calculos para la_selección_del_tamaño_de_la_bomba
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CÁLCULOS PARA LA SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE
LA BOMBA,DISEÑO DE LA SARTA DE
VARILLAS Y CARRERA EFECTIVA DEL
ÉMBOLO
Ing. Aquiles Labra Fernandez
PRODUCCION III
SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE LA BOMBA
Para una profundidad de colocación de la bomba y un volumen de producción dado, existe un tamaño apropiado de ésta que es el resultado de mantener una carrera efectiva del émbolo y una velocidad de operación moderada.
El factor más importante a considerar en la selección de una Unidad de Bombeo Mecánico, es el volumen de fluido que es capaz de desplazar por cada pulgada de carrera del émbolo, el cual depende del diámetro del émbolo.El desplazamiento teórico de la bomba en el fondo (PD) es determinado por:
Otra forma de calcular el desplazamiento teórico de la bomba es mediante una constante de bombeo (K), la cual es obtenida de acuerdo al tamaño del émbolo y es determinada por la siguiente ecuación:
SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE LA BOMBA
El gasto de producción en la superficie (q) es menor que el desplazamiento teórico de la bomba, debido a la eficiencia volumétrica de la bomba (Ev), la cual es calculada como la relación de gastos.
Despejando “q” se tiene:
La eficiencia volumétrica es un factor muy importante a considerar en la solución de los problemas, desafortunadamente se conoce hasta que se define el gasto de producción deseado. Generalmente, la eficiencia volumétrica de la bomba es estimada mediante la experiencia local.
SELECCIÓN DEL TAMAÑO DE LA BOMBA
EJEMPLOS PARA LA SELECCIÓN DEL TAMAÑO
DE LA BOMBA
Calcular la constante de bombeo para un diámetro de émbolo de 2” si: K = 0.1484*Ap
Valores: Otra forma de resolver este problema, es mediante la tabla 1 donde, de acuerdo con el diámetro del émbolo se obtiene el área cor respondiente aéste, y el valor de la constante
2,- Calcular la constante para un émbolo de 1 ¾”Ø.3,- Calcular la constante para un émbolo de 1 ½” Ø.4,- Calcular la constante para un émbolo de 2 ¼” Ø.5,- El pozo Poza Rica 101 en el Activo de Producción Poza Rica tiene instalada una bomba cuyo émbolo es de 1 ½” Ø, una Unidad de Bombeo Mecánico operando con una velocidad de bombeo de 11 spm y una carrera efectiva del émbolo de 108 plg; produce en superficie 240 BPD de un fluido cuya densidad es de 0.850.Calcular el desplazamiento teórico de la bomba (PD) y su eficiencia volumétrica(EV).
RESOLUCION:
Valores:Entonces:
EJERCICIO:
Un pozo equipado con una bomba cuyo émbolo es de 1 ½” Ø, con velocidad de bombeo de 20 spm y una carrera efectiva del émbolo de 55 plg produce en la superficie 210 BPD de un fluido cuya densidad relativa es igual a 0.85. Calcular el desplazamiento teórico de la bomba (PD) y su eficiencia volumétrica (EV).
Si el desplazamiento teórico de la bomba es de 250 BPD y la eficienciavolumétrica es del 75%. Calcular el gasto de producción en la superficie.
Una bomba será instalada en un pozo cuyo nivel dinámico está a 4000 pies y se desea que produzca 400 BPD de fluido en la superficie, carrera en la varilla pulida mayor a 74 plg. La experiencia local indica que la eficiencia de la bomba es del 80%.
¿Qué tamaño de bomba recomendaría para este pozo?
Para una selección preliminar, se utiliza la tabla 2 del anexo A, en la cual se recomienda un tamaño de bomba de 2”Ø ó 2¼”Ø.
“
”
DISEÑO DE LA SARTA DE VARILLAS
DISEÑO DE LA SARTA DE VARILLAS
Como las varillas no sólo sostienen su propio peso sino también el peso del fluido, la carga en la sarta de varillas se incrementa progresivamente desde el fondo del pozo hacia la superficie, por lo que a mayores profundidades de bombeo (más de 3500 pies), es más usual instalar una sarta de varillas telescopiadas.
