universidad tecnolÓgica equinoccial -...

II

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

SISTEMA DE EDUCACION A DISTANCIA

CARRERA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS

CARÁTULA

TEMA:

¨IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN PARA LA

UNIDAD MOBILE TEST UNIT (MTU) RECONSTRUIDA DE LA COMPAÑĺA

TECHNICAL SYSTEM POWER CIA. LTDA.¨

TESIS DE GRADO PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

TECNÓLOGO EN PETRÓLEOS.

Elaborado por: Jaime Enrique Terán Merchán

Director de Tesis: Ing. Raúl Baldeón López.

Quito – Ecuador

2011

III

DECLARACIÓN

Yo Jaime Enrique Terán Merchán, declaro que el trabajo aquí descrito es de mi autoría; que

no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que he

consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.

La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos correspondientes

a este trabajo, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento

y por la normativa institucional vigente.

_________________________

JAIME ENRIQUE TERÁN MERCHÁN

IV

CERTIFICADO DEL DIRECTOR

Certifico que la presente tesis de grado fue elaborada en su totalidad por el señor, JAIME

ENRIQUE TERÁN MERCHÁN.

Ing. Raúl Baldeón

DIRECTOR DE TESIS

V

CERTIFICADO DE LA EMPRESA

VI

AGRADECIMIENTO

Al Director Ing. Raúl Baldeón, por brindarme su apoyo y su guía en el desarrollo de este

trabajo.

A la compañía Technical System Power por haberme abierto las puertas y las facilidades

para realizar este trabajo de investigación, a las personas que me brindaron todo su apoyo

para culminar este trabajo de investigación a todos ellos muchas gracias.

Jaime Terán.

VII

DEDICATORIA

Este proyecto está dedicado a:

Dios por darme la fortaleza para culminar tan anhelada meta.

Por el apoyo incondicional de todas aquellas personas que me rodean,

confiaron y creyeron en mi persona.

VIII

ÍNDICE GENERAL

DECLARACIÓN ...............................................................................................................................III

CERTIFICADO DEL DIRECTOR .................................................................................................. IV

CERTIFICADO DE LA EMPRESA .................................................................................................. V

AGRADECIMIENTO ...................................................................................................................... VI

DEDICATORIA .............................................................................................................................. VII

ĺNDICE GENERAL ........................................................................................................................ VIII

ÍNDICE DE CONTENIDOS ............................................................................................................ IX

ÍNDICE DE GRÁFICOS ................................................................................................................. XII

ÍNDICE DE TABLAS ..................................................................................................................... XV

ÍNDICE DE ANEXOS .................................................................................................................. XVI

RESUMEN ................................................................................................................................... XVII

ABSTRACT ................................................................................................................................. XVIII

IX

ÍNDICE DE CONTENIDOS

CAPÍTULO I

1. INTRODUCCIÓN

1.2 OBJETIVO GENERAL ................................................................................................... 1

1.3 OBJETIVOS ESPECIFICOS ........................................................................................... 1

1.4 HIPOTESIS O IDEAS A DEFENDER ............................................................................ 2

1.5 JUSTIFICACION ............................................................................................................ 2

1.6 PARTE TEORICA ............................................................................................................ 4

1.7 METODOLOGIA ............................................................................................................. 4

1.8 UBICACION DEL AREA DEL PROYECTO ................................................................ 6

1.9 DEFICION DE TERMINOS BASICOS ......................................................................... 7

1.9.1 LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR BOMBEO HIDRAULICO ....................... 7

1.9.2 FLUIDO MOTRIZ ........................................................................................................ 9

1.9.3 BOMBA JET .................................................................................................................. 9

1.9.4 BOMBA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO ........................................................ 11

1.9.5 SEPARADOR DE PRODUCCION ............................................................................. 12

1.9.6 CABEZAL DEL POZO ............................................................................................... 14

1.9.7 INSTRUMENTACION ............................................................................................... 15

CAPÍTULO II

2. PARTE EXPERIMENTAL

2.1 EQUIPOS DE LA UNIDAD MOBILE TEST UNI ..................................................... 17

2.1.1 TANQUES D E ALMACENAMIENTO, TANQUES D E LAVADO,

SEPARADORES Y / O TRATADORES ........................................................................... 17

2.1.2 BOMBAS DE SUPERFICIE ....................................................................................... 18

2.1.3 MÚLTIPLES DE CONTROL...................................................................................... 18

http://www.monografias.com/trabajos12/dispalm/dispalm.shtml

X

2.1.4 VÁLVULA DE CONTROL ........................................................................................ 18

2.1.5 LUBRICADOR ............................................................................................................ 19

2.1.6 MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA ................................................................... 19

2.1.6.1 Ventajas y desventajas .............................................................................................. 21

2. 1.7 TRANSMISIÓN MECÁNICA ................................................................................. 23

2. 1.8 BOMBA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO ..................................................... 26

2. 1.9 BOMBAS RECIPROCANTES ................................................................................. 26

2. 1.10 BOMBA ROTATORIA ........................................................................................... 27

2. 1.11 VESSEL DE FLUIDO MOTRIZ / SEPARADOR DE PRODUCCIÓN ................ 28

2. 1.11.1 Funcionamiento ..................................................................................................... 28

2. 1.11.2 Eliminación de líquido del gas ............................................................................... 29

2. 1.11.3 Eliminación de gas del líquido ............................................................................... 30

2. 1.11.4 Partes constitutivas de un separador de gas .......................................................... 30

2. 1.12 CLASIFICACIÓN DE LOS SEPARADORES ....................................................... 32

2. 2 EQUIPO DE FONDO ................................................................................................... 34

2. 2.1 BOMBA HIDRÁULICA JET .................................................................................... 35

2.2.2 CARACTERÍSTICAS DEL BOMBEO HIDRÁULICO TIPO JET. ......................... 36

2. 2.3 INSTRUMENTACION .............................................................................................. 38

CAPÍTULO III

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE LA IMPLEMENTACIÓN DE

INSTRUMENTACIÓN A LA UNIDAD MOBIL TEST UNIT (MTU)………....…39

3.1 SENSORES DEL MOTOR……………………………………………………....…39

3.1.1 SOLENOID SHUTOFF 24V …………………………………...………….…......40

3.1.2 SENSOR DE TEMPERATURA DE AGUA ………………………..……………42

3.1.3 SENSOR DE PRESIÓN DE ACEITE…………………………….…………....…43

3.1.4 SENSOR DE VELOCIDAD DEL MOTOR (PICK UP)……………………....…44

XI

3.2 SENSORES DE LA BOMBA / VESSEL……………………………………….…..47

3.2.1 SWITCH DE ALTA Y BAJA PRESIÓN DE SUCCIÓN DE LA BOMBA....…...47

3.2.2 SWITCH DE ALTA Y BAJA PRESIÓN DE DESCARGA….…………………..49

3.2.3 SWITCH DE ALTA VIBRACIÓN………………………………………………..52

3.3 MÓDULO ELECTRÓNICO DEEP SEA ELECTRONIC / PROGRAMADOR

LÓGICO DSE/PLC …………………………………………………………………......54

3.3.1 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS Y BENEFICIOS………….…………….55

3.3.2 INSTALACIÓN SOFTWARE DEEP SEA ELECTRONIC…………….…..……57

3.3.3 INSTALACIÓN DEL HADWARE ………………….………………………….62

3.3.4 CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO DEEP SEA ELECTRONIC EN LA

UNIDAD MOBILE TEST UNIT.……………………………………………………....63

3.4. DISEÑO DEL DIAGRAMA DE CONTROL ELÉCTRICO………………………83

3.4.1 SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA……………………………………………..……...83

3.4.2 DIAGRAMA DE CONTROL ELÉCTRICO. …………………………..………..84

3.5 FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA……………………………………….....…85

3.5.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE

INSTRUMENTACIÓN DE LA UNIDAD MOBIL TEST UNIT (MTU). …………….85

3.5.2 OPERACIÓN DE LA UNIDAD MOBILE TEST UNIT……………...………….87

3.6 RECOLECCIÓN DE DATOS….………….………………………………………..88

3.6.1 PROYECTO…...………………………………………………………………….88

3.6.2 LUGAR……..…………………………………………………………………….89

3.6.3 METODO DE RECOLECCION...………………………………………………...89

3.6.4 DEFINICIÓN OPERACIONAL……………...…………………………………...89

3.6.5 TABULACION DE LOS DATOS ………………………………………….… …90

3.6.6. INTERPRETACIÓN DE LA INFORMACIÓN…………………..……………,..91

3.7. ESTUDIO TÉCNICO ECONÓMICO DEL PROYECTO……………..…………...91

3.7.1 DISEÑO Y FACTIBILIDAD TÉCNICA…………………………………………91

3.7.2 ANÁLISIS DE COSTOS…………………………………………………………94

XII

3.7.3 PROYECCIÓN DE GASTOS……………………………………………………..94

CAPÍTULO IV

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1 CONCLUSIONES…………………………………………………………………..95

4.2 RECOMENDACIONES………………………………..………………………..…96

BIBLIOGRAFĺA………………………………..……………………………..……...…97

XIII

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Gráfico No 1 Mobil Test Unit .………………………………………………………….. 3

Gráfico No 2 Ubicación TPS Cia. LTDA. ……………………………………………… 6

Gráfico No 3 Bomba Jet de Fondo de Pozo……………………………………………..10

Gráfico No 4 Bomba Quintuplex…………………………………………….………….12

Gráfico No 5 Separador Trifásico de Prueba……………………………………………13

Gráfico No 6 Partes del Cabezal del Pozo……………………………………………….15

Gráfico No 7 Instrumentos de Control…………………………………………………..16

Gráfico No 8 Motor a Diesel de Combustión In………………………………………...21

Gráfico No 9 Motor Caterpillar 3406. …………………………………………………..22

Gráfico No 10 2Transmisión Mecánica………………………………………………..24

Gráfico No 11 Partes transmisión Mecánica……………………………………………25

Gráfico No 12 Bomba de Desplazamiento Positivo……………………………………27

Gráfico No 13 Separador de Producción………………………………………………..33

Gráfico No 14 Solenoide de Apagado del Motor ……………………………………..41

Gráfico No 15 Sensor de Temperatura de Agua ……………………………………….43

Gráfico No 16 Sensor de Presión de Aceite…………………………………………….44

Gráfico No 17 Sensor de Velocidad ……………………………………………………45

Gráfico No 18 Sensor de velocidad PICKUP……………………………………………46

Gráfico No 19 Switch de alta y baja presión ……………………………………………48

Gráfico No 20 Conexión Sensor de Presión …………………………………………….49

Gráfico No 21 Switch Control de presión ………………………………………………50

Gráfico No 22 Calibración Set de Presión………………………………………………51

Gráfico No 23 Switch de alta vibración………………………………………….……..52

Gráfico No 24 Esquema switch de alta vibración………………………………………53

Gráfico No 25 Módulo Electrónico Deep Sea Electronic……………………………….55

Gráfico No 26 Software Deep Sea Electronic…………………………………………...57

XIV



Gráfico No 29 Software Deep Sea Electronic……………………………………...……60


Gráfico No 31 Hardware Deep Sea Electronic ………………………………………… 62

Gráfico No 32 Configuración Software DSE Paso No. 1 ……………………………...63

Gráfico No 33 Configuración Software DSE Paso No2…………………………….…..64




Gráfico No 3 Configuración Software DSE Paso No6……………………………….....68



Gráfico No 40 Configuración Software DSE Paso No9 ………………………………..71

Gráfico No 41 Configuración Software DSE Paso No10……………………………….73

Gráfico No 42 Configuración Software DSE Paso No11………………………….……74



Gráfico No 45 Configuración Software DSE Paso No14 ……………………………...77





Gráfico No 50 Configuración Software DSE Paso No. 19..…………………………….82

Gráfico No 51 Simbología de Partes Deep Sea Electronic …………….…………….…84

Gráfico No 52 Carátula Módulo DSE…………………………………………………..86

Gráfico No 53 Unidad Mobile Test Unit………………………………………………..88

XV

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1 Parámetros Operativos de Mobil Test Unit............................................................. 90

