Curso Practico de Echometer

CURSO PRACTICO DE ECHOMETER

CONTENIDO • • • •

•

• •

Conceptos Básicos de Bombeo Mecánico Funciones del Echometer Componentes del Echometer Registro de Nivel de Líquido • Adquiriendo la señal acústica • Análisis Automático • Presión en el casing • Análisis Manual • Análisis por velocidad acústica Cartas Dinagráficas • Adquiriendo la señal • Análisis de la carta dinagráfica • Pruebas de Válvulas Registro de voltaje y corriente. Ejemplos de interpretación con el Software.

CONCEPTOS BASICOS DE BOMBEO MECANICO

CONCEPTOS BASICOS DE BOMBEO MECANICO UNIDAD DE BOMBEO

GUAYA ELEVADOR BARRA PULIDA

PRENSAESTOPA DE SUPERFICIE LINEA DE FLUJO CRUDO CABEZAL LINEA DE GAS

CONEXION REVESTIDOR LINEA DE FLUJO

SARTA DE CABILLAS

REVESTIDOR

GAS

EDUCTOR

PISTON VALVULA VIAJERA

VALVULA FIJA

CRUDO COLGADOR FORRO RANURADO (LINER)

GRAVA

CONCEPTOS BASICOS DE BOMBEO MECANICO Sarta de Cabillas Componente

Descripción

Barril o cilindro de la bomba

Es una pieza cilíndrica pulida donde se almacena el fluido, dentro del cual se mueve el pistón. El diámetro del barril representa el diámetro nominal de la bomba.

El émbolo o pistón

Es el elemento movible dentro de la bomba. Su diámetro determina la capacidad de desplazamiento y su resistencia es menor que la del cilindro. El diámetro del pistón, representa el diámetro de desplazamiento de la bomba.

Válvula viajera

Está ubicada en el pistón, de tipo bola y asiento, permite el desplazamiento del fluido desde el barril hacia la tubería de producción a través del pistón.

Válvula fija

Es de tipo bola y asiento, facilita la entrada del fluido desde el pozo hasta el barril de la bomba.

Vastago de Tiro

Pistón

Válvula Viajera

Barril

Válvula Fija

CONCEPTOS BASICOS DE BOMBEO MECANICO

CONCEPTOS BASICOS DE BOMBEO MECANICO Ventana de Aplicación • • • • • • • • • •

Pozos con 0,1 < IP < 5 Tasas de producción entre 20 - 20000Bl/d Tasas de gas entre 0.01 - 0.15 MMPCD RGL entre 10 - 300 AyS entre 0 - 100% Nivel de fluido entre 400´ - 8000´ Viscosidad entre 100 - 80000cPs API entre 6 - 35 Profundidad entre 400 - 8000´ Diámetro del revestidor 41/2 - 95/8.

CONCEPTOS BASICOS DE BOMBEO MECANICO Ventajas •• Aplicable Aplicable aa crudos crudos pesados pesados yy extrapesados, extrapesados, preferencialmente. preferencialmente. •• Aplicable Aplicable en en pozos pozos con con bajo bajo nivel nivel de de fluido. fluido. •• Capaz Capazde demanejar manejaragua. agua. •• El Eldiseño diseñoes espoco pococomplejo. complejo. •• El El sistema sistema es es eficiente, eficiente, simple simple yy fácil fácil de deoperar operarpor porelelpersonal personalde decampo. campo. •• Se Se puede puede aplicar aplicar aa completaciones completaciones sencillas y múltiples. sencillas y múltiples. •• Puede Puedeutilizar utilizargas gasooelectricidad electricidadcomo como fuente fuentede deenergía. energía. •• Puede Puede bombear bombear crudos crudos viscosos viscosos yy aa altas altastemperaturas. temperaturas. •• Bajo costo Bajo costode demantenimiento. mantenimiento.

Desventajas •• Está Está limitado limitado por por profundidad profundidad máxima, máxima,7000 7000pies. pies. •• El El equipo equipo de de superficie superficie es es pesado pesadoyy voluminoso. voluminoso. •• Sensible Sensible aa lala alta alta producción producción de dearena. arena. •• Pérdida de eficiencia Pérdida de eficiencia volumétrica volumétrica para para pozos pozos con con alta altaproducción producciónde degas. gas. •• Requiere taladro para Requiere taladro para reemplazar reemplazar elel equipo equipo de de subsuelo subsuelo

CONCEPTOS BASICOS DE BOMBEO MECANICO Fallas en superficie

Fallas en fondo

•• Derrame Derrameaanivel niveldel delcabezal, cabezal,elelcual cual puede puedeindicar indicaruna unafuga fugaaatravés travésdel del prensaestopa. prensaestopa.

