Bombeo hidraulico

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  • Publicado : 25 de agosto de 2012
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1. Introducción

En la producción de un yacimiento no siempre se obtienen las tasas de flujo deseadas. A raíz de esto, a medida que se desarrolla el campo se piensa en usar sistemas de levantamiento artificial que nos permitan obtener tasas de flujo óptimas para hacer rentables las operaciones, teniendo en cuenta las características del yacimiento y del fluido que se quiere producir.

ElBombeo Hidráulico es un SLA que consta de una bomba que transforma la energía aplicada desde superficie a través de un fluido motriz a alta presión en energía potencial que se transmite al fondo del pozo, permitiendo así que los fluidos fluyan desde el fondo hasta superficie.

Uno de los métodos de levantamiento artificial más utilizados últimamente en la industria es el bombeo hidráulico, el cualconsta de una bomba que transforma la energía del fluido en energía potencial o presión en los fluidos producidos. Gracias a que se basa en principios sencillos ha sido más fácil su optimización para el desarrollo de la producción en un campo.

La forma más común de bombeo hidráulico consta de un conjunto de pistones acoplados, uno impulsado por el fluido de energía y la otra de bombeo delos fluidos. Otra forma de bomba hidráulica que se ha vuelto más popular es la bomba de tipo jet, que convierte la energía de fluidos a presión de un chorro de alta velocidad que se mezcla directamente con los fluidos del pozo.

En este trabajo analizaremos cuales principios físicos rigen el comportamiento de las bombas, sus diseños, estudiaremos los equipos y especificaciones de los mismosy su evaluación económica, para poder obtener una visión completa acerca la factibilidad del uso de dichas bombas en los diferentes campos en producción.

2. Definición del principio físico.

Es uno de los métodos más sencillos de SLA, está compuesto por una bomba Jet tipo Venturi, la cual consta de una boquilla, una garganta y un difusor, el procedimiento se concentra en bombear unfluido a altas presiones a través de la boquilla, lo cual causa un diferencial de presión y un aumento de la velocidad, posteriormente el fluido pasa por la garganta y luego por el difusor punto en el cual se mezcla con el fluido producido por la formación produciéndose un aumento de la presión.

Figura 1: Componentes de una Bomba Hidráulica tipo Jet.

El ciclo comienza cuando el fluido motrizes bombeado hacia la boquilla, cuando esta atraviesa la garganta de la bomba a alta presión este se convierte en un chorro de alta velocidad, luego el chorro sale de la boquilla y el difusor lo conduce hacia el fluido de producción en donde se mezclan. Cuando los dos fluidos están mezclados en la sección de la garganta de la bomba se produce una transferencia de impulso entre los dos fluidos, locual causa que esta mezcla sea transportada hacia superficie. En el paso del fluido por el difusor hay una disminución de la velocidad, la presión aumenta para inducir el levantamiento hacia superficie.

3. MODELAMIENTO MATEMÁTICO DEL PRINCIPIO FÍSICO
BOMBEO HIDRÁULICO TIPO JET
Los fabricantes de bombas Jet ofrecen gran variedad de tamaños de boquillas y gargantas (5 o más para cada boquilla),por lo que no es posible la estandarización de tamaños y curvas de comportamiento entre los proveedores. Debido a esto se hace necesaria una representación matemática unificada que pueda resolver estos problemas. Los primeros desarrollos fueron desarrollados por Gosline y O’Brien y posteriormente desarrollado por Cunningham haciendo posible escribir un conjunto de ecuaciones que describen elcomportamiento de bombas geométricamente similares.

Figura 6. Variables para la representación matemática de la bomba Jet
Fuente: Hydraulic Jet Pump Performance, Luis Gomez, PHD

Considerando las ecuaciones de la energía y del momentum para la boquilla, el espacio de succión, la garganta y el difusor; las siguientes ecuaciones pueden ser escritas con la nomenclatura de las figuras 1 y 6 para...
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