Tabla 2 Requisición Importación de materiales para el sistema de instrumentación. ........ 92

Tabla 3 Requisición local de materiales para el sistema de instrumentación. ..................... 93

Tabla 4 Resumen de la compra del sistema de instrumentación .......................................... 94

XVI

ÍNDICE DE ANEXOS

Anexo 1 VESSEL DE FLUIDO MOTRIZ / SEPARADOR DE PRODUCCIÓN .............. 98

Anexo 2 INSTRUMENTACIÓN DEEP SEA ELECTRONIC ........................................... 99

Anexo 3 DATA SHEET MÓDULO DEEP SEA ELECTRONIC SERIE 6110/20……..100

Anexo 4 INSTALACIÓN MÓDULO DEEP SEA ELECTRONIC SERIE 6110……..…101

XVII

RESUMEN

La finalidad de esta investigación responde a la necesidad de optimizar el tiempo de

operación de la unidad MTU y tecnificar los equipos reconstruidos los mismos que son

rentados a distintos clientes, este estudio suplirá las necesidades operativas y productivas

para la empresa y el cliente.

Como objetivo principal de la reconstrucción de la Unidad Mobile Test Unit (MTU),

utilizando la instrumentación como medio de protección de esta unidad

Marco referencial: generalidades de system mobile test unit (mtu), ubicación geográfica,

Marco teórico: parte experimental, equipos, planificación, instrumentación y análisis

económico. La conclusión final se refiere a que la Unidad Mobile Test Unit (MTU) es

altamente utilizado para la extracción y evaluación de crudo en producción en la mayoría

de empresas estatales y privadas por tanto es de vital importancia brindar la protección

necesaria para su funcionamiento mediante una instrumentación adecuada.

La recomendación de utilizar los datos más reales posibles para ingresar los datos en el

software obtener mejores resultados.

.

XVIII

ABSTRACT

The purpose of this research responds to the need to optimize the operating time of MTU

and rebuilt equipment technify the same are rented to different customers, this study will

meet the operational needs and productive for the company and the customer.

As the main objective of the reconstruction of the Mobile Unit Test Unit (MTU), using the

instrumentation as a means of protection for this unit

Frame of reference: general system of mobile test unit (MTU), geographic location,

Theoretical framework: the experimental, equipment, planning, implementation and

economic analysis. The final conclusion relates to the Mobile Unit Test Unit (MTU) is

highly used for the extraction and evaluation of oil production in most state and private

enterprises is therefore vital to provide the protection necessary for their operation through

a proper instrumentation.

The recommendation to use the data as real as possible to enter data into the software for

best results.

CAPÍTULO I

1

CAPÍTULO I

1. INTRODUCCIÓN

La finalidad de esta investigación responde a la necesidad de optimizar el tiempo de

operación de la unidad MTU y tecnificar los equipos reconstruidos los mismos que son

rentados a distintos clientes, este estudio satisfacería las necesidades operativas y

productivas para la empresa y el cliente.

1.2. OBJETIVO GENERAL

Mejorar el trabajo de la unidad MOBILE TEST UNIT (MTU) reconstruida de la compañía

Technical System Power, mediante el diseño e instalación de la instrumentación

automática.

1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Diseñar un tablero de control electrónico utilizando un módulo PLC que permita

conectar sensores digitales y analógicos.

Realizar mantenimiento preventivo de acuerdo a las horas de servicio de la unidad

MTU.

Obtener parámetros de operación de una forma ágil y versátil.

Utilizar un modelo de control que permita una fácil operación al personal involucrado.

Diagnosticar posibles daños eventuales en una operación.

2

1.4. HIPÓTESIS O IDEAS A DEFENDER

Con el propósito de dar una respuesta provisional al problema planteado, se realizará la

siguiente hipótesis:

Realizando la implementación del sistema de instrumentación para la Unidad Mobile Test

Unit (MTU) reconstruida de la compañía Technical System Power Cía. Ltda. Optimizara

recursos técnicos y económicos.

1.5. JUSTIFICACIÓN

Hoy en día la mayoría de Empresas que reconstruye maquinaria se despreocupa de instalar

un sistema de instrumentación para proteger su inversión y precautelar la vida del personal

involucrado en su operación.

Es necesario instalar un sistema que nos permita ahorrar tiempo y valorar las posibles fallas

que se presenten en la unidad MTU

Este objetivo permitirá tener un mayor aporte a la producción de la unidad, generando

desarrollo operativo al campo donde se encuentre en alquiler permitiendo que la empresa

pueda crecer técnica y económicamente.

Actualmente la Unidad Mobile Test Unit no posee un sistema de instrumentación para su

operación, motivo por el cual se realizara el diseño de instrumentación para todos sus

componentes.

Este sistema de instrumentación nos permitirá tener una respuesta rápida de protección por

cualquier eventualidad, específicamente parámetros que no se encuentren en los rangos de

operación de la unidad Mobile Test Unit.

3

1.6. PARTE TEÓRICA

La unidad Mobile Test Unit (MTU) sirve para evaluar pozos petroleros utilizando el

método de bombeo hidráulico. Este tipo de bombeo utiliza un fluido motriz para llevar el

petróleo a la superficie (petróleo o agua) este tipo de bombeo consta de una bomba en el

fondo del pozo y en la superficie una bomba de desplazamiento positivo, un separador de

producción y el cabezal pozo.

Gráfico No 1 Mobil Test Unit

Fuente: TPS.CIA.LTDA

Elaborado Por: Jaime Terán M.

4

Esta unidad permite bombear hasta 4000 BDP a 3800 PSI. Su acumulador permite tener un

sistema presurizado, autónomo una vez que se inicia la prueba. Los elementos que hacen

única a nuestra MTU.

La bomba de desplazamiento positivo proporciona la presión para bajar la bomba por la

tubería de producción empujada por un fluido motriz una vez que la bomba se aloja en la

tubería se incrementa la presión de la bomba de desplazamiento positivo para que empiece

a trabajar, el fluido ingresa a la bomba donde se produce un efecto Venturi, al pasar el

fluido motriz por el área más pequeña de la boquilla se produce una depresión en este

punto y aumenta la velocidad lo que genera la succión del fluido de formación entre el

espacio de la boquilla y la garganta.

1.7. METODOLOGÍA

El proyecto de investigación corresponde a una metodología descriptiva, apoyado por un

estudio documental, bibliográfico y de campo.

Al referirse a los estudios descriptivos Ary, Jacobs y Razaviech (1990) manifiestan:

Los estudios de esta índole tratan de obtener información acerca del estado actual de los

fenómenos. Con ello se pretende precisar la naturaleza de una situación tal como existe en

el momento del estudio, el objetivo consiste en describir “lo que existe” con respecto a las

variaciones o a las condiciones de una situación (P.308).

Esta investigación tiene el carácter descriptivo porque se conocerá las características

generales de la unidad MTU. El investigador tendrá que llegar a determinar cómo realizar

la instalación instrumental para dicha unidad.

5

Gutiérrez (1990), al referirse a la investigación bibliográfica manifiesta lo siguiente: “La

investigación bibliográfica consiste en la búsqueda de la información científica en las

bibliotecas. La investigación bibliográfica puede ser realizada independientemente o como

parte de la investigación de campo y de laboratorio”, (P. 38).

Es fundamental la investigación documental porque tiene el propósito de ampliar y

profundizar los conocimientos sobre el tema con apoyo de fuentes bibliográficas y la

orientación que se le dará con criterios técnicos, conclusiones y recomendaciones

adecuadas.

Para complementar el estudio, es obvio que el investigador tendrá que buscar información

documental en libros, revistas, publicaciones o algún otro tipo de documentación que le

permita obtener la mayor cantidad de datos posibles.

Gutiérrez (1990), al referirse a la investigación de campo manifiesta lo siguiente:

La investigación de campo es aquella en la que el mismo objeto de estudio sirve de fuente

de información para el investigador. O es aquella que se lleva a cabo en el campo de los

hechos, o sea en los lugares donde se están desarrollando los acontecimientos por lo que

este tipo de investigación conduce a la observación directa y en vivo, de cosas,

circunstancias en que ocurren ciertos hechos, por este motivo la naturaleza de las fuentes

determinan la manera de obtener datos, (P. 38, 39)

Será investigación de campo porque se realizará el estudio en el entorno natural, es decir,

se realizarán algunas actividades directamente en el Campo como son el estudio de los

6

diseños y el estado actual de cada una de las facilidades petroleras con que cuenta la

compañía Technical System Power.

1.8. UBICACIÓN DEL ÁREA DEL PROYECTO

Este proyecto será desarrollado en el campo, en los talleres de Technical System Power

Cia. Ltda., los mismo que están ubicados en la Ciudad de Francisco de Orellana Km. 7 ½

vía a lago Agrio.

Gráfico No 2 Ubicación TPS. CIA. LTDA.



Technical System Power

7

TECHNICAL SYSTEMS POWER CIA. LTDA es una empresa dedicada a la prestación

de Servicios para la Industria Petrolera, mediante la incorporación y desarrollo de nuevos y

mejores procesos en los campos de Ingeniería y un completo sistema administrativo y

técnico que sumados a más de treinta años de experiencia a nivel nacional e internacional,

marcan la diferencia en garantía, servicio y calidad en todos nuestros servicios.

