BM TIEBEN1

5/13/2018 BM TIEBEN1 - slidepdf.com

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Ing. Jesús Santos Hernández. 16-03-2010.Ing. Jesús Santos Hernández. 16-03-2010.

Sucker Rod System. VSH2 (Weatherford)



Antecedentes históricos.Hasta los años noventa la operación de los equipos de bombeo mecánico se

consideraban los más eficientes, utilizando las unidades de bombeoConvencional, Aerobalanceada y la Mark II. Cuando llegó a México una nuevaunidad llamada TIEBEN, en el campo Poza Rica se llevo a cabo una pruebapiloto en el año de 1995 en el pozo Poza Rica 329 donde se evaluó la eficienciade la nueva unidad Hidroneumática mejor conocida como ³Tieben´, que tanbuenos resultados había tenido en el campo Ébano.

Cortesía Campo Samaria.

Sistemas Artificiales de Producción.



¿Qué es el TIEBEN?Es una unidad de bombeo alternativo para el movimiento de varillas, cuyo principio de

funcionamiento es sobre la base de presiones hidráulicas compensadas debido a lacompresión y expansión del nitrógeno (N2), este nitrógeno se encuentra dentro de un

acumulador que soporta 2/3 de la carga total de la varilla pulida y reemplaza a loscontrapesos de la unidad de bombeo mecánico convencional.Con el principio hidroneumático se pueden levantar cargas de hasta 40,000 libras en

la varilla pulida, con una carrera efectiva máxima de 120 pulgadas y con hasta ochoemboladas por minuto; éstas pueden ser modificadas según las necesidades de la

operación.




Componentes del equipoSistemas Artificiales de Producción.

Cilindro

(acumulador y motriz.)Válvula check.

Arreglo unión.Sensores.Pedestal.Plato.Conexiones.

PEDESTAL

Válvuladireccional.Controlador de válvuladireccional.Manifold.Bomba maestra.Bomba auxiliar.Tanque piloto.

Tablero.Deposito de Aceite.Acumulador denitrógenoTanquesalmacenadoresde nitrógeno.

P A QUETE MOTRIZ



Elementos: Acumulador.-Es un cilindro con un pistón flotante en su interior en el cual

actúan dos fluidos; aceite hidráulico y nitrógeno (N2) comprimido. Elacumulador genera el efecto de los contrapesos.

Cilindro actuador.-Es el cilindro que está compuesto por dos pistonesadheridos a una varilla pulida, estos pistones generan tres cámaras en las cualesactúa el aceite hidráulico.

Motor.-Elemento que propicia la potencia necesaria a la bomba hidráulica.

Bomba hidráulica.-Unidad provista de 130 [cm³], con una bomba simple ode 75 [cm³] cuando se trata de una bomba doble.

Tanq ue de aceite hidráulico.- Almacenador del aceite hidráulico con unacapacidad de hasta 360 litros.

Contenedor de nitrógeno (N2)

Pedestal.-Torre de aproximadamente 7 metros en la cual se alojan los sensorespara el cambio de dirección de la carrera y del elevador, los cuales están unidospor la varilla de succión en uno de los extremos del cilindro actuador y en el otro

extremo por la varilla pulida.




Sistema de seguridad de las unidades de bombeo

mecánico hidroneumático.

Sensor de separación de la varilla pulida.- Este sensor se coloca alelevador, el cual se desliza por el pedestal. Estos sensores son magnéticos por loque se coloca un disco de metal sobre la grampa superior para que el sensor estéactuando permanentemente, en el caso de que la varilla pulida se detenga, laseparación del sensor y el plato metálico no será la misma que detendrá a launidad hasta que la distancia del sensor-plato se restablezca.


Plato metálico

Sensor deproximidad

Grampa

Elevador

Varilla pulida

Limitador de presión.- Esta limitante es regulada de acuerdo a la carga alevantar; al exceder esta limitante el equipo se detendrá quedando asentada estafalla.

Sensor de nivel de fluido hidráulico.- Cuando el nivel no es seguro pararealizar una operación el equipo se detendrá.

Sensor de temperatura.-La temperatura no podrá exceder los 65ºC



Principio de operación del bombeo mecánico hidroneumático

CARRERA ASCENDENTE

El N2 en compresión empuja hacia abajo al pistón flotante delacumulador, éste presiona al aceite hidráulico a circular haciala cámara superior del cilindro actuador, al mismo tiempo labomba hidráulica llena con aceite la cámara inferior del cilindroactuador y de esta forma es levantada la varilla pulida, esto

hasta que el elevador emite una señal al sensor superior parafinalizar la carrera ascendente.


