Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Varillas de Bombeo

No description
by

Sebastián Onieva

on 8 July 2013

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Varillas de Bombeo

GOLPE DE FLUIDOa) GOLPE DE FLUIDO
Habíamos visto que para aumentar la producción de un pozo, era necesario bajar el nivel tanto como fuese posible.
Cuando el barril se llena solo parcialmente, debido al bajo nivel, el pistón, en la carrera descendente, “golpea” contra el fluido, en vez de descargarse en forma gradual , ello causa graves daños no solo en las varillas sino al equipo y al motor , como también podrá causar daños al casing con las cuñas del ancla del tbg. (si el pozo está anclado).
En consecuencia, el “golpe de fluido” deberá ser evitado: bajando los golpes por minuto; cambiando la bomba por una de menor diámetro; acortando la carrera, o por una combinación de ellas, hasta buscar el punto en que se evite el golpe de fluido, afectando lo menos posible la producción
Varillas de Bombeo
Agenda:

- Características generales y manipuleo en superficie
- Manejo operativo: torque, elementos de manipulación
- Cálculo de tensión máxima
- Problemas frecuentes
- Varillas Premium vs. API
Las medidas más
utilizadas son de ¾”, 7/8” y 1”
CALCULO DE TENSION
MAXIMA
Se debe calcular la tensión máxima a aplicar con el aparejo, teniendo en cuenta la tensión mínima de fluencia de las barras
Varillas API grado “D” acero AISI 4142
Tension de fluencia: 100000 psi - Tension de rotura: 115000
Para ambos tipos de varillas, la tensión máxima a aplicar es la misma y se calcula
teniendo en cuenta los siguientes datos:
Las varillas de menor diámetro nos darán el punto crítico de tensión, entonces el cálculo
para determinar la tensión máxima a traccionar la sarta de varillas (lo que debe marcar el
indicador de peso) es la siguiente:
1.- Calculamos el peso de la sarta (Ps) según programa:
Ejemplo:
Sarta API grado “D”, cantidad de varillas:
1” =114 varillas
7/8" = 101 varillas
3/4”= 59 varillas
Ps = (73,50 x 114) + (55 x 101) + (40,75 x 59)
Ps = 8379 + 5555 + 2404.25 =
16338.25 lbs

Al indicar el Martin Decker este Ps (peso de sarta), significa que todas las varillas están
colgadas del aparejo. Ahora debemos continuar tensionando con el parejo, pero…
¿hasta cuanto podemos tensionar sin dañar la sarta?
2.- Calculamos la tensión máxima a aplicar con el aparejo:

Tmax = (TaØm x 0,8) + PVØs
Tmax = (44200 x 0,8) + (73,50 x 114) + (55 x 101)
Tmax = 35360 + 8379 + 5555 =
49294 Lbs
Problemas en las Varillas de Bombeo
Tipos de bombeo
CUIDADOS EN EL MANEJO DE LAS VARILLAS
Todas las fallas de la varilla de bombeo, varilla corta y de acoples son fallas por tensión o fatiga.
EN LA CARGA Y DESCARGA
EN LAS OPERACIONES DE PULLING
ROTURAS – SUS CAUSAS
FATIGA
DAÑO
FÍSICO
TORQUE INCORRECTO
CONDICIONES DE BOMBEO MUY SEVERAS
- Cuando son trasportados en camiones a la locación en contenedores, para la descarga, deben ser tomados desde las puntas. Si son transportadas sueltas deben colocarse sobre al menos 4 caballetes.
- Cada tanda horizontal debe estar separada por un espaciador de madera.
- No les debe tocar nada que sea metálico
- Las roscas deben traer un protector
- No debe ponerse ni colocarse ningún otro material o herramienta sobre las varillas estibadas.
- Las varillas no deben ser golpeadas
- Los pines y cuplas deben estar limpios, tanto la parte roscada como el espejo
- Antes de enroscar las varillas deben lubricarse los pines. Luego apretarlas con el torque correcto utilizando la llave hidráulica.
- La Llave hidráulica debe ser calibrada cada vez que se bajen varillas a un pozo.
- Cuando haya que desenroscar una cupla lisa, se deberá descartar.
- Toda varilla que presente picaduras, ranuras o cualquier otro daño visible deberá ser descartada, lo mismo para cualquier varilla que se vea torcida.
- Cuando sea necesario tirar para desclavar la bomba, lo máximo que se permite son 20000 lbs sobre el peso de varillas.
Varillas tipo “PLUS” (Alta resistencia)
Tension de fluencia: 115000 psi - Tension de rotura: 140000
Este es el valor máximo a tensionar, estando seguros de no exceder el límite de fluencia de las varillas de menor diámetro.
Estado de los elevadores de varilla
LLAVE HIDRAULICA
Torqueado de varillas
Calibración de la llave hidráulica
Herramientas para el sacado y bajado de varillas
A fin de poder bajar ó elevar la sarta de varillas dentro del pozo, necesitamos una serie de herramientas que nos permitan vincular las varillas al aparejo y también realizar las tareas con seguridad:
Gancho de varillas:
Es el elemento adaptador que permite vincular el elevador de varillas con el aparejo. Los ganchos de varillas están disponible en un rango de carga de 20 o 35 toneladas.
Elevador de varillas de bombeo:
Es el dispositivo con el cual se logra vincular las varillas de bombeo para bajar ó sacar del pozo, y está colgado del gancho de
varillas. Cada elevador está diseñado para un Ø de varilla específico. (¾”, 7/8”, 1”, 1 1/8”). De 20 a 25 toneladas.
Condiciones de la llave hidráulica
Mantener manómetros y válvulas en perfecto estado de funcionamiento.
Mantener las mangueras limpias y sin ningún tipo de pérdidas.
IMPORTANTE
Antes de comenzar a trabajar con la llave hidráulica se debe realizar un calentado previo de todo el sistema, accionándola en vacío durante dos minutos.
Con esto se logrará que el aceite de dicho circuito alcance la temperatura del régimen de trabajo.
El objeto de ajustar una unión roscada correctamente es el de crear un estado de pretensión sobre el pín y la cupla, de manera tal que cuando la cupla trabaje bajo cargas
alternativas se mantenga el contacto del pín y la cupla.
Pasos para un correcto ajuste de las uniones:
Enroscar la unión a mano.
Realizar una marca.
Desplazar con llave hidráulica.
Comenzar con la menor presión aumentando la misma.
Mantener el giro de la llave.
No pulsar nuevamente la válvula de la llave.
Medir el desplazamiento.
Tener en cuenta el diámetro y grado de las varillas.
Ajustar la presión de la llave.
Repetir la operación de no alcanzar el valor deseado .
Plantillas de control de torque
Para varillas NORRIS 97 (ALTA RESISTENCIA)
La conexión Premium TBlue es de gran resistencia diseñada para altas cargas, mejora la vida a la fatiga de la varilla y brinda una excelente performance en campo.
EXCESIVA VELOCIDAD DE BOMBEO
Otra causa que acelera la rotura de la varilla es la excesiva velocidad de bombeo, que incrementa los siguientes efectos:
Al final de la carrera descendente las varillas tienden a seguir bajando cuando el euqipo ya ha comenzado la carrera ascendente.
Al final de la carrera ascendente las varillas tienden a seguir subiendo cuando el equipo ya ha comenzado la carrera descendente.
Todo ello acelera el proceso de fatiga de la columna.
El mismo efecto se produce en un balancin mal contrapesado.

VELOCIDADES CRÍTICAS
Según un cuadro de gráfico de velocidades, se busca en la escala horizontal la profundidad en pies a que está asentada la bomba y se sube verticalmente desde el punto hasta intersectar la linea horizontal de los golpes por minuto del equipo. Si la intersección de ambas cae sobre una de las lineas diagonales enteras, estaremos en una velocidad permitida. Si cae sobre una linea de trazos, estaremos en una velocidad no permitida. Para posiciones intermedias, cuanto mas cercano a la linea de trazos, mas desfaborable será el régimen de bombeo.

Medidas a controlar en los trabajos con varillas
1)Control de torque con chapa calibre.
2)Limpieza al detalle de pines y cuplas
3)Desenrosque alternado
4)Inspección visual detallada de las juntas
5)Protección de caballetes metálicos con madera
6)Descarte de varillas con posibilidades de daños
7)Correcto diseño
8)Control de cargas
9)Correcto contrapesado
10)Estricto control operativo de los equipos de pulling.