TPS Cia. Ltda. es un grupo serio, confiable, capaz y comprometido a proporcionar servicios

y productos de calidad.

Seguros de poder atender los requerimientos en el momento preciso, satisfaciendo las

necesidades de mejoramiento continuo que están buscando las empresas, y permitiéndonos

de esta manera ser un aliado estratégico en el desarrollo empresarial.

1.9. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS

- Levantamiento Artificial por Bombeo Hidráulico

- Fluido Motriz

- Bomba Jet

- Bomba de Desplazamiento Positivo

- Separador de Producción

- Cabezal del Pozo

- Instrumentación

1.9.1. LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR BOMBEO HIDRÁULICO

Desde que el Coronel Drake llevo a cabo el descubrimiento de pozos petroleros en

Titusville, Pennsylvania, a fines del siglo diecinueve, miles han sido perforados y

completados en la búsqueda constante del hombre de obtener más y más petróleo en

8

condiciones económicas y eficientes. Hoy en día, literalmente miles de estos pozos

producen cada vez menos, sea por la caída de presión del yacimiento o por que las

estructuras encontradas tienen presiones de formación muy bajas que no logran levantar el

peso de la columna hidrostática Cuando la energía natural del yacimiento no es suficiente

para hacer que un pozo fluya a la superficie en volúmenes suficientes y económicos, la

energía natural debe ser suplementada por medios artificiales. Estos suplementos a la

energía natural se conocen como levantamiento artificial

El sistema de bombeo hidráulico, es el método de levantamiento artificial en el cual, la

energía que opera a la bomba de profundidad es transmitida hidráulicamente, desde una

unidad de poder en superficie.

El principio operativo del bombeo hidráulico, y de todos los sistemas hidráulicos, se basa

en la “Ley de Pascal”.

Esta ley dice que “si ejerce una presión sobre una superficie de un fluido contenido en un

recipiente, ésta se transmite a todas las superficies del mismo con igual intensidad”

Desde una central de fuerza el fluido motriz y para nuestro caso, el petróleo motriz es

bombeado a los diferentes pozos mediante un sistema de distribución de líneas de alta

presión. En cada pozo el petróleo motriz circula hacia abajo por el tubing, opera el motor

hidráulico y la bomba que esta acoplada comienza a bombear descargando el fluido de

formación al espacio anular donde se mezcla con el petróleo motriz, mezcla que llega a la

superficie para recibir los diferentes tratamientos como la separación del agua, gas, petróleo

etc.

• Bombeo hidráulico tipo pistón.

• Bombeo hidráulico tipo jet.

9

1.9.2. FLUIDO MOTRIZ

En los sistemas de bombeo hidráulico, el fluido motriz transmite la potencia a la bomba de

subsuelo y, a la vez, lubrica todas las partes móviles de la misma. El transporte del fluido

motriz y del fluido producido se realiza a través de un sistema de tuberías que depende del

tipo de sistemas de fluido o de potencia: bien sea de fluido cerrado o de fluido abierto

Existen dos tipos de sistemas, el sistema de fluido motriz cerrado, en el cual el fluido

motriz no se mezcla con los fluidos del pozo, regresando por medio de una tubería paralela.

Generalmente se usa este sistema cuando el fluido motriz es agua.

El segundo sistema, es el de fluido motriz abierto y que actualmente se utiliza en la mayoría

de los campos, en el cual los fluidos tanto motriz como de formación se mezclan y llegan a

la superficie por el espacio anular.

1.9.3. BOMBA JET

El bombeo hidráulico tipo Jet, es un mecanismo de producción de pozos petroleros, que

actúa mediante la transferencia de potencia a una bomba de subsuelo con un

fluido presurizado que es bombeado a través de la tubería de producción. La bomba de

subsuelo actúa como un transformador convirtiendo la energía del fluido motriz en energía

potencial o presión sobre los fluidos producidos. La bomba de subsuelo tipo Jet, logra su

acción de bombeo mediante la transferencia de energía entre dos corrientes de

fluidos. La alta presión del fluido motriz enviado desde la superficie pasa a través

de una boquilla donde su energía potencial o presión es convertida en energía cinética en la

forma de chorro de fluido a gran velocidad. El fluido a producir es succionado y

mezclado con el fluido motriz en la garganta de la bomba y llevado a superficie.

http://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtml

10

Gráfico No 3 Bomba Jet de Fondo de Pozo



No requiere de varillas o cables eléctricos para la transmisión de potencia a la bomba de

subsuelo. Es un sistema con dos bombas una en superficie que proporciona el

fluido motriz y una en el fondo que trabaja para producir los fluidos de los pozos. La

bomba de subsuelo puede ser instalada y recuperada hidráulicamente o con unidades de

11

cable. Los fluidos producidos pueden ser utilizados como fluido motriz, su mantenimiento

es de bajo costo y de fácil implementación.

1.9.4 BOMBA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Las bombas utilizadas en este tipo de levantamiento para bombear el fluido motriz pueden

ser triples o múltiples. Las que se emplean generalmente, son las triples.

- Bombas Triplex

Estas bombas usan émbolo, camisa de metal a metal, válvula tipo bola.

- Bombas múltiples:

Este tipo de bomba tiene un terminal de potencia y una de fluido. El terminal de potencia

comprende, entre otras partes: el cigüeñal, la biela y los engranajes.

El terminal de fluido está formado por pistones individuales, cada uno con válvulas de

retención y descarga.

Usualmente, estas válvulas están provistas de resorte. Las bombas múltiples más

comúnmente instaladas en el campo son las de configuración horizontal.

12

Gráfico No 4 Bomba Quintuplex



1.9.5. SEPARADOR DE PRODUCCIÓN

Es muy importante la separación del petróleo del gas, del agua y de los sedimentos que lo

acompañan desde el yacimiento. Para realizar la separación del gas del petróleo se emplean

separadores del tipo vertical y horizontal, cuya capacidad para manejar ciertos volúmenes

diarios de crudo y de gas, a determinadas presiones y etapas de separación, varía de

acuerdo a las especificaciones de manufactura y funcionamiento requeridos.

http://www.monografias.com/trabajos14/manufact-esbelta/manufact-esbelta.shtml

13

Gráfico No 5 Separador Trifásico de Prueba



Los separadores se fabrican de acero, cuyas características corresponden a las normas

establecidas para funcionar en etapas específicas de alta, mediana o baja presión. En la

separación de gas y petróleo es muy importante considerar la expansión que se produce

cuando el gas se desprende del petróleo y la función que desempeña la presión. Además, en

el interior del separador, a través de diseños apropiados, debe procurarse el mayor despojo

de petróleo del gas, de manera que el gas salga lo más limpio posible y se logre la mayor

cantidad posible de petróleo. La separación para una, dos o tres etapas está regulada por

http://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fa

http://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtml

14

factores tales como la presión de flujo en el cabezal del pozo, la presión con que llega a la

estación, la relación gas-petróleo, la temperatura y el tipo de crudo.

1.9.6. CABEZAL DEL POZO

El cabezal de pozo es la base sobre la superficie sobre la cual se construye el pozo durante

la fase de perforación y producción.

Equipo de control instalado en la parte superior del pozo. Consiste de salidas, válvulas.

http://www.monografias.com/trabajos/termodinamica/termodinamica.shtml

15

Gráfico No 6 Partes del Cabezal del Pozo

Fuente: Guía Bombeo Hidráulico UTE.


1.9.7. INSTRUMENTACIÓN

Es el grupo de elementos que sirven para medir, controlar o registrar variables de un

proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en éste.

16

El instrumento más conocido y utilizado es el reloj, el cual nos sirve para controlar el uso

eficaz de nuestro tiempo.

En otras palabras, la instrumentación es la ventana a la realidad de lo que está sucediendo

en determinado proceso, lo cual servirá para determinar si el mismo va encaminado hacia

donde deseamos, y de no ser así, podremos usar la instrumentación para actuar sobre

algunos parámetros del sistema y proceder de forma correctiva.

Gráfico No 7 Instrumentos de Control



CAPÍTULO II

17

CAPÍTULO II

2. PARTE EXPERIMENTAL

La parte experimental de este proyecto está basado en el estudio de cada uno de los

componentes de la unidad MTU que se encuentran en la superficie y en el fondo del pozo.

de esta manera nos familiarizamos con el equipo y podemos comenzar a implementar el

sistema de instrumentación a la unidad Mobile Test Unit .

2.1. EQUIPOS DE LA UNIDAD MOBILE TEST UNIT

Existe una amplia gama de equipos que complementan a la unidad Mobile Test Unit, estos

equipos son de marcas reconocidas, con un amplio stock de repuestos y servicio técnico

para casos de mantenimiento preventivo y correctivo.

2.1.1. TANQUES D E ALMACENAMIENTO, TANQUES D E LAVADO,

SEPARADORES Y / O TRATADORES

Cuando se utiliza petróleo como fluido de potencia en un sistema abierto, dicho fluido se

obtiene de tanques de almacenamiento o de oleoductos, de donde se suministran al sistema

de bombeo o de distribución. Si se está en un sistema cerrado, el fluido de potencia, bien

sea agua o petróleo es manejado en un circuito cerrado, el cual debe disponer de su propio

http://www.monografias.com/trabajos12/dispalm/dispalm.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/travent/travent.shtml

18

tanque de almacenamiento y equipos de limpieza de sólidos, estos equipos operan

independientemente de las operaciones en las estaciones de producción.

2.1.2. BOMBAS DE SUPERFICIE

Las bombas utilizadas en este tipo de levantamiento para bombear el fluido motor pueden

ser triples o múltiples.

2.1.3. MÚLTIPLES DE CONTROL

Cuando se opera una cantidad apreciable de pozos desde una batería central, se suele usar

un múltiple de control para dirigir los flujos directamente a cada uno de los pozos

Medidores de flujo global o individual para cada pozo se pueden instalar en el múltiple de

control de fluido de potencia. Para regular y/o distribuir el suministro de fluido de potencia

a uno o más pozos, se usan varios tipos de válvulas de control. La válvula común a todos

los sistemas de bombeo libre es la de cuatro vías o válvula control del cabezal del pozo.

2.1.4. VÁLVULA DE CONTROL

Una válvula de control de presión constante regula la presión en el lado común de fluido de

potencia del múltiple. Esta presión, generalmente, es mayor que la presión más alta

19

requerida por cualquiera de los pozos. La válvula de control de flujo consta la cantidad de

fluido de potencia que se necesita en cada pozo cuando se emplea una bomba reciprocarte.

2.1.5. LUBRICADOR

Es una pieza de tubería extendida con una línea lateral para desviar el flujo de fluido

cuando se baja o se extrae la bomba del pozo. También se utiliza para controlar la presencia

de gases corrosivos que pueden obstaculizar la bajada de la bomba o su remoción del pozo.