Carrera

ascendente

Cámara 3

Cámara 2

Cámara 1

P up

P down

Pacum

Pacum

Cámara 2

P up

P down

Pacum

Pacum

Cámara 3

Pacum

Camara 1

Carrera

descendente

CARRERA DESCENDENTE

El sensor superior emite una señal que genera un cambio dedirección del fluido hidráulico proveniente de la bombahidráulica. Al invertir la circulación del fluido hidráulicocomienza el llenado de la cámara intermedia del cilindroactuador, lo cual genera que la varilla pulida comience su

carrera descendente. El fluido hidráulico de la cámara superior del actuador proveniente del acumulador, comienza a ingresar nuevamente a éste, comprimiendo al N2.

La carrera descendente llega a su fin cuando el elevador emite una señal al sensor inferior, el cual a su vez emite unaseñal para que comience su carrera ascendente.

Carrera ascendente Carrera descendente

Cámara 2 Cámara 2

Cámara 1

Cámara 1

P up P up

P downP down

P acum

Cámara 3P acum

P acum

P acum

P acum

Cámara 3



Ejemplo VSH2Sistemas Artificiales de Producción.

El Nitrogeno empuja hacia abajo el piston en el acumulador. El fluido hidraulico

bajo el piston es forzado en la etapa superior del cilindro y empuja hacia arriba elpiston del cilindro.

Una válvula servo direcciona el fluido presurizado desde la bomba a una etapa

inferior en el cilindro. Esto provoca que el pistón en el cilindro suba o baje,utilizando menor potencia (HP)

Interruptores de proximidad activan el control de desplazamiento eléctrico queopera la servo válvula, cambiando la dirección del vástago.El SPM se pueden cambiar con sólo girar la perilla hacia arriba o hacia abajo en elpanel de control.El controlador de Optimización de la producción para el panel de la unidad VSH2 está conectado en menos de 5 min



Se compone de dos componentes básicos:

Sistema Hidráulico Este sistema proporciona el movimiento necesario, ascendente y descendente, para

el funcionamiento de la Bomba subsuperficial. Consta de un Cilindro Hidráulico deefecto doble, una Válvula de Control Direccional de cuatro vías y una BombaMaestra de Engranes (bomba hidráulica).

Sistema de Balanceo Hidroneumático Contrabalancea el peso de la sarta de varillas y Consta de un cilindro hidráulico de

efecto simple, un paquete de tanques de nitrógeno, un cilindro hidroneumático deefecto doble (acumulador), y una bomba auxiliar de engranajes. Este balanceofunciona en base a dos magnitudes, una constante y otra variable:

x La Constante.- Es la cantidad de fluido hidráulico necesario para ocupar lamitad de los dos cilindros, por debajo de cada émbolo y el tubo que los

comunica: 5 galones en unidades de 60´ de Carrera, 10 galones en unidadesde 120´ y 15 galones en las de 180´.

x La variable.- Es la cantidad de nitrógeno que se aplica a los tanques y a laparte superior del acumulador, la cual será proporcional al peso de la sarta devarillas de succión, junto con la columna de crudo. Este sistema equivale a loscontrapesos de las unidades convencionales y Mark II, y al cilindro neumáticode las unidades aerobalanceadas.


Diagrama esquemático



Características Unidad VSH2:


MODELO

60 120 150Longitud de carrera (Max) 60 120 150Longitud de carrera (Min) 24 52 72

Máxima spm* 9 8 7Carga máxima de la varilla

(lb) 35000 40000 40000Tamaño del cilindro 4

Dimensiones generales:MODELO

60 120 150 A Ancho (in) 61B Longitud (in) 102C Altura de navegación 57C Altura de trabajo (90°) (in) 62 74C Altura de trabajo vertical (in) 83 115

D Cilindro (in) 167 255 277E Pedestal (in) 144 215.5 254.5F Ancho del mastil, navegacion (in) 26G Ancho del mastil (in) 18.5

C

B A

G

F

E

D



Carrera

60in (1.52m) 120in(3.04m) 180in (4.57m)

Tipo de Montaje

Pedestal. Directo.

Motor

Eléctrico. Combustión.


Por lo que se tienen

EP-60, GP-60, EDM-60 y GDM-60.EP-120, GP-120, EDM-120 y GDM-120.EDM-180 y GDM-180.



TIEBEN vs Las unidades convencionalesSistemas Artificiales de Producción.



Ventajas de la Unidad TIEBEN sobre la unidad

convencional.Costo de adquisición- Ahorros hasta del 50%

Consumo de energía-Consumo menor al 30%

Tipo de motor-Req uerimientos de potencia del 30%

Costos de reparación- Ahorros hasta en un 500%($8000 la reparación mas costosa)

Transportación e Instalación-Fácil transportación einstalación en 3 hrs

Eficiencia de bombeo-Se puede tra bajar a bajas velocidades de bombeo.

Producción diferida-Reduce al mínimo los pro blemas

de producción diferida.


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