•• Válvulas Válvulasdañadas dañadas

•• Ruido Ruidoen enlalacaja cajade deengranaje. engranaje.

•• Bomba Bombabloqueada bloqueadapor porgas. gas.

•• Fallas Fallasdel delsistema sistemaeléctrico. eléctrico.

•• Caja Cajade deengranaje engranajedañada. dañada.

•• Motor Motorquemado. quemado.

•• Golpe Golpede defluido. fluido.

•• Correas Correasen enmal malestado. estado.

•• Fuga Fugade deválvula. válvula.

•• Barra Barra pulida pulida doblada, doblada, rayada, rayada, careada. careada.

•• Bomba Bombacon conmucho muchogas. gas.

•• Unidad Unidadde debombeo bombeodesbalanceada. desbalanceada.

•• Cabillas Cabillassueltas sueltasoorotas. rotas.

ANALIZADOR DE POZOS ECHOMETER

FUNCIONES DEL ECHOMETER El objetivo principal del Analizador de pozos Echometer es proporcionar al operador y al Ing. de producción todos los datos necesarios para analizar el comportamiento de un pozo de petróleo. Para cumplir este objetivo utiliza una combinación de hardware y software coordinado desde una computadora portátil.

Funciones • Determina el nivel de líquido (Sumergencia de la bomba). • Restauración de presión (producción de gas en el anular). • Test dinagráfico (carta dinagráfica, pruebas de válvulas). • Test de potencia (torque caja, balanceo de la unidad, consumo eléctrico).

Proporciona Proporcionatodos todoslos losdatos datosnecesarios necesariospara parala la optimización optimizacióndel delpozo pozomediante medianteel eldiagnóstico diagnóstico del delsistema sistemade delevantamiento levantamientoartificial artificial

COMPONENTES DEL ECHOMETER

Analizador

Pistola

Sensores de presión

Celdas de Carga

Pinzas Amperimétricas

COMPONENTES DEL ECHOMETER Analizador El Analizador es una compacta que permite:

unidad

electrónica

• Alimentar y recibir la señales de los sensores. • Convertir las señales analógicas sensores en señales digitales.

de

los

• Proporciona la comunicación necesaria con una computadora (portátil) para el procesamiento de los datos.

COMPONENTES DEL ECHOMETER Pistola Función: Generar un pulso acústico. Los “ecos” de este pulso son detectados por el micrófono instalado en su interior y enviados al analizador. En ella se instala el sensor de presión. El pulso acústico se puede generar en modo explosión o en modo implosión.

Modo Explosión: Utiliza suministro de gas externo para generar el pulso acústico en el pozo. La presión en la cámara debe ser mayor que la presión del casing.

Modo Implosión: Puede usarse si la presión del casing es mayor que 200 psi. Este método utiliza la presión del pozo para generar el pulso acústico. No se necesita suministro de gas externo.

COMPONENTES DEL ECHOMETER Pistola (Cont.) Pistola Automática (Remota) • Posee un solenoide de 12v que permite accionar la pistola desde el analizador. • Se utiliza solo en modo explosión. • Presión de trabajo 1500/3000 psi. Pistola Manual (Compacta) • Se acciona manualmente. • Se puede utilizar tanto en modo explosión como en modo implosión. • Presión de trabajo de 1500 psi y de 5000 psi

COMPONENTES DEL ECHOMETER Sensor de Presión

Función Medir la presión en el anular. • Resolución de 0.1 psi para un rango de 1500 psi. • Temperatura de trabajo: -40°F a 140°F • El montaje en la pistola debe ser manual (no utilizar herramientas). • Están disponibles en los rangos: 25, 40, 60, 100, 160, 250…1000 bar.

COMPONENTES DEL ECHOMETER Celda de Carga Se utilizan para medir la carga en la barra pulida y su posición.

Tipo Herradura

Es un transductor muy exacto diseñado para medir valores de carga muy precisos. Posee un strain gauge para medir la carga y un acelerómetro para medir la posición.

Es conveniente para las mediciones rapidadas y fáciles. Infiere la carga a través de mediciones de las variaciones de diámetro de la barra pulida. También posee un acelerómetro para medir la posición.

Ajustable

COMPONENTES DEL ECHOMETER Pinzas Amperimétricas y voltímetro

Con este instrumento se puede medir el voltaje y la corriente, permitiendo calcular la potencia consumida por el motor en cada ciclo. No se necesita parar la unidad (desconectarla electricamente) para hacer las pruebas. La instalación requiere de precaución por ser líneas de 480 V.