2.1.6. MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA

Un motor diesel funciona mediante la ignición (encendido) del combustible al ser inyectado

muy pulverizado y con alta presión en una cámara (o pre cámara, en el caso de inyección

indirecta) de combustión que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de

auto combustión, sin necesidad de chispa como en los motores de gasolina. Ésta es la

llamada auto inflamación.

La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se

produce en el segundo tiempo del motor, la compresión. El combustible se inyecta en la

parte superior de la cámara de combustión a gran presión desde unos orificios muy

pequeños que presenta el inyector de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta

temperatura y presión (entre 700 y 900 °C). Como resultado, la mezcla se inflama muy

http://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teo

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_autocombusti%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_de_autocombusti%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1mara_de_combusti%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Inyector

20

rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda,

impulsando el pistón hacia abajo.

Esta expansión, al revés de lo que ocurre con el motor de gasolina, se hace a presión

constante ya que continúa durante la carrera de trabajo o de expansión. La biela transmite

este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del

pistón en un movimiento de rotación.

Para que se produzca auto inflamación es necesario alcanzar la temperatura de inflamación

espontánea del gasóleo. En frío es necesario pre-calentar el gasóleo o emplear combustibles

más pesados que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de

destilación del petróleo fluctuando entre los 220 °C y 350 °C, que recibe la denominación

de gasóleo o gasoil en inglés.

http://es.wikipedia.org/wiki/Pist%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Biela

http://es.wikipedia.org/wiki/Cig%C3%BCe%C3%B1al

http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_gasolina

http://es.wikipedia.org/wiki/Destilaci%C3%B3n_del_petr%C3%B3leo

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas%C3%B3leo

21

Gráfico No8 Motor a Diesel de Combustión Interna



2.1.6.1. Ventajas y desventajas

La principal ventaja de los motores diesel, comparados con los motores a gasolina, es su

bajo consumo de combustible.

En automoción, las desventajas iníciales de estos motores (principalmente precio, costos de

mantenimiento y prestaciones) se están reduciendo debido a mejoras como la inyección

electrónica y el turbocompresor. No obstante, la adopción de pre cámara para los motores

http://es.wikipedia.org/wiki/Inyecci%C3%B3n_electr%C3%B3nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Inyecci%C3%B3n_electr%C3%B3nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Turbocompresor

http://es.wikipedia.org/wiki/Prec%C3%A1mara

22

de automoción, con la que se consiguen prestaciones semejantes a las de los motores de

gasolina, presenta el inconveniente de incrementar el consumo, con lo que la principal

ventaja de estos motores prácticamente desaparece.

Gráfico No 4 Motor Caterpillar 3406



23

2.1.7. TRANSMISIÓN MECÁNICA

Se denomina transmisión mecánica a un mecanismo encargado de transmitir potencia entre

dos o más elementos dentro de una máquina. Son parte fundamental de los elementos u

órganos de una máquina, muchas veces clasificados como uno de los dos subgrupos

fundamentales de estos elementos de transmisión y elementos de sujeción.

En la gran mayoría de los casos, estas transmisiones se realizan a través de elementos

rotantes, ya que la transmisión de energía por rotación ocupa mucho menos espacio que

aquella por traslación.

Una transmisión mecánica es una forma de intercambiar energía mecánica distinta a las

transmisiones neumáticas o hidráulicas, ya que para ejercer su función emplea el

movimiento de cuerpos sólidos, como lo son los engranajes y las correas de transmisión.

Típicamente, la transmisión cambia la velocidad de rotación de un eje de entrada, lo que

resulta en una velocidad de salida diferente.

En general, las transmisiones reducen una rotación inadecuada, de alta velocidad y bajo par

motor, del eje de salida del impulsor primario a una velocidad más baja con par de giro más

alto, o a la inversa. Muchos sistemas, como las transmisiones empleadas en los

automóviles, incluyen la capacidad de seleccionar alguna de varias relaciones diferentes.

En estos casos, la mayoría de las relaciones (llamadas usualmente "marchas" o "cambios")

se emplean para reducir la velocidad de salida del motor e incrementar el par de giro; sin

embargo, las relaciones más altas pueden ser sobre marchas que aumentan la velocidad de

salida.

http://es.wikipedia.org/wiki/Mecanismo

http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina

http://es.wikipedia.org/wiki/Traslaci%C3%B3n_(f%C3%ADsica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Rotaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Par_motor

http://es.wikipedia.org/wiki/Par_motor

http://es.wikipedia.org/wiki/Par_de_giro

24

También se emplean transmisiones en equipamiento naval, agrícola, industrial,

construcciones de minería y petróleo.

Gráfico No 5 Transmisión Mecánica

Fuente: Manual de Servicio EATON


25

Gráfico No 6 Partes transmisión Mecánica

Fuente: Manual de Servicio EATON


26

2.1.8. BOMBA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual

siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo, un diente de

engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro. “El movimiento del

desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un fluido causado por la

disminución del volumen de una cámara. Por consiguiente, en una máquina de

desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energía no tiene

necesariamente movimiento alternativo (émbolo), sino que puede tener movimiento

rotatorio (rotor).

Sin embargo, en las máquinas de desplazamiento positivo, tanto reciprocantes como

rotatorias, siempre hay una cámara que aumenta de volumen (succión) y disminuye

volumen (impulsión), por esto a éstas máquinas también se les denomina Volumétricas.

2.1.9. BOMBAS RECIPROCANTES

Llamadas también alternativas, en estas máquinas, el elemento que proporciona la energía

al fluido lo hace en forma lineal y alternativa. La característica de funcionamiento es

sencilla.

27

Gráfico No 7 Bomba de Desplazamiento Positivo

Fuente: National Oil Pump


En las bombas de pistón, el pistón desplaza directamente el fluido a bombear. El pistón y la

junta de pistón están en contacto con el fluido, de manera que con la utilización de

materiales adecuados para el pistón y diseños apropiados para la junta se logra una alta

seguridad de funcionamiento.

Las juntas de pistón se eligen en función del fluido, de la presión y de la temperatura.

2.1.10. BOMBA ROTATORIA

Llamadas también roto estáticas, debido a que son máquinas de desplazamiento positivo,

provistas de movimiento rotatorio, y son diferentes a la roto dinámica. Estas bombas tienen

28

muchas aplicaciones según el elemento impulsor. El fluido sale de la bomba en forma

constante, puede manejar líquidos que contengan aire o vapor. Su principal aplicación es la

de manejar líquidos altamente viscosos, lo que ninguna otra bomba puede realizar y hasta

puede carecer de válvula de admisión de carga.

2.1.11. VESSEL DE FLUIDO MOTRIZ / SEPARADOR DE PRODUCCIÓN

El separador es un recipiente en el cual una mezcla de fluidos que no son solubles entre sí,

se separan el uno con el otro.

En las estaciones de recolección y tratamiento de petróleo se utilizan los separadores para

separar el gas natural, agua, sedimentos y materiales del crudo, que arrastra consigo el flujo

de hidrocarburos provenientes de los yacimientos.

Existe en la industria un conjunto variable de formas y tamaños en los separadores, equipos

muy utilizados para las diferentes fases de la industria petrolera.

El número de fluidos a segregar o separarse es usualmente de dos o tres; de acuerdo a esta

denominación, el separador podrá ser del tipo de dos fases (por ejemplo gas y líquido) o del

tipo de tres fases como gas, hidrocarburos líquidos y agua. El número de fases se refiere al

número de corrientes que salen del separador y no al número de fases que hay dentro de él.

Ver Anexo No 1

2.1.11.1. Funcionamiento

Imaginemos lo que sucede cuando se vierte gasolina sobre un recipiente abierto. El gas

líquido. En este caso la separación se habrá producido a presión atmosférica (14,7 lppc) y a

29

temperatura ambiente 90 F, por ejemplo: Cuando cambian las condiciones de presión y

temperatura a la cual se produce la separación, también cambiará la cantidad de gas y/o de

líquido que se separa de la corriente. La cantidad de líquido que permanece en el fondo del

recipiente será tanto mayor cuando más alta sea la presión y más baja la temperatura (P y

T).

De la misma manera, para cada patrón de P y T, será diferente la composición del gas y del

líquido que se separan en la unidad. Desde el punto de vista práctico estas composiciones se

pueden calcular teóricamente. La actividad se conoce como “Separación instantánea”

(“flash calculation”).

Hasta hace algunos años estos cálculos eran sumamente fastidiosos y se requerían de varias

horas para conocer la cantidad de líquido y la composición resultante mediante

simuladores.

No obstante, el ingeniero se debe mantener siempre alerta para interpretar la veracidad de la

respuesta que eventualmente arroje un determinado simulador, porque es muy común que

la persona se equivoque al introducir la información y, por lo tanto, sean erróneos los

resultados.

Así, cuando se desea diseñar un separador, lo primero que deberá hacerse es calcular la

cantidad de líquido que permanecerá en el fondo del recipiente y las respectivas

composiciones y características de las fases que se separan. Eso servirá de punto de apoyo

para hacer el diseño conceptual.

2.1.11.2. Eliminación de líquido del gas

La separación de los líquidos del gas empieza a medida que el reservorio se pone en

comunicación con la superficie a través del pozo, debido básicamente a la liberación

30

instantánea de las moléculas de gas en atención a la disminución de la presión; esta

separación aumenta progresivamente a través de la tubería vertical dentro del pozo y

horizontal desde la cabeza del pozo hasta la estación de recolección y tratamiento de los

hidrocarburos.

Bajo ciertas condiciones de presión y temperatura así como de diseño de las líneas de flujo,

el fluido puede ser completamente separado en líquido y gas antes de que llegue al

separador; en este caso el separador suministra el espacio mediante el cual se realiza la

separación final. La diferencia de densidades de los hidrocarburos líquidos y gaseosos

permite desarrollar una separación aceptable.

2.1.11.3. Eliminación de gas del líquido

La mayoría de los petróleos crudos están saturados con gas natural a presiones y

temperaturas de yacimientos. Las características físico – químicas del petróleo y sus

condiciones de presión y temperatura determinan la cantidad de gas que tiene un

determinado volumen másico de hidrocarburos; en consecuencia, la tasa a la cual el gas

natural es liberado de dicho fluido está directamente relacionado con la presión del

yacimiento y a la temperatura de operación del separador.

2.1.11.4. Partes constitutivas de un separador de gas

Un separador sin importar la forma como se halle constituido se divide básicamente en

cuatro secciones:

a. Sección de separación primaria o inicial.

b. Sección secundaria o de ajuste gravitacional.