La capacidad total de la sarta de varillas depende completamente de la capacidad de la conexión.
Varillas Premium
¿Que podemos observar?
La fatiga es quizá la causa mas común de roturas, especialmente en el cuerpo de las varillas.
Características Varillas Premium
La fatiga comienza con una serie de pequeñas grietas en el cuerpo de las varillas. A medida que la fatiga avanza las grietas se agrandan hasta que se produce la rotura.
La fatiga es función de la carga máxima y mínima que puede pedirse en el dinamómetro. Se debe estar seguro que estas cargas cuando son muy diferentes, son realmente inevitables, generalmente lo son, pero no siempre.
En general es difícil detectar las pequeñas grietas por observación visual, pero toda vez que se observen, las varillas que las presenten deberán ser descartadas. Hay que notar que la fatiga se produce solo cuando los esfuerzos repetidos superan en determinado valor, por lo tanto, la mejor forma de disminuir las roturas por fatiga es mediante un correcto diseño.
Es un fenómeno natural que disminuye la resistencia del metal con el uso en el caso de esfuerzos repetitivos, como ocurre en el bombeo mecánico.
Las roturas de pines son siempre el resultado de un torque incorrecto o falta de limpieza.
Si la unión tiene poco torque, el espejo del pin y la cara de la cupla se separan en operación provocando a corto plazo la rotura del pin.
Si la unión esta pasada de torque, el pin estará muy exigido y cuando se cargue con el peso de varillas mas el fluido puede excederse la resistencia del metal y provocar la rotura del pin.
Es por ello indispensable controlar eficientemente la operación de enroscado de las varillas con las “chapitas”, como se vió anteriormente.
Las varillas que reciban algún daño físico deben descartarse de inmediato.
Las roturas originadas por daño físico son difíciles de identificar, ya que las partes rotas en general presentan las características de otras causas de rotura.
Las varillas de bombeo deben tratarse con mucho cuidado puesto que las torceduras, golpes, hendiduras y cualquier otro daño físico, aceleran los efectos de la fatiga en las varillas y pueden causar el torque incorrecto en las uniones.
Perfil de rosca trapezoidal con conicidad
Interferencia diametral: contacto flanco- flanco (acumuamos energía en la rosca)
Esto hace que...
Mejor distribución de esfuerzos a lo largo del perfil de rosca
Por lo que tenemos...
Menor pretensión del PIN que produce una capacidad de carga mayor y reduce la tendencia al desajuste


Varillas Premium vs API
Diagrama de Goodman:
nos definen las zonas seguras de trabajo.

Con los datos obtenidos a través de análisis por elemento finito, ensayos de laboratorio y pruebas de campo se generó una nueva curva de Goodman que refleja la mayor capacidad de trabajo de las varillas de bombeo con conexión premium
Análisis de fatiga por tensión multiaxial: método de Sines (predice la vida a la fatiga)
Se observa que la nueva conexión premium muestra valores más elevados y uniformes que la unión convencional (API)
Fallas por Tensión

Características generales

Transmiten el movimiento del A.I.B a la bba
Transmiten el movimiento del motor a la PCP
Longitud 25ft (7,62 m.) ó 30ft (9,14 m.)
Medidas comunes ¾”, 7/8” y 1”.
Varillas huecas.



Fallas por Fatiga

Varilla de bombeo
Fallas mecánicas inducidas por el diseño y las operaciones
Desgaste Abrasivo
Corrosión y Abrasión

Varillas especiales

Trozo de varillas:

Son varillas cortas (de 2ft a 12ft) que se utilizan para dejar la bomba en la profundidad deseada (hacer medida).

Golpes

Vástago de bombeo:

Es el elemento que vincula la sarta de bombeo al A.I.B. Se trata de una barra maciza de acero al carbono con diferentes aleaciones y distintos tratamientos de
superficie. Pueden se pulidos, cromados, metalizados ó inoxidables, dependiendo del tipo
fluido que produce el pozo (Abrasivo, corrosivo, etc.). Su longitud varía entre 16 y 26 pies y su diámetro puede ser de 1 ¼” o 1 ½”.



Flexión Unidireccional
Fatiga por esfuerzo
Vástago de bombeo

Manipuleo de varillas

Evitar cualquier golpe que pueda dañarlas.
Los pines y las cuplas deberán limpiarse perfectamente
El torque debe ser verificado utilizando la
plantilla de control


Ejemplo de golpe de acople contra el tubo
Varilla reacondicionada
Erosión y corrosión
Abrasión
Fatigas por Flexión
Fallas por daños superficiales
Daños causado por elevadores
Daño transversal superficial
Depresiones superficiales
Fallas de Conexión
Fallas de unión macho por pérdida de desplazamiento
Torsión excesiva
Típica
Falla del acople por perdida de desplazamiento
Desgaste por rozamiento (galling) de la rosca en la conexión de la Varilla de Bombeo
Falla del cuadrado de la llave
Fallas de varillas pulidas
Daño por exceso apriete en la conexión
Fisura por impacto en los acoples
Fatigas por corrosión
Fatiga por corrosión por gas ácido CO2
Corrosión por ácido
Corrosión por Cloruros
Corrosión por gas ácido CO2
Corrosión por gas ácido H2S
Corrosión Localizada
Corrosión general adelgazadora por depósitos de incrustaciones
Corrosión influenciada microbiológicamente
Ejemplo de bacterias productoras de ácido
Bacteria reductoras de sulfato
Corrosión intensificada por O2
Co2 intensificado por O2
H2S intensificado por O2
Defectos de la Fabricación
Astilla
Costra
Defectos de forjado
Fusión incipiente de la superficie límite de los granos
Defectos de medidas correctivas
Varilla carburizada
Esmerilado para reducir el diámetro
Defecto de fresado y maquinado
Falla debida a una inclusión grande, interna, no metálica en la unión macho.
Defecto de haber corrido dos veces la rosca
Mecánico a través de un AIB
Rotativo a través de una PSP
Bomba con motor eléctrico
Fallas por diseño y operación
GOLPE DE FLUIDO
Full transcript