En ocasiones, en los pozos productores de crudos pesados se manejan altos volúmenes de sedimentos (arena) y gas, los cuales pueden afectar el desempeño óptimo de los sistemas de levantamiento artificial y por consiguiente provocar una disminución considerable de la producción de petróleo. En el caso de los sistemas de Bombeo Mecánico, la presencia de altos volúmenes de arena y gas pueden ocasionar severos problemas de abrasión y bloqueo dentro de la bomba de subsuelo. Es por ello que se han desarrollado tecnologías para mitigar esta problemática; dentro de las cuales se puede citar la Bomba Mecánica de Doble Pistón para manejar este tipo de fluidos no deseados.
Bomba Mecánica de Doble Pistón: es una bomba insertable de desplazamiento positivo de doble etapa, con barriles de pared gruesa o delgada. Esta provista de un pistón y un vástago hueco, con sistema de anclaje inferior o superior de anillo de fricción. El Pistón es corto y se denomina pistón primario, el cual se desplaza dentro un barril primario normal y un vástago hueco extensamente largo que recibe el nombre de pistón secundario, el cual se desliza dentro de un barril secundario corto. Ambos pistones están unidos por un buje de acoplamiento compensador de presiones.
Funcionamiento:
La presencia de un vástago hueco no deja que los topes inferior y superior del mismo, estén en contacto con el barril corto secundario y tampoco permite la descarga del fluido por el tope superior del pistón primario como ocurre en las bombas API, lo cual transfiere los sedimentos de arena desde la cámara inferior de alta compresión a la tubería de producción. Esta bomba posee dos válvulas viajeras, ubicadas en los topes inferior y superior del pistón primario y el vástago hueco, respectivamente; esto convierte a la bomba en una unidad con dos etapas diferente a la convencional de válvula anular. Normalmente las bombas de subsuelo son de etapa simple, es decir, presentan una válvula fija en el Barril y una o varias válvulas viajeras en el pistón; en cambio, las bombas de subsuelo de doble etapa, presentan una válvula anular, además de las otras antes mencionadas. La válvula anular se encuentra en la parte superior del barril, y su función es soportar la carga de la columna de fluido que se halla por arriba de la bomba.
La zona del espacio anular (formado entre el vástago hueco y el barril primario) permite transferir el gas presente en los crudos con alta Relación Gas-Petróleo, ya que la misma funciona como una cámara de alta compresión. Durante la carrera ascendente, el petróleo con el gas entra en la cámara de baja presión que se forma por debajo de la válvula viajera inferior, debido al vacío generado. Esto obliga a la válvula fija a abrir y permitir el paso de fluido al interior de la bomba. En la carrera descendente, el petróleo, agua y gas son comprimidos y transferidos al interior del pistón primario, a través de la válvula viajera inferior. Debido a la capacidad expansiva del gas, parte de la fase gaseosa es transferida a la cámara de alta presión y el resto del fluido es transferido al vástago hueco. En la próxima carrera el petróleo con el gas comienza de nuevo a entrar en la larga cámara de baja presión. Al mismo tiempo el gas contenido en la cámara de alta presión es comprimido y obligado a entrar al interior del pistón secundario a través del buje compensador de presiones. Al aumentar la presión en el interior del pistón secundario y al hacerse la presión dentro del mismo mayor a la de la tubería, la válvula viajera superior abre y ocurre la transferencia de fluidos hacia la tubería de producción.
Detección de problema de interferencia por gas:
Para verificar el funcionamiento óptimo del sistema de levantamiento artificial se realizan Registros Dinagráficos para determinar el porcentaje de bloqueo o interferencia por gas dentro del barril de la bomba. Una vez verificado y contabilizado el volumen de gas, se procede a instalar la Bomba de Doble Pistón para mitigar o eliminar el problema asociado. A continuación se detalla un Dinagrama típico de un pozo con problema de alta interferencia por gas, y un Dinagrama tipo de bomba con llenado completo luego de haber realizado la instalación y puesta en marcha de una bomba mecánica de doble pistón.
Registro Dinagráfico de pozo con problema de interferencia por gas VS. Registro Dinagráfico de pozo luego de instalada la Bomba Mecánica de Doble Pistón
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