31

c. Sección de extracción de neblina o sección de aglutinación.

d. Sección de sumidero o sistema de eliminación del líquido.

a. Sección de separación primaria o inicial

En esta sección se separa la parte de liquida de la corriente de gas reduciendo también la

turbulencia del fluido. Para conseguir este efecto, es necesario producir un cambio de

dirección del fluido mediante la ayuda de boquillas generalmente tangenciales, lengüetas

desviadas o con la ayuda de deflectores ubicados adecuadamente. Con cualquiera de las tres

formas para producir dicho efecto se induce una fuerza centrífuga al flujo, con lo que

separara un gran volumen de líquido.

b. Sección secundaria o de ajuste gravitacional

Esta sección ha sido diseñada para conseguir la separación de la mayor cantidad de gotas de

líquido de la corriente de gas, las gotas se separan principalmente por gravedad por lo que

la turbulencia del flujo debe ser mínima. Para desarrollar este proceso el separador deberá

tener suficiente longitud.

En muchos de los separadores se utiliza aspas o veletas con la finalidad de reducir a un

menor grado la turbulencia del flujo a más de servir como superficies colectoras de gotas de

líquido.

La eficiencia de la separación en esta sección depende básicamente de las propiedades

físicas del gas y del líquido, del tamaño de las gotas del líquido suspendidas en la corriente

del gas y del grado de turbulencia.

32

c. Sección de extracción de neblina o aglutinación

En esta sección, se separa las pequeñas gotas de líquido del gas que no han sido separadas

en las dos etapas anteriores.

El principio que se utiliza para el efecto es el choque y la fuerza centrífuga. Las pequeñas

gotas separadas son colectadas a recipientes adecuados en donde la acumulación de éstas

forman gotas más grandes que por gravedad descienden al depósito de hidrocarburos en el

separador.

El dispositivo diseñado y construido para el efecto toma el nombre de extractor de niebla, el

mismo que se encuentra constituido por un conjunto de veletas o aspas, alambre entretejido,

o por tubos ciclónicos.

d. Sumidero o sistema de eliminación del líquido

En esta sección se almacena y descarga el líquido separado de la corriente de gas. Esta

parte del separador debe tener la capacidad suficiente para manejar los volúmenes

acumulados de petróleo para lo cual es necesario una instrumentación adecuada, sean estos

indicadores de nivel, flotadores y válvulas de descarga.

La sección de almacenamiento de líquidos debe ubicarse en el separador de tal forma que el

líquido acumulado no sea arrastrado por la corriente de gas que fluye a través del separador.

2.1.12. Clasificación de los separadores

Los separadores sin importar su clasificación tienen la misma función que es la de separar

los fluidos que son extraídos del fondo del pozo, y con esta separación incrementamos la

33

producción de petróleo y en el caso de los separadores de prueba nos ayuda a conocer las

características de los petróleos que se extraen en cada pozo.

La utilidad de un separador depende del trabajo y las necesidades que se requieren al

momento de la separación de los fluidos.

Los separadores son clasificados tomando en cuenta su diseño, su función y las fases que va

a separar.

Por su función en:

• Prueba

• Producción.

Gráfico No 13 Separador de Producción



34

a) Separadores de Prueba

Son separadores como anteriormente lo señalamos nos ayuda a determinar las

características físico-químicas de un fluido el cual es extraído de un pozo establecido y de

esta forma saber las propiedades de ese yacimiento.

b) Separadores de Producción

Estos separadores sirven para separar el petróleo, del gas y del agua sin importar el pozo

del que proviene ya que estos separadores mejoran la producción de petróleo disminuyendo

el contenido de impurezas.

Por su diseño se clasifican en:

• Verticales y

• Horizontales (de un tubo o doble tubo).

Los separadores según el diseño se los selecciona considerando varios factores que son:

el trabajo que va a realizar, la disponibilidad de espacio y las ventajas y desventajas que

presentan cada uno de ellos.

2.2 EQUIPO DE FONDO

Los equipos de fondo en el sistema Mobile Test Unit tienen constantemente un

mantenimiento preventivo, por ser equipos de evaluación de productividad de los pozos

35

petroleros, por tal razón estos equipos siempre tienen que estar en condiciones óptimas de

operación, minimizando el tiempo de cada evaluación en el campo.

2.2.1. BOMBA HIDRÁULICA JET

El bombeo hidráulico tipo Jet, es un mecanismo de producción de pozos petroleros, que

actúa mediante la transferencia de potencia a una bomba de subsuelo con un fluido

presurizado que es bombeado a través de la tubería de producción. La bomba de subsuelo

actúa como un transformador convirtiendo la energía del fluido motriz en energía potencial

o presión sobre los fluidos producidos.

Esta clase de equipo no tiene partes móviles, lo que la hace resistente a los fluidos

corrosivos y abrasivos. Además, s adapta a todos los ensamblajes de fondo del bombeo

hidráulico tiene alta capacidad y puede manejar el gas libre del pozo, pero requiere mayores

presiones a su entrada que las bombas convencionales, para evitar la cavitación. Su

eficiencia es menor que la de los equipos de desplazamiento positivo, por lo cual necesita

mayor potencia.

Es un equipo hidrodinámico y opera, principalmente, a través de la transferencia de

momento entre dos corrientes de fluido adyacentes. El fluido de potencia de alta presión

pasa a través de la boquilla, donde la energía potencial del fluido (energía de presión) se

transforma en energía cinética.

Esto hace que el chorro de fluido adquiera altas velocidades. La mezcla del fluido del pozo

con el fluido de potencia, en un área constante del conducto o tubo de mezcla, hace que se

transfiera cierta cantidad de movimiento al fluido del pozo.

http://www.monografias.com/trabajos901/debate-multicultural-etnia-clase-nacion/debate-multicultural-etnia-clase-nacion.shtml

36

Los fluidos son conducidos a un difusor de área expandida, que convierte la energía

cinética remanente en presiones estáticas suficiente para levantar los fluidos hasta la

superficie.

Los tamaños físicos de la boquilla y el conducto de mezcla determinan las tasas de flujo;

mientras que la relación de sus áreas de flujo establece la relación entre el cabezal

producido y la tasa de flujo.

La bomba de subsuelo tipo Jet, logra su acción de bombeo mediante la transferencia de

energía entre dos corrientes de fluidos. La alta presión del fluido motriz enviado desde la

superficie pasa a través de una boquilla donde su energía potencial o presión es convertida

en energía cinética en la forma de chorro de fluido a gran velocidad. El fluido a producir es

succionado y mezclado con el fluido motriz en la garganta de la bomba y llevado a

superficie.

2.2.2. CARACTERÍSTICAS DEL BOMBEO HIDRÁULICO TIPO JET.

No requiere de varillas o cables eléctricos para la transmisión de potencia a la bomba de

subsuelo. Es un sistema con dos bombas una en superficie que proporciona el fluido motriz

y una en el fondo que trabaja para producir los fluidos de los pozos. La bomba de subsuelo

puede ser instalada y recuperada hidráulicamente o con unidades de cable. Los fluidos

producidos pueden ser utilizados como fluido motriz. Su mantenimiento es de bajo costo y

de fácil implementación.

Entre las ventajas y beneficios más importantes tenemos:

Flexibilidad en la rata de producción.

37

Cálculo de la Pwf en condiciones fluyentes por el programa de diseño.

La bomba Jet no tiene partes móviles lo que significa alta duración y menor tiempo

en tareas de mantenimiento.

Puede ser instalada en pozos desviados.

Pueden ser fácilmente operadas a control remoto.

Puede bombear todo tipo de crudos, inclusive crudos pesados.

Las bombas de subsuelo pueden ser circuladas o recuperadas hidráulicamente. Esta

ventaja es muy importante porque reduce los requerimientos de los equipos de

reacondicionamiento (workover) para hacer el mantenimiento a los equipos de

subsuelo.

La bomba Jet es fácilmente optimizada cambiando el tamaño de la boquilla y la

garganta.

Muy apropiadas para instalación de medidores de presión debido a su baja

vibración.

Muy apropiadas para zonas urbanas o cerca de zonas urbanas, plataformas costa

afuera y zonas ambientalmente sensibles.

Puede manejar fluidos contaminados con CO2, SO2, gas y arena.

Bajos costos de equipos de subsuelo comparado con otros sistemas de

levantamiento artificial.

Con las nuevas tecnologías en sistemas de bombeo en superficie, se pueden lograr

paquetes de bajos costos de inversión, bajos costos de mantenimiento y máximo

desempeño.

Se pueden instalar sistemas centralizados de bombeo donde un grupo de equipos de

bombeo en superficie suministra el fluido motriz a varios pozos simultáneamente.

El concepto es similar a los sistemas de disposición de agua o a sistemas de bombeo

neumático. .

38

No se requiere taladros de workover para atender el mantenimiento del pozo

reduciendo de manera sustancial el OPEX.

Menos pérdida de tiempo durante el servicio al pozo, reduciendo las pérdidas de

producción.

El mantenimiento de los equipos es muy bajo y por lo tanto se requiere de un

inventario mínimo de partes de repuesto.

2.3. INSTRUMENTACIÓN

La instrumentación es lo que ha permitido el gran avance tecnológico de la ciencia actual

en casos tales como: los viajes espaciales, la automatización de los procesos industriales y

mucho otros de los aspectos de nuestro mundo moderno; ya que la automatización es solo

posible a través de elementos que puedan censar lo que sucede en el ambiente, para luego

tomar una acción de control pre-programada que actué sobre el sistema para obtener el

resultado previsto.

En este proyecto la implementación de la instrumentación es un factor muy importante para

proteger al personal que opera la unidad y proteger a los equipos que componen el sistema

Mobile Test Unit.

CAPÍTULO III

39

CAPÍTULO III

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE LA IMPLEMENTACIÓN DE

INSTRUMENTACIÓN A LA UNIDAD MOBIL TEST UNIT (MTU)

La implementación de instrumentación a la unidad Mobile Test Unit se refiere al grupo de

elementos que sirven para medir, convertir, transmitir, controlar o registrar variables de un

proceso, con el fin de optimizar los recursos utilizados. Estas variables a medir pueden ser

presión, temperatura, vibración y velocidad.

Gracias a la simplificación de la configuración del modulo Deep Sea Electronic y los

diversos sensores de la unidad Mobile Test Unit (MTU) tienen la capacidad de hacer que la

implementación del modulo DSE en la Unidad Mobile Test Unit sea más accesible en

términos de costos, ayudando a que las compañías reduzcan su dependencia de los

consultores expertos, generalmente muy caros. Estos módulos DSE especialmente están

recomendados para los equipos que poseen un motor de combustión interna.

Al final de la presente implementación de instrumentación el modulo DSE trabajara en

conjunto con todos los sensores del motor y bomba de la unidad Mobile Test Unit.

