Desarrollo de un elemento óptimo para la extracción de petróleo mediante bombeo rotativo
2015
| Tesista | José Antonio VILLASANTE Ingeniero Mecánico Universidad Naclonal de Córdoba - Argentina Magíster en Ciencia y Tecnología de Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina Doctor en Ciencia y Tecnología, Mención Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina |
| Directores | Dr. Hugo Alejandro ERNST. Tenaris Siderca - Argentina |
| Lugar de realización | Tenaris Siderca - Argentina |
| Fecha Defensa | 14/08/2015 |
| Jurado | Ing. Luis DE VEDIA. UNSAM - Argentina Dr. José Luis OTEGUI. YTEC SA, UNMdP, CONICET - Argentina Dr. Gerardo RUBIOLO. CNEA, UNSAM, CONICET - Argentina |
| Código | IS/TD 94/15 |
Título completo
Desarrollo de un elemento óptimo para la extracción de petróleo mediante bombeo rotativo
Resumen
En este trabajo se presenta el desarrollo de una familia de elementos innovativos denominados “varillas huecas” como una solución técnica para utilizarse en sistemas de extracción artificial de petróleo mediante bombas de cavidades progresivas (sistemas PCP) conocido también como bombeo rotativo. Este elemento presenta mejor comportamiento que los elementos convencionales “varillas macizas según norma API”, los cuales fueron desarrollados para bombeo axial y no bombeo rotativo, sin embargo son ampliamente empleados en bombeo rotativo.
La utilización de varillas macizas convencionales en bombeo rotativo presenta varias limitaciones y desventajas tales como bajo torque de fluencia, insuficiente resistencia al backspin y a fatiga, mostrando baja performance y resultando en altos costos operativos para los sistemas de bombeo artificiales. A su vez, los sistemas de bombeo rotativo requieren altos torques para trabajar eficientemente. Por las razones anteriores, se encaró el desarrollo de un nuevo elemento que presente mejor performance para ser utilizado en estos sistemas de bombeo.
El trabajo consistió en varias etapas que son las siguientes (i) búsqueda de antecedentes, (ii) selección del material, (iii) diseño del elemento, (iv) fabricación de prototipos, (v) ensayos de laboratorio a plena escala, (vi) ensayos en campo y (vii) patentamiento de la invención.
Algunas ventajas de este nuevo elemento son: (i) alto torque de fluencia, (ii) buena resistencia a fatiga, (iii) alta resistencia al backspin, (iv) menor desgaste del tubing, (v) aumento de la caudales de bombeo, (vi) posibilidad de inyectar diferentes tipos de fluidos por el interior de “la varilla hueca” y (vii) facilidad de apretado e instalación mediante herramientas de bajada convencionales.
La utilización de varillas macizas convencionales en bombeo rotativo presenta varias limitaciones y desventajas tales como bajo torque de fluencia, insuficiente resistencia al backspin y a fatiga, mostrando baja performance y resultando en altos costos operativos para los sistemas de bombeo artificiales. A su vez, los sistemas de bombeo rotativo requieren altos torques para trabajar eficientemente. Por las razones anteriores, se encaró el desarrollo de un nuevo elemento que presente mejor performance para ser utilizado en estos sistemas de bombeo.
El trabajo consistió en varias etapas que son las siguientes (i) búsqueda de antecedentes, (ii) selección del material, (iii) diseño del elemento, (iv) fabricación de prototipos, (v) ensayos de laboratorio a plena escala, (vi) ensayos en campo y (vii) patentamiento de la invención.
Algunas ventajas de este nuevo elemento son: (i) alto torque de fluencia, (ii) buena resistencia a fatiga, (iii) alta resistencia al backspin, (iv) menor desgaste del tubing, (v) aumento de la caudales de bombeo, (vi) posibilidad de inyectar diferentes tipos de fluidos por el interior de “la varilla hueca” y (vii) facilidad de apretado e instalación mediante herramientas de bajada convencionales.
Complete Title
Development of an Optimum Element for Oil Production by Rotating Pumping
Abstract
This work presents the development of an innovative element family called “hollow rods” as a technical solution to be used for artificial lift systems to extract oil through progressive cavity pumps (PCP Systems), also known as rotating pumping. This new element has better performance than the conventional ones called “solid sucker rod as per API standard” which have been developed for beam pumping (alternating axial loads) and not for rotating pumping, however, they are widely used for rotating pumping.
The use of conventional solid sucker rods for rotating pumping has several limitations and disadvantages like a low yielding torque, insufficient backspin and fatigue resistance, showing low performance and resulting in high operative costs for artificial lift systems. Furthermore, the PCP System requires higher torque to work efficiently. For that reason, the development of a new element has been addressed, which has better performance to be used for this type of pumping.
This work consists of several stages such as (i) literature review, (ii) material selection, (iii) component design, (iv) manufacture of prototypes, (v) full scale lab tests, (vi) field trials and (vii) patent applications.
Some advantages of this new element are: i) high torque load to yielding, ii) good fatigue resistance, iii) high backspin resistance, iv) less tubing wear, v) increase in pumping rates, vi) possibility to inject different kind of fluids by the inside of the “Hollow Sucker Rod”, and vii) easy to make up and install by means of conventional pulling ring.
The use of conventional solid sucker rods for rotating pumping has several limitations and disadvantages like a low yielding torque, insufficient backspin and fatigue resistance, showing low performance and resulting in high operative costs for artificial lift systems. Furthermore, the PCP System requires higher torque to work efficiently. For that reason, the development of a new element has been addressed, which has better performance to be used for this type of pumping.
This work consists of several stages such as (i) literature review, (ii) material selection, (iii) component design, (iv) manufacture of prototypes, (v) full scale lab tests, (vi) field trials and (vii) patent applications.
Some advantages of this new element are: i) high torque load to yielding, ii) good fatigue resistance, iii) high backspin resistance, iv) less tubing wear, v) increase in pumping rates, vi) possibility to inject different kind of fluids by the inside of the “Hollow Sucker Rod”, and vii) easy to make up and install by means of conventional pulling ring.
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