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO

¿Que es el Nivel de Fluido? Es la profundidad del limite entre la fase gaseosa y la fase líquida en el espacio anular entre la tubería de producción y el revestidor medido desde superficie. La diferencia entre el nivel de fluido y la profundidad de la bomba se conoce como sumergencia

TUBERÍA DE PRODUCCIÓN NIVEL DE FLUIDO

REVESTIDOR

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Adquiriendo la señal acústica Para el registro de la señal es necesario cumplir con las siguientes condiciones: 1.- Introducir correctamente el serial y los coeficientes del sensor de presión y realizar la secuencia del “cero”.

2.- Verificar que las válvulas del casing se encuentren en buen estado y que abran y cierren correctamente. 3.- El operador debe estar seguro que la señal registrada corresponde y es representativa de la condición actual del pozo.

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Adquiriendo la señal acústica (Cont.) 4.- Para un correcto registro de la señal se debe introducir los siguientes datos: • • • • • • • • •

El nombre del pozo La presión estática del yacimiento Profundidad de la bomba Diámetro interno del casing Diámetro externo del tubing Temperatura de superficie Temperatura de fondo Gravedad del crudo Promedio de la longitud de las juntas

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO ¿Como se mide el nivel de fluido con Echometer? CONECTOR DE MICRÓFONO

• Se genera un pulso con nitrógeno o CO2 a través del espacio anular del pozo (o en la tuberia de producción). • Las reflexiones del sonido chocan con el nivel y las juntas de la tubería y regresan a la superficie. • La señal es detectada por el micrófono y traducida a señal electrónica e interpretada por el analizador y enviada al computador en forma digital.

VALVULA REVESTIDOR

MICRÓFONO

PISTOLA SENSOR DE PRESION TUBERÍA DE PRODUCCIÓN

NITRÓGENO / CO2

ECHOMETER

NIVEL DE FLUIDO ANALIZADOR REVESTIDOR

PERFORACIONES

LAPTOP

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO

Utilizando la señal acústica y de presión del espacio anular, el analizador determina la profundidad del limite entre la fase gaseosa y la líquida.

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Análisis de la señal acústica

Identificación y cuenta de cuellos

Identificación del nivel de fluido

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Análisis de la señal acústica

En algunos pozos la frecuencia de los cuellos cambiará debido a las variaciones en la velocidad acústica con la profundidad; esto es que porque es necesario procesar los datos más rigurosamente y que realmente se cuente cada reflexión individual para obtener un conteo exacto de cuellos. Esta cuenta se hace automáticamente.

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Presión en el casing Esta opción muestra el cambio de presión en el anular vs. El tiempo (dp/dt), durante el período que las válvulas del casing estén cerradas. Con este dato el software determina la cantidad de gas producida por el anular y el gas presente en la columna de fluido.

Los datos de presión de casing serán registrados en un máximo de 15 minutos y entonces la adquisición se terminará automáticamente. El operador tiene la opción de acabar el registro de los datos a cualquier punto que crea conveniente. Generalmente, dos minutos son el tiempo suficiente por medir un registro.

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Análisis Manual Esta opción se usa para el análisis detallado de los datos acústicos en los casos cuando el software no es capaz de completar el análisis automático ante la presencia de un nivel líquido muy alto o una señal muy compleja.

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Pasos para el análisis Manual

1.- Seleccionar el intervalo a usar

2.- Filtrar la señal si es necesario

3.- Alinear la primera marca con la señal

4.- Espaciar las marcas para ajustar con la frecuencia de los cuellos

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Hoja Resumen

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Ejemplo

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Ejemplo

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Análisis por Velocidad Acústica La técnica optativa más simple por determinar la profundidad del nivel líquido es introducir la velocidad acústica. La velocidad puede obtenerse de datos anteriores obtenidos en pruebas de campo.

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Análisis por Velocidad Acústica

Este formulario opciones:

proporciona

tres

•Introducir directamente el valor de la velocidad si es conocido. •Calcular la velocidad basada en la gravedad de gas, presión y temperatura. •Calcular la velocidad dado análisis de gas, presión temperatura.

un y

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Análisis por Velocidad Acústica Conociendo la velocidad acústica, el nivel de líquido se calcula por medio de la ecuación:

TV D= 2 Donde: D = Distancia del nivel de liquido (pie) T = Tiempo entre la generación de la onda inicial y la onda reflejada (seg) V = Velocidad Acústica (pie/seg)

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Análisis por Velocidad Acústica

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Análisis por Velocidad Acústica

REGISTRO DE NIVEL DE FLUIDO Pozos de Gas Lift

Verificar el funcionamiento de las válvulas Identificar tubería rota. Formación de tapones

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA

Peso de la sarta de cabillas sumergida + Peso del fluido manejado

Carga

Peso de la sarta de cabillas sumergida

Posición

Carrera efectiva Trabajo gastado en comprimir gas

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Utilizando el software TWM en el modo de adquisición, introducir el serial y los valores de los coeficientes de la celda de carga que se usará en las medidas.

