Bombeo hidraulico

CAPÍTULO 4 BOMBEO HIDRÁULICO TIPO JET (A CHORRO)
4.1. GENERALIDADES El bombeo subsuperficial jet (a chorro) es un sistema especial de bombeo hidráulico, a diferencia del tipo pistón, no ocupa partes móviles, y su acción de bombeo se realiza por medio de transferencia de energía entre el fluido motriz y los fluidos producidos. Un ejemplo típico de una bomba subsuperficial tipo chorro se muestraen la Fig. 4.1. El fluido motriz entra por la parte superior de la bomba y pasa a través de la tobera, donde su presión total es convertida a una carga por velocidad. La tobera descarga un chorro en la cámara de entrada de los fluidos del pozo, la cual tiene comunicación con la formación. En la cámara de mezclado cuyo diámetro es mayor al de la tobera, se mezclan los fluidos producidos y el fluidomotriz. Al mismo tiempo que se efectúa la mezcla, el fluido motriz pierde energía que es ganada por los fluidos del pozo. Después, la mezcla pasa al difusor, que es la última sección de trabajo, en donde la energía que en su mayor parte es conservada en forma de carga por velocidad se convierte en carga por presión estática; cuando esta presión es mayor que la ejercida por la columna de fluidos enel espacio anular, se establece el flujo hacia la superficie. Las ventajas de este sistema de bombeo son numerosas. Principalmente la carencia de partes móviles que permite manejar fluidos de cualquier calidad, tanto motriz como producido. Otra ventaja se tiene en lo compacto de la sección de trabajo compuesta por la tobera, la entrada a la cámara de mezclado y el difusor, esto facilita suinstalación, además permite al bombeo hidráulico adaptarse casi a cualquier profundidad en el pozo. Frecuentemente se pueden obtener tasas más grandes que con un bombeo hidráulico convencional con el mismo diámetro de tubería. Existen dos características que limitan a este tipo de bombeo, primeramente se necesita una presión de succión relativamente alta para evitar la cavitación y como segundadesventaja la eficiencia mecánica es baja; normalmente requiere de una potencia de entrada mayor que la de una bomba hidráulica, tipo pistón. Sin embargo, se ha incrementado su empleo para pozos de grandes tasas (10000 bl/día) y fluidos contaminados.

4.2. TIPOS DE BOMBAS JET Las bombas subsuperficiales tipo chorro que se usan en el campo petrolero son generalmente presentadas por Kobe, National,Guiberson y por Fluid Packed Pumps. El diseño básico de estos fabricantes es muy similar, la principal diferencia es la forma en que los fluidos son circulados dentro y fuera de la sección de trabajo. 4-1

La Fig. 4.1 ilustra una bomba “libre” marca Kobe, tipo A, con descarga en el espacio anular y anclada en la tubería de revestimiento. El diseño A, se refiere a un concepto relacionado a latrayectoria del fluido motriz y al de producción que se encuentran en la bomba. La Fig. 4.2 muestra una bomba “libre”, tipo B, colocada en el fondo del pozo y con descarga en el espacio anular. La succión del fluido en esta bomba, se lleva a cabo a través de un mecanismo colocado en la entrada de la cámara, permitiendo usar cámaras de mezclado y toberas grandes, para obtener así una alta tasa deproducción. La Fig. 4.3 muestra bombas de fluidos colocadas en la TR con un tipo de ensamble semejante al usado para cuando la bomba se encuentra en el fondo del pozo. Una característica del bombeo hidráulico tipo chorro, es que por lo general el diseño de la tobera está dirigido hacia abajo y los conductos de succión tienen dirección para un flujo inverso, es decir, el flujo no es solamente en un solosentido.

4.3. TEORÍA DE LAS BOMBAS JET 4.3.1. Antecedentes. El uso de agua por primera vez en el bombeo hidráulico a chorro se le acreditó a James Thomson en el año 1852 en Inglaterra. J. M. Rankine desarrolló la teoría del bombeo jet en 1870. Posteriormente fueron elaborados trabajos teóricos por diferentes investigadores incluyendo notablemente a Lorenz (1910). Gosline y O’Brien desarrollaron...