3.1. SENSORES DEL MOTOR

Los sensores del motor son dispositivos que miden de manera automática una variable de

un proceso para transmitir esa información hacia el modulo de control de la unidad de esta

manera controlamos y protegemos de una forma precisa y segura.

http://definicion.de/variable/

40

3.1.1. SOLENOID SHUTOFF 24V.

Es un electroimán se encuentra ensamblado en la bomba de inyección controlando la

cremallera del gobernor de velocidad del motor. Esta constituido de un electroimán y un

embolo que abre y cierra el paso de combustible del motor.

La bobina trabaja con un voltaje de 24 VDC, cada vez que la bobina recibe el voltaje se

energiza accionando el embolo hacia adentro de la bobina o electroimán.

Este componente corta el paso de combustible hacia la cámara de inyección del motor.

Esta válvula será el componente esencial o primordial dentro del sistema del conjunto

motor-bomba, cuando ocurra un cambio en las variables de temperatura y presión y/o

vibración los sensores correspondientes a cada variable enviaran una señal hacia el módulo

DEEP SEA ELECTRONIC Ubicado en el tablero de control este a su vez envía la señal

interna al relé de control de la válvula de combustible, el cual enviara una señal al

solenoide para que cierre el paso de combustible y el motor se apague.

Este componente corta el paso de combustible hacia la cámara de inyección del motor.

41

Gráfico No 8 Solenoide de Apagado del Motor

Fuente: Manual de Partes Caterpillar 3406


42

3.1.2. SENSOR DE TEMPERATURA DE AGUA

Este sensor se encuentra instalado en el cabezote del motor se encuentra en contacto directo

con el refrigerante que circula en el cabezote del motor, es un sensor del tipo resistivo su

resistencia interna varía según cambia la temperatura del refrigerante. Este sensor trabaja en

conjunto con el módulo DEEP SEA ELECTRONIC el cual se encuentra instalado en la

parte frontal del tablero de control, indicando el valor de la temperatura del refrigerante y a

su vez se encarga de apagar o alarmar la unidad por una falla de alta temperatura sobre los

200 grados Fahrenheit.

De esta manera el motor se apaga protegiendo la integridad del personal y del equipo.

43

Gráfico No 9 Sensor de Temperatura de Agua

Fuente: Manual Murphy

Elaborado por: Jaime Teran

3.1.3. SENSOR DE PRESIÓN DE ACEITE

Este sensor se encuentra instalado en la parte lateral del block del motor directamente con

las tomas de presión de aceite del motor.

Este es un sensor del tipo resistivo su resistencia interna varía según cambia la presión del

aceite del motor. Este sensor trabaja en conjunto con el módulo DEEP SEA ELECTRONIC

el cual se encuentra instalado en la parte frontal del tablero de control, indicando el valor de

44

la presión de aceite y a su vez se encarga de apagar o alarmar la unidad por una falla de

baja presión de aceite bajo el SET de 30 psi

Gráfico No 16 Sensor de Presión de Aceite

.

Fuente: Manual Murphy


3.1.4. SENSOR DE VELOCIDAD DEL MOTOR (PICK UP)

Este sensor de velocidad es conocido como Pick Up se encuentra instalado en el housing

Rear del motor de combustión interna.

45

El sensor de velocidad del motor es un generador de imán permanente. Este sensor tiene un

solo polo. El sensor de velocidad del motor está compuesto por bobinas (2). Las bobinas

están arrolladas en una pieza polar del imán permanente (4).

Gráfico No 10 Sensor de Velocidad

Fuente: Caterpillar

Elaborado por: Jaime Teran M.

A medida que los dientes de la corona del volante (5) cortan las líneas de fuerza magnética

(1) generadas por el imán permanente, se genera un voltaje de corriente alterna en las

bobinas (2). La frecuencia de este voltaje es directamente proporcional a la velocidad del

motor.

46

Este sensor o Pick UP trabaja en conjunto con el módulo DEEP SEA ELECTRONIC

indicando las revoluciones (RPM) en la pantalla principal, y a su vez protegiendo el motor

de combustión interna por una sobre velocidad o OVERSPEED con de SET de 2000 RPM.

Gráfico No 11 Sensor de velocidad pick up

Fuente: Caterpillar


47

3.1.2. SENSORES DE LA BOMBA / VESSEL.

La seguridad en la operación del equipo durante las evaluaciones de producción de pozos

petroleros es fundamental, con la instalación de sensores en la bomba de desplazamiento

positivo se protege la integridad del personal y la inversión realizada en la unidad Mobile

Test Unit.

A continuación se detalla los sensores instalados en la implementación de la

instrumentación de la unidad re construida.

3.1.2.1. Switch de alta y baja presión de succión de la bomba

Este switch está instalado en tablero de control del operador, este es indicador y a la vez

switch de alta y baja presión de succión de la bomba quintuplex, es el encargado de

registrar la presión de succión de la bomba quintuplex,.

La presión normal de operación está entre los 30 a 60 psi, el fluido que ingresa a la bomba

es agua proveniente del separador de prueba, estas presiones son críticas ya que

determinan el desempeño de la bomba para la extracción del crudo.

48

Gráfico No 12 Switch de alta y baja presión

Fuente: Murphy


A su vez este indicador posee dos contactos eléctricos (NO) uno de alta presión y uno de

baja presión que pueden ser calibrados por el operador, estos contactos cuando se cierran

envían una señal eléctrica hacia el módulo DEEP SEA ELECTRONIC a sus entradas

digitales que se encuentra en el tablero del operador, esta señal es procesada o interpretada

por el DEEP SEA ELECTRONIC el cual cierra internamente un contacto eléctrico el cual

enviara un voltaje de 24 VDC para que la electroválvula SELENOIDE se energice y corte

el paso de combustible apagando el motor por una baja o alta presión de succión de la

bomba quintuplex, de esta manera se salvaguarda el equipo y al personal.

49

Gráfico No 13 Conexión Sensor de Presión

Fuente: Murphy


3.1.2.2. Switch de alta y baja presión de descarga.

Es el instrumento de mayor importancia dentro del conjunto motor-bomba, ya que este

controlara e indicara la mayor presión que se presenta en la bomba, la presión de descarga

50

la presión de operación oscila entre los 1000 -3500 psi, vemos que es una presión

importante.

Esta es la presión de descarga que entrega la bomba quintuplex a la bomba jet en el fondo

para extraer el crudo o petróleo.

Este switch al igual que el de presión de succión que vimos anteriormente, posee dos

contactos eléctricos normalmente abiertos (NO) los cuales son calibrados por el operador

tanto para baja presión de descarga como para alta presión de descarga.

Gráfico No 14 Switch Control de presión

Fuente: Murphy.


51

Cuando la presión de descarga se eleva o baja del parámetro de operación, se cierra bien

sea el contacto de alta presión o baja presión de descarga enviando una señal al módulo

DEEP SEA ELECTRONIC el cual se encuentra en el panel del operador, interpretada por

el DEEP SEA ELECTRONIC el cual cierra internamente un contacto eléctrico el cual

enviara un voltaje de 24 VDC para que la electroválvula SELENOIDE se energice y corte

el paso de combustible apagando el motor por una baja o alta presión de descarga de la

bomba quintuplex, de esta manera se salvaguarda el equipo y al personal.

Gráfico No 15 Calibración Set de Presión

Fuente: Caterpillar


52

3.1.2.3. Switch de alta vibración.

Este dispositivo está ubicado tanto en el motor como en la bomba, será el encargado de

indicar que el motor o la bomba tienen alta vibración, su funcionamiento se basa en un

imán que tiene sensibilidad la cual puede se calibrada.

Gráfico No 16 Switch de alta vibración

Fuente: Murphy


53

Cuando existe una alta vibración ya sea del motor, transmisión y bomba, el imán cierra un

contacto normalmente abierto, este a su vez envía la señal al módulo DEPP SEA

ELECTRONIC ubicado en el tablero de control del operador, el cual recibe una señal

digital, y a su vez este envía una señal de voltaje para que se energice la electroválvula

solenoide y cierre el paso de combustible para que se apague el motor.

De esta manera se precautela al equipo, mientras los técnicos especialistas de análisis de

vibraciones hagan mediciones y corrijan la falla de vibración del equipo.

Gráfico No 17 Esquema switch de alta vibración

Fuente: Murphy


54

3.3. MÓDULO ELECTRÓNICO DEEP SEA ELECTRONIC / PROGRAMADOR

LÓGICO DSE/PLC.

Este modelo de módulo DSE 6110 es utilizado como el control principal en la

automatización de unidades, desde grupos electrógenos hasta grupos industriales como la

aplicación al sistema implementación de instrumentación de la unidad re construida

MOBILE TEST UNIT de la compañía Technical System Power.

Una de las principales cualidades de este módulo DSE es su versatilidad para su operación

y su fácil programación mediante su teclado manual o directamente por medio de un puerto

USB a PC.

Este modulo Deep Sea Electronic se maneja con un software propio de la misma marca que

nos permite realizar el trabajo y la programación de una forma rápida.

La implantación del sistema de instrumentación se lo realiza mediante la generación de un

diagrama eléctrico el cual nos indica las conexiones entre los sensores y el módulo DSE

además de todos los detalles de programación del módulo DSE por medio de un software

de configuración directamente desde una PC al Modulo DSE realizando el enlace de la

señal con un cable directamente desde un puerto USB de la PC.

Características únicas de DEEP SEA ELECTRONIC.

55

Gráfico No 18 Módulo Electrónico Deep Sea Electronic

Fuente: DSE ELECTRONIC.


3.3.1 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS Y BENEFICIOS

• El texto de retro iluminación LCD

• Frente del panel de edición

• LED y LCD la indicación de alarma

• Modo de ahorro de energía

• CAN y Pick-up/Alt magnética. RPM

56

• PC y la configuración del panel frontal

• 6 entradas digitales (SWICHT PROTECCIONES)

• 3 entradas analógicas (SENSORES)

• 6 salidas (4 configurables en Magnetic Pick-up)

• Temporizadores configurables y las alarmas

• Alternativas de configuración

• Registro de eventos (10)

• Inicio a distancia de entrada

• 3 Fases de seguimiento del generador

• Corriente de seguimiento y protección

• Batería de control del voltaje

• Precalentamiento para el motor

• Contador de Horas

• Integral de parada o de advertencia en condición de falla

• Fácil instalación y diseño de botón

• Los parámetros del motor son controlados simultáneamente

• El módulo puede ser configurado para adaptarse a cada

aplicación

• Compatible con una amplia gama de motores de combustión interna

• Utiliza DSE configuración de software para PC

• Grado de protección IP65 (con junta opcional) ofrece una mayor

resistencia a la entrada de agua

• PC-Licencia de software libre

57

3.3.2. INSTALACIÓN SOFTWARE DEEP SEA ELECTRONIC

Para comenzar la programación del sistema de implementación de instrumentación con el

modulo electrónico DSE es necesario instalar un software que contiene el programa que

nos ayudara con el proceso de programación. Realizaremos los siguientes pasos:

Inserte el CD de software en la unidad de CD-ROM en el PC. La instalación del CD y se

ejecutará automáticamente si esta función está habilitada en su PC.

Al no estar habilitada esta función seleccione manualmente en MI PC Setup DSE SUITE.

El grafico No 26 nos indica el comienzo de la instalación pulsamos click en next para

continuar con la instalación.

Gráfico No 19 Software Deep Sea Electronic

Fuente: DSE configuración de software


58

En el gráfico No. 27 selecionamos la carpeta de instalación del programa.

C:/ Program Files / Deep Sea Electronic PLC/ DSE Configuration Suite.

pulsamos Click en siguiente para continuar con la instalacion.

Gráfico No 27 Software Electrónico Deep Sea Electronic

Fuente: DSE configuración software


59

En el gráfico No. 28 realizamos la confirmación de instalación del software en el

computador .

Pulsamos Click next para confirmar la instalación.




60

En la pantalla del computador nos desplegará el gráfico No.29 en este comienza a instalarse

el programa del Software Deep Sea Electronic, tenemos que esperar unos minutos hasta su

instalación hasta que nos desplegué el gráfico No 30 de finalización de la instalación.




61

Al final de la instalación nos desplegará el gráfico No.30 Instalación completa del software

Deep Sea Electronic

Pulsamos Click en Close para terminar con la instalación.

Con estos pasos terminamos la instalación del software y podemos comenzar con la

programación del módulo electrónico Deep Sea Electronic.




62

3.3.3. INSTALACIÓN DEL HARDWARE

Luego de la instalación del software Deep Sea Electronic estamos listos para comenzar con

la configuración del módulo electrónico DSE que controlará a la Unidad Mobile Test Unit

Para comenzar con la programación es necesario interconectar al modulo DSE con el

computador PC por medio de un cable y puerto USB tipo A o B como se muestra en el

gráfico No31.

Gráfico No 31 Hardware Deep Sea Electronic



El computador PC automáticamente detecta al módulo Deep Sea Electronic para ser

configurado a cada una de las aplicaciones requeridas por el usuario.

63

3.3.4. CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO DEEP SEA ELECTRONIC EN LA

UNIDAD MOBILE TEST UNIT.

Paso No.1

Para ejecutar la configuración de aplicaciones de software para el programa de Windows,

haga clic en el icono Deep Sea Electronics PLC Configuración. Después de una breve

demora para cargar la aplicación, la pantalla de inicio se muestra en el gráfico No32.

Gráfico No 32 Configuración Software DSE Paso No. 1



64

Paso No.2

en este paso pulsaremos con un clic en el icono Crear Nueva Configuración, 6xxx Módulos

6000).

Seleccionaremos el módulo 6110 MPU, este es el módulo que implementaremos al

Sistema de Instrumentación de la Unidad Mobile Test Unit Reconstruida de la Compañía

Technical System Power.

Gráfico No 20 Configuración Software DSE Paso No2



65

Paso No.3

Luego seleccionamos Opciones de Módulo (Module Options) editamos el proyecto a

desarrollar por ejemplo MOBILE TEST UNIT MTU y el nombre de la compañía

TECHNICAL SYSTEM POWER.

Gráfico No 21 Configuración Software DSE Paso No3



66

Paso No.4

En este paso seleccionaremos el tipo de motor de combustión interna con el que trabaja la

Unidad Mobile Test Unit.

En esta aplicación seleccionamos Conventional Engine.

Gráfico No 22 Configuración Software DSE Paso No 4



67

Paso No.5

En este paso seleccionamos Inputs corresponden a las entradas del DSE, nos desplegara

varias opciones las cuales las programaremos a continuación.

Entradas digitales y analógicas




68

Paso No.6

Comenzamos seleccionando con un click en el icono OIL PRESSURE esta opción nos

protege al motor de combustión interna de una baja presión de aceite.

Oil Pressure

Configuramos el Set Point a 30 psi bajo esta presión de aceite, el motor se apagara

automáticamente y en el Display principal del modulo DSE nos emitirá una alarma o falla.




69

Paso No.7

Seleccionamos temperatura de refrigerante (Coolant Temperature).

Configuramos el tipo de sensor a usarse y el set en 200 grados Fahrenheit, para que el

motor de combustión se apague por una falla de alta temperatura en el refrigerante sobre el

set point calibrado.




70

Paso No.8

Luego Configuramos las entradas digitales estas serán activadas por los swicht de alta y

baja presión.

En la primera pantalla encontraremos la programación de Input A-B-C todas estas tienen

que ser calibradas para shutdown apagado de la unidad.

INPUT A = BAJA PRESIÓN DE SUCCIÓN BOMBA (PSL)

INPUT B = ALTA PRESIÓN DE SUCCIÓN BOMBA (PSH)

INPUT C = BAJA PRESIÓN DE DESCARGA BOMBA (PSL)



Elaborado por: Jaime Teran M

71

Paso No.9

Pantalla de programaciones input D-E-F todas programadas y calibradas para shutdown

apagado de la unidad.

INPUT D = ALTA PRESIÓN DE DESCARGA (PSH)

INPUT E = ALTA VIBRACIÓN DEL MOTOR (VM)

INPUT F = ALTA VIBRACIÓN DE LA BOMBA (VB)



Elaborado por: Jaime Teran M

72

Paso No.10

En la pantalla de configuración de digital outputs (Salidas Digitales) encontraremos las

salidas A y B configuradas por fábrica corresponden:

OUTPUT A = FUEL RELAY

Esta será la señal de salida la cual nos activara el Solenoide que contrala la cremallera del

gobernor cortando el paso de combustible del motor, por cualquier alarma que genere la

operación de la unidad Mobile Test Unit (Apagado del motor).

OUTPUT B = START RELAY esta señal es la encargada de encender el motor enviando

una señal al motor de arranque del motor Caterpillar 3406 de la unidad Mobile Test Unit.

OUTPUT C = esta salida es opcional la configuración, en este caso la seleccionaremos para

una alarma audible como señal de aviso cuando la unidad Mobile Test Unit se apague por

cualquier falla ocurrida.

73




74

Paso No.11

En esta aplicación no será seleccionada la opción GENERATOR OPTIONS, ya que este

módulo Deep Sea Electronic estamos implementando a una unidad de bombeo Hidráulico

para pruebas de pozos petroleros por lo cual desactivaremos con un click en el casillero

alternador fitted.




75

Paso No. 12

Luego configuraremos en opciones del motor el sensor de velocidad Magnetic PickUp en

este caso tenemos un volante del motor con 113 dientes ingresaremos este valor para que el

módulo nos pueda entregar las RPM del motor en el Display principal (Sensing options).

La opción de start attempts la Configuramos en el parámetro 1 para un solo arranque del

motor.

Gráfico No 25 Configuración Software DSE Paso No 12.



76

Paso No.13

Pantalla Crank Disconnect esta opción nos permite que el motor de arranque se desconecte

al momento de encendido a las revoluciones que configuremos en este caso el motor de

arranque se desconectara a las 600 RPM.




77

Paso No.14.

Pantalla Speed Settings esta opción nos permite configurar la parada del motor por

overspeed sobre revoluciones (RPM), este parámetro será calibrado a 2000 RPM la

velocidad máxima de trabajo es 1800 RPM.




78

Paso No.15

Pantalla Plant Battery esta opción nos permite proteger al módulo Deep Sea Electronic y

sus demás instrumentos acoplados por un Alto y Bajo Voltaje en la fuente de 24 vdc y a su

vez indicar si los parámetros de estabilización de carga 24vdc están correctos.




79

Paso No.16.

Pantalla Maintenance Alarm esta opción nos ayuda a estar pendiente en el próximo

mantenimiento del motor depende el tipo de motor de combustión para realizar su

mantenimiento a las horas programadas en este tipo de motor Caterpillar 3406 corresponde

a las 250 horas. en el Display principal del módulo DSE nos desplegara una alarma de

aviso.




80

Paso No.17.

Pantalla en modo de operación Scada

Nosotros tenemos la opción encender y apagar el motor mediante el computador PC con

esta opción además de visualizar los parámetros de operación de la unidad Mobile Test

Unit como:

Presión, temperatura, horas de trabajo, velocidad del motor, voltaje de las baterías y bajar

hacia el PC un registro de eventos de alarmas y sus eventos registrados a una hoja

electrónica Exel.




81

Paso No.18.

Ejemplos de registro de eventos, alarmas y sus eventos registrados en una operación.




82

Paso No.19.

Una vez configurados todos los parámetros operativos realizaremos la respectiva

transferencia del archivo UPDATE al Módulo DSE.

De esta manera el Módulo quedaría configurado y operativo.

Gráfico No 28 Configuración Software DSE Paso No. 19.



83

3.4. DISEÑO DEL DIAGRAMA DE CONTROL ELÉCTRICO

El diseño del diagrama que se presenta en el anexo No.2 fue desarrollado en base a la

información de instrumentación obtenida de motores Caterpillar, bombas National Oil Well

y bajo el diseño básico del diagrama Deep Sea Electrónic Modelo 6110 obtenido en

archivos de tipo PDF, para su implementación final al sistema de instrumentación de la

Unidad Mobile Test Unit de la compañía Technical System Power se lo realizo en un

formato de dibujo Autocad.

3.4.1. SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA

Para realizar la simbología eléctrica de las partes del modulo DSE se lo realizó bajo la

propia nomenclatura de la marca Deep Sea Electronic de esta manera no tendremos con

función al momento de instalar o reemplazar el modulo DSE.

84

Gráfico No 29 Simbología de Partes Deep Sea Electronic

Fuente: DSE6110/20


3.4.2. DIAGRAMA DE CONTROL ELÉCTRICO.

El diagrama de control eléctrico está compuesto por los siguientes componentes que se

describe en el Anexo No 2.

85

3.5. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA.

Esta nueva implementación de módulos DSE para el control de instrumentación y

protección de unidades Mobile Test Unit es muy versátil para el personal involucrado en las

operaciones, teniendo una seguridad del 100% en el funcionamiento de todo el sistema que

se encuentre programado.

3.5.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE

INSTRUMENTACIÓN DE LA UNIDAD MOBIL TEST UNIT (MTU).

El Módulo electrónico DEEP SEA ELECTRONIC está diseñado para trabajar con un

voltaje de 24VDC, suministrado por las baterías, todas las señales tanto del motor como de

la bomba ingresan al DSE, el sensor de presión de aceite del motor, el sensor de

temperatura del refrigerante del motor, el sensor de velocidad del motor, el switch de alta

vibración del motor y la bomba, switch de alta y baja presión de succión, switch de alta y

baja presión de descarga.