Estas sartas consisten en varillas de dos o más diámetros y diferente longitud, con los tamaños más grandes hacia la superficie donde las cargas sobre la sarta son mayores, el uso de sartas telescopiadas da como resultado una disminución de cargas y costos. Así como para prever una distribución más uniforme de los esfuerzos en las varillas.
Existen dos métodos para diseñar una sarta de varillas telescopiadas, éstos son:1. Esfuerzo máximo.- Consiste en asignar a cada sección de la sarta
un esfuerzo máximo, si se pasa de este valor máximo, se selecciona una varilla de mayor diámetro.
2. Esfuerzos iguales.- Es el método más usado, y consiste en diseñar la sarta de varillas de tal manera que los esfuerzos sean iguales en la parte superior de cada sección. La tabla 3, presenta los valores y porcentajes de las varillas que pueden utilizarse según el tamaño de la bomba, estos porcentajes pueden calcularse también con las ecuaciones que resultan de aplicar este método, estas ecuaciones han sido obtenidas y se presentan en la Tabla 4.
TABLA 3
TABLA 3CONTINUACIÓN
…
TABLA 3CONTINUACIÓN
…
TABLA 3CONTINUACIÓN
…
TABLA 4
Una vez definido el porcentaje de cada sección de varilla, se calcula la longitud de cada una de ellas considerando que:
También considérese que:
La carga máxima (Wmáx) y mínima (Wmín) que se espera durante el ciclo de bombeo en la sarta de varillas deben ser determinadas correctamente para poder seleccionar el equipo superficial adecuado que pueda manejar estas cargas.
FACTORES QUE CONTRIBUYEN A FORMAR LA
CARGA TOTAL DELA VARILLA PULIDA.
Dentro del ciclo de bombeo se presentan cinco factores que contribuyen a formar la carga total de la varilla pulida, estos factores son:
1. El peso muerto de la sarta de varillas.2. La carga por aceleración de la sarta de varillas.3. La fuerza de flotación de las varillas.4. La carga del fluido que se ejerce sobre la varilla pulida.5. La carga por fricción.
El peso muerto de la sarta de varillas (Wr), y está dado por:
Ejemplo de Aplicación:
1. En un pozo de Producción será colocada una bomba con un émbolo de 1 ¼” a una profundidad de 8500 pies, usando una sarta de varillas telescopiadas compuesta por una sección de 1”Ø, 7/8”Ø y ¾”Ø, y cada varilla de succión mide 25 pies de longitud.
Consultando las tablas 3 y 5 del anexo A, determinar lo siguiente:a) El número de varilla y el porcentaje proporcionado a cada sección
de varillas.b) La longitud de cada sección de varillas.c) El número de varilla equivalente a cada sección.d) El peso estático de cada sección de varillas.e) El peso estático del total de la sarta de varillas.
SOLUCION:
a) De acuerdo a la tabla 3 corresponde el No. de varilla 86.
b) Longitud de cada sección.
c) Número de varillas por sección. Observación: todas las varillas miden 25 piesde longitud.
SOLUCION:
d) El peso unitario de cada sección de varillas (mi) de acuerdo a la tabla 5 se tiene que:
Entonces:
SOLUCION:
e) Peso total de la sarta de varillas(Wr) es:
También se puede calcular el peso total de la sarta de varillas mediante los datos tomados de la tabla 3, donde se considera un promedio de peso por unidad del total de la sarta de varillas.
EJERCICIO:
De la tabla 3 del anexo A, a una sarta de varillas telescopiadas de 8500 pies, el diámetro de una bomba de 1 ¾” , corresponde el número de varilla 86 y de la misma tabla, el peso promedio de las varillas (mr) es de 2.185 lbs -pie. Calcular el peso de la sarta de varillas.
Valores:Solución: