCH recomendaron la junta tipo Z. La junta de pivote de sello doble Z se usa cuando los flujos y las presiones son altos y cuando el par y las cargas axiales están en su punto más alto. Esta junta está llena de aceite y sellada herméticamente con dos sellos independientes, resistentes y compatibles tanto con el lubricante como con el fluido bombeado. Está diseñado para un funcionamiento continuo y pesado bajo las cargas más altas.

La junta también tiene un diseño especial con un sello balanceado. El sello equilibrado se conoce como ecualizador. El ecualizador es un pistón deslizante que se asienta en la varilla de acoplamiento del tubo y aplica presión sobre el aceite de lubricación al mismo ritmo que se presuriza el sello desde el exterior. Este diseño de sello balanceado es capaz de manejar presiones de succión de hasta 1,000 psi / 69 bar.

NETZSCH, en asociación con DXP, suministró un patín completo de vigas en I para trabajo pesado, que consta de la bomba, el motor, la caja de engranajes, los manómetros y sensores de presión y las válvulas. Las cuatro bombas se instalaron y anclaron para un funcionamiento sin problemas. Los ingenieros de DXP y NETZSCH estuvieron presentes para garantizar una puesta en marcha sin problemas y han estado en operación diaria desde entonces.

El productor está muy satisfecho con el rendimiento de las bombas NETZSCH y el servicio y soporte de la asociación NETZSCH/DXP. Se han comprado más unidades y se están planificando bombas NETZSCH en pozos futuros para transportar la mezcla de agua/petróleo producida a las instalaciones centrales de procesamiento.

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