Todas estas señales recepta el módulo DSE, cuando exista una variación en las variables

del proceso, el Módulo electrónico DSE comandara la electroválvula de combustible es

decir cortara el suministro del voltaje cuando se presente un cambio drástico en las

variables de proceso.

El Módulo electrónico DSE posee un PLC interno el cual controla por medio de una de sus

salidas digitales la electroválvula de combustible apagando el motor por completo.

86

El motor de combustión interna Caterpillar 3406 es encendido al pulsar el botón verde

Start.

Para apagar el motor de combustión interna pulsaremos el botón rojo stop.

Estos dos pulsadores Verde y Rojo serán los únicos que nos permitan encender y apagar el

sistema Mobile Test Unit. El mal funcionamiento de cualquier variable del proceso será

visible en el módulo DSE y se procederá a su corrección.

Gráfico No 30 Carátula Módulo DSE.

Fuente: DSE Electronic.


87

3.5.2. OPERACIÓN DE LA UNIDAD MOBILE TEST UNIT.

Para la operación inicial verificar las marchas de la transmisión de la unidad MTU

se encuentre en estado de Neutro.

Arrancar la unidad desde un panel principal pulsando el botton start.

Verificar parámetros de operación del motor (Presión, Temperatura, Rpm)

Verificar el alineamiento de las válvulas de succión y descarga en posición abiertas

Seleccionar una marcha para transmitir el movimiento a la bomba por medio de la

transmisión.

Calibrar los manómetros Murphy de succión y descarga de la bomba con los

parámetros de evaluación del pozo.

Descargar fluido motriz con la bomba de desplazamiento positivo 300Q alta presión

de fluido motriz hasta el fondo del pozo a evaluar (bomba jet).

El fluido inyectado es medido a través de un medidor de flujo MCII.

El fluido motriz más la producción del pozo retorna hasta el separador.

Separa agua, gas y petróleo.

El agua es reutilizada como fluido motriz, realizamos un circuito cerrado.

El gas es medido y quemado.

La producción del pozo es verificada en los tanques de almacenamiento.

Se toman lecturas hora a hora.

Una vez estabilizada la producción, tenemos datos reales de formación.

88

Gráfico No 53 Unidad Mobile Test Unit.

Fuente: TPS CIA LTDA


3.6. RECOLECCIÓN DE DATOS

3.6.1. PROYECTO

“Implementación del Sistema de instrumentación para la unidad Mobile Test Unit (MTU)

reconstruida de la compañía Technical System Power Cia. Ltda.”

89

3.6.2. LUGAR

Campamento de Technical System Power Cia. Ltda., área de Instrumentación Y Control

ubicados en la Ciudad de Francisco de Orellana.

3.6.3. MÉTODO DE RECOLECCIÓN

El método principal de recolección de datos para este proyecto se lo realizo mediante

investigaciones en las áreas donde se aplica las unidades de evaluación para pozos

petroleros.

Al analizar las unidades que prestan este tipo de servicio, se llegó a determinar que el 60%

de las unidades de evaluación de pozos petroleros no cumplen con el sistema de

instrumentación y control de alarmas motivo por el cual se diseñara este sistema de

instrumentación confiable y versátil para su operación.

3.6.4. DEFINICIÓN OPERACIONAL

Nuestra unidad sirve para evaluar pozos petroleros utilizando el método de bombeo

hidráulico.

Esta unidad permite bombear un caudal hasta 4000 BDP a una presión de 3800 PSI. Su

acumulador permite tener un sistema presurizado, autónomo una vez que se inicia la

prueba.

90

3.6.5. TABULACIÓN DE LOS DATOS

Tabla 1 Parámetros Operativos de Mobil Test Unit

Fuente: Technical System Power Cia. Ltda


91

3.6.6. INTERPRETACIÓN DE LA INFORMACIÓN

Con la información adquirida mediante el trabajo práctico en campo y la demostración del

sistema de instrumentación con el Módulo electrónico Deep Sea Electronic 6110,

protegiendo la unidad de evaluación de pozos petroleros MTU, demostramos que el sistema

implementado tiene una confiabilidad del 100% en diversas operaciones que se encuentre

la unidad MTU.

Este sistema nos permite descartar cualquier problema en la unidad MTU por fallas de una

mala operación, confirmando en el panel principal de control la falla por la cual se apagó la

unidad.

El sistema de instrumentación implementado nos propone una solución rápida para

encontrar el elemento que se encuentra averiado, indicándonos el tipo de alarma o falla en

el panel principal.

3.7 ESTUDIO TÉCNICO ECONÓMICO DEL PROYECTO

El presente estudio técnico económico del proyecto Mobile Test Unit fue desarrollado en

base a cotizaciones locales y cotizaciones de importación de materiales para

instrumentación de la unidad MTU.

3.7.1. DISEÑO Y FACTIBILIDAD TÉCNICA

Requisición de materiales importados (USA) para el sistema de instrumentación.

92

Tabla 2 Requisición Importación de materiales para el sistema de instrumentación.



93

Tabla 3 Requisición local de materiales para el sistema de instrumentación.

ITEM CANT UNIDAD DESCRIPCION P.UNIT P.TOTAL

1 1 EA

MÓDULO DSE DEEP SEA

ELECTRONIC 6110 950 950

2 3 EA RELES 24VDC 16 PIN 45 135

3 1 EA TIMER OOF DELAY 80 80

4 100 EA CABLE 16 AWG CONTROL 2,5 250

5 4 EA

BREAKER CONTROL 4

AMPERIOS 17,76 71,04

6 100 EA

TERMINALES DE CABLE

16AWG PIN 0,25 25

Subtotal

USD 1511,04



94

3.7.2 ANÁLISIS DE COSTOS

Para realizar el presente análisis económico se tomó en cuenta las cotizaciones de los

materiales y suministros que se utilizan en el sistema Mobile Test Unit.

3.7.3. PROYECCIÓN DE GASTOS

Tabla 4 Resumen de la compra del sistema de instrumentación

REPUESTOS IMPORTADOS 3952,36

25% IMPORTACĺON 988,09

REPUESTOS LOCALES 1511,04

MISELANEOS DE INSTALACIÓN 600,00

SUB TOTAL USD. 7051,49



Luego de sumar los valores de las cotizaciones realizadas el proyecto Mobile Test Unit

presenta un valor en dólares americanos de 7051,49 USD.

Este valor de 7051,49 USD será financiado por la empresa auspiciadora Technical System

Power Cia. Ltda. La cual realizara la importación de repuestos y las compras locales para

que el proyecto de instrumentación propuesto sea realizado.

CAPÍTULO IV

95

CAPITULO IV

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1. CONCLUSIONES

De las pruebas realizadas y del análisis de los resultados se pueden obtener las

conclusiones siguientes.

En la actualidad los equipos de superficie para bombeo hidráulico y evaluación de

pozos también llamadas Unidades Mobile Test Unit (MTU) conforman un 60% de

todos los sistemas de bombeo y evaluación en los campos petroleros.

El sistema de Unidades Mobile Test Unit (MTU) es altamente utilizado para la

extracción y evaluación de crudo en producción en la mayoría de empresas estatales

y privadas.

Actualmente Technical System Power se encuentra re construyendo su unidad

Mobile Test Unit (MTU) con todas las seguridades que necesita esta unidad para

brindar a sus clientes una operación basada en la confiabilidad.

El nuevo sistema de instrumentación implementado en la unidad Mobile Test Unit

(MTU) es el primer sistema con Módulo inteligente aplicado en este tipo de unidad

de evaluación y de producción de crudo.

El nuevo sistema de instrumentación implementado con el módulo Deep Sea

Electronic es sumamente versátil y programable con la mayoría de unidades de

evaluación, puede operar sistemas de control y monitoreo de cualquier tipo de

motor y bombas triplex, quintuplex y horizontales.

96

4.2. RECOMENDACIONES.

Poner en marcha proyectos que permitan la optimización de otros sistemas de

instrumentación, utilizando el módulo de control inteligente Deep Sea Electronic.

(DSE).

Poner en marcha el sistema de protecciones para bombas hidráulicas de alta presión,

con el Módulo electrónico Deep Sea Electronic en los diferentes campos

petroleros.

Ejecutar programas de automatización y control en las facilidades de los diferentes

campos, para mejora la calidad en las operaciones en los diferentes Well Pad.

Implementar nuevos sistemas de mejoramiento continuo en las unidades de Bombeo

Hidráulico aprovechando la tecnología actual para proteger la integridad del

personal involucrado en las operaciones y la inversión que realiza la compañía en la

implementación de las unidades Mobile Test Unit.

Implementar charlas en campo al personal involucrado en las operaciones, sobre el

funcionamiento del nuevo sistema de implementación de instrumentación a la

unidad re construida de Technical System Power.

97

BIBLIOGRAFĺA

1. Aguilar,L (1994) Curso de técnicas Investigativas Quito Ecuador.

2. Ary, Jacobs y Razaviech (1990) Estudios Descriptivos

3. Abraham, G. (1995) Curso de técnicas de Investigación y Metodología del Estudio

Ediciones Serie Didáctica A.G Quito Ecuador.

4. ALMEIDA RAUL.: Texto guía Bombeo Hidráulico Universidad Tecnológica

Equinoccial, 2006.

5. CATERPILLAR ILLINOIS.: Services and Parts Manual 3406C.

6. DEEP SEA ELECTRONIC PLC.: Manual de instalación y servicio, Re

7. http://www.deepseaplc.com/home:Página Principal de Selección de Módulos DSE

8. http://www.petroblogger.com/2010/08/bombeo-hidraulico-jet.html Explicación de

bombeo hidráulico y bombas tipo jet.

9. http://www.sertecpet.com.ec Bombas Jet Claw

10. Gutiérrez (1990), Metodología de la investigación v. 1 2010.

11. MURPHY FW.: Manual selección Instrumentos de procesos.

12. National Oil Well Pump: Services and Parts Manual 300Q/500Q

http://www.deepseaplc.com/home

http://www.petroblogger.com/2010/08/bombeo-hidraulico-jet.html

http://www.sertecpet.com.ec/

98

.

ANEXO 1

Anexo 1 VESSEL DE FLUIDO MOTRIZ / SEPARADOR DE PRODUCCIÓN

99

ANEXO 2

Anexo 2 INSTRUMENTACIÓN DEEP SEA ELECTRONIC

100

ANEXO 3

DATA SHEET MÓDULO DEEP SEA ELECTRONIC SERIE 6110/20

102

ANEXO 4

INSTALACIÓN MÓDULO DEEP SEA ELECTRONIC SERIE 6110

universidad tecnolÓgica equinoccial -...

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