Los coeficientes C1 y C2 se usan para calcular la carga en la barra pulida con la ecuación: Carga = C1 + VC2 - Ccf donde: Carga = carga en la barra pulida, KLBS V = medida de la celda, en mV/V Ccf = Coeficiente de calibración del desplazamiento de cero.

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Datos Necesarios Para un correcto registro de la señal se debe introducir los siguientes datos: • • • • • • • •

Fabricante de la unidad de bombeo El modelo API de la unidad bombeo. El sentido de rotación de la caja de engranajes. La longitud de la embolada (plg) El diámetro del pistón (plg) La profundidad del ancla de tubería (pie) (en caso que exista) La profundidad de la bomba (pies) Descripción de la sarta de cabillas, Diámetro, longitud del tramo, y el grado.

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Instalación de la Celda de Carga

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Adquiriendo la señal Escalar la señal

Cambiar el tiempo de adquisición Cambiar # de ciclos a adquirir Comenzar la adquisición

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Adquiriendo la señal (Cont.) El software calcula la velocidad y la posición de la barra pulida por la integración numérica de aceleración vs tiempo. Los datos de aceleración deben variar de aproximadamente +0.5 mV/V a -0.5 mV/V y exhibe los valores positivos y negativos.

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Adquiriendo la señal (Cont.) Para cambiar la escala en unidades de ingeniería

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Adquiriendo la señal (Cont.) Para visualizar Aceleración, posición y corriente del motor en función del tiempo, seleccionando la variable correspondiente en el menú de la parte superior de la ventana

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Adquiriendo la señal (Cont.)

Aceleración

Corriente del motor

Velocidad

Posición

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Análisis de carta dinagráfica

En la etiqueta “Overlay” del menu se muestra la carta dinagráfica. Se muestra uno o varios ciclos de bombeo.

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Análisis de carta dinagráfica

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Análisis de carta dinagráfica

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Análisis de carta dinagráfica

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Prueba de Válvula El operador tendrá 3 minutos (180 segundos) para realizar uno o dos pruebas de válvula viajera y una o dos pruebas de la válvula fija.

Detener la prueba

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Prueba de Válvula Con la celda de carga instalada en la barra pulida y deteniendo la unidad de bombeo a 3/4 en la carrera ascendente para la válvula viajera y a 3/4 carrera descendente para la válvula fija.

Válvula viajera

Válvula Fija

REGISTRO DE CARTA DINAGRAFICA Prueba de Válvula Escurrimiento de la bomba: La línea doble (TV) indica la carga moderada después cinco segundos Una disminución en la carga es una indicación que el ecurrimiento está teniendo lugar. El % de disminución de la carga (lbs/sec) se convierte a un % de escurrimiento de bomba equivalente y se despliega al fondo de la pantalla refiriendose a Bbls/d.

REGISTRO DE CORRIENTE Y VOLTAJE

REGISTRO DE CORRIENTE Y VOLTAJE Instalación de las pinzas Amperimétricas

Las pinzas amperimétricas incluyen tres cables que deben conectarse a los terminales de la fase correspondientes. Cada uno tiene una etiqueta con la posición correspondiente: IZQUIERDA, CENTRO y DERECHO. Las Conexiones deben hacerse al terminal apropiado y en el interruptor de potencia principal.

REGISTRO DE CORRIENTE Y VOLTAJE Datos Necesarios Para un correcto registro de la señal se debe introducir los siguientes datos: • • • • • • •

Voltaje, frecuencia y número de fases del motor Costo de KWH Marca y modelo del motor Potencia nominal del motor Producción del pozo (crudo y agua) Amperaje del motor a carga completa Velocidad nominal del motor

REGISTRO DE CORRIENTE Y VOLTAJE El usuario debe determinar lo siguiente: • La amplitud debe similar en ambos ciclos. • Las crestas negativas deben tener las amplitudes similares en ambos ciclos. • El valor mínimo de corriente debe coincidir con el cero del voltaje.

Cuando estas condiciones se reúnen, el usuario debe aceptar los datos como válido. De lo contrario los datos deben rechazarse y deben adquirirse de nuevo.

REGISTRO DE CORRIENTE Y VOLTAJE • Determinar la eficiencia de la unidad de bombeo desde el punto de vista de energía y de carga mecánica • El costo de energía por mes que asume un funcionamiento continuo (24 horas por día y 30 días por mes) • El costo de operación también es calculado • Determinar si está balanceada la unidad de bombeo • Optimizar la demanda eléctrica • Identificar problemas de cargas excesivas.