AUTOR: Javier Rodríguez

CO-AUTORES: Ron DeBruin, John Merrell, Jairo Ocando

SEIS AÑOS DE CONTINUO ÉXITO CON LAS BOMBAS DE CAVIDADES PROGRESIVAS EN CAMPO BOSCÁN. RAZONES PARA EL ÉXITO Y LECCIONES APRENDIDAS

Generalidades de Campo BoscánRazones para utilizar BCPExperiencia Previas con BCPNuevo enfoque con las BCPResultados del Proyecto de Conversión a BCPDesempeño hasta la fechaLecciones Aprendidas Mejores PrácticasActuales DesafíosUso Futuro de las BCPConclusiones

CONTENIDO

GENERALIDADES DE CAMPO BOSCÁN

Lago de MaracaiboLago de Maracaibo

Campo BoscánCampo Boscán

NVenezuelaVenezuela

Lago de MaracaiboLago de Maracaibo

Campo BoscánCampo Boscán

NVenezuelaVenezuela

GENERALIDADES DE CAMPO BOSCÁN (CONT)• Descubierto: 1.947• Área: 660 Km2

• Profundidades: 4.500’ - 9.500’• Petróleo Acum: 1.309 MMBLS• Yacimientos: Boscán Superior e Inferior

(Formación Misoa)• Gravedad API: 10,5º• Viscosidad: 150 - 350 cps• Presión de Yacimiento: 1.100-3.000 psi• Pozos Activos: 518 productores• Producción Actual: 109 MBPPD• Producción por Pozo: 30-1.000 BPPD • Métodos de Levantamiento Artificial:

BM (40%), BCP (34%) y BES (26%)

RAZONES PARA UTILIZAR BCP Mayoría de las unidades de BM habían alcanzado su vida útil. Método de levantamiento más adecuado para las condiciones del

Norte de Campo Boscán (alta viscosidad y producción de arena). Reducción en Inversiones, consumo de energía y costos de

mantenimiento. Equipo de superficie más pequeño (mayor seguridad-zonas

pobladas).

87% menos consumo de

energía comparado con un BM

Menor Consumo de EnergíaEquipo de Superficie más

Pequeño

25 pozos convertidos de BM a BCP.

3 diferentes compañías utilizadas.

Tiempo de Operación Promedio ~ 90 días.

El Programa no fue exitoso y fue suspendido para re-evaluación.

50%

34%

11%5%

Bomba Cabillas Cabezal Otras

Distribución de fallas

EXPERIENCIAS PREVIAS CON BCP BOSCÁN

Análisis Posterior de Fallas indicaron problemas de compatibilidad del elastómero con el Crudo Boscán

Análisis de Causa Raíz: 84% de las fallas eran relacionadas con el equipo de fondo. Diseño, instalación y/o mantenimiento inadecuados. Elastómeros no compatibles con el crudo de Boscán. Inexperiencia de la Compañía y los Contratistas en el uso,

diagnóstico y solución de problemas con equipos BCP. Insuficiente supervisión de las Operaciones diarias. Diversidad de Contratistas (3) para muy pocos pozos BCP.

EXPERIENCIAS PREVIAS CON BCP BOSCÁN (CONT)

Nuevo ENFOQUE CON LAS BCP’SAcciones Correctivas:Revisión inmediata de

procedimientos internos y de las contratistas.

Pruebas de compatibilidad de elastómeros con el crudo de Boscán fueron realizadas en el laboratorio de INTEVEP.

Basado en los resultados se realizó una Alianza con solo una Contratista.

Pruebas de Eficiencia realizadas localmente en todas las BCP antes de su instalación.

El proyecto BCP re-iniciado en el 2002.

2002

PCP Pilot Program - Phase I and II(1 of 14 installed PCP's is still operating)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

12

13

14

Wells

Ru

n L

ife (

Days)

2 Years

3 Years

4 Years

1 Year

5 Years

Fase I y II: 14 de los 25 pozos fueron recompletados con nuevo equipo BCP, y los resultados cumplieron completamente las metas iniciales del proyecto (tiempo de operación ≥1 año e intervenciones de pozos por año ≤ 0,70).

• Tiempo de operación Promedio de 911 días.

• Mucha mayor confiabilidad comparado con los balancines con motor a gas.

• 33% incremento en producción.

• Solo una BCP duró menos de un año (colapso del revestidor).

• Una instalación todavía corriendo @ 260 RPM con más de 2000 días de tiempo de operación.

• Estos resultados motivaron la expansión del proyecto BCP.

BM motor gas

BM motor

eléctrico BES BCP

Po

rce

nta

je (

%)

Programa Piloto BCP

RESULTADOS DEL PROYECTO DE CONVERSIÓN

# de Pozos TO prom.

Fallas 13 823Operación 1 2076

Total 14 913

Proyecto de Conversiones: Un programa mucho más agresivo de

conversiones fue iniciado, resultando en:

• 126 pozos convertidos durante 2003 – 2008.•Ganancia de 100 BPPD.

•Mejoramiento de la confiabilidad y la eficiencia, al reemplazar todas las unidades de BM con motor a gas.

• Reducción en los gastos a capital.

• BCP se convirtió en el método de levantamiento artificial más utilizado en el área Norte del Campo.

RESULTADOS DEL PROYECTO DE CONVERSIÓN (CONT)

Año # Conv.Ganancial

promedio (BPPD)2003 31 102

2004 54 114

2005 30 73

2006 8 63

2007 2 170

2008 2 30

Total 126 98

DESEMPEÑO HASTA LA FECHA

188 instalaciones BCP.

Desde mediados de 2004 la BCP ha reemplazado al BM como método de

levantamiento artificial para pozos nuevos (33 instalaciones).

Actualmente el tiempo de operación promedio para los pozos activos es 513

días y de los pozos donde fallaron las bombas es de 360 días

334 fallas entre 2002–2008, (66% superaron período de garantía, 18%

arenamiento y 8% alta RGP).

0,57 intervenciones/año en pozos BCP vs. 0,74 para BM.

Actualmente se tiene instalada una BCP, posiblemente la más profunda en

el mundo - a 8611’, con un tiempo de operación inicial de 923 días, y un

tiempo de operación actual de 60 días (240 bppd / 20% AyS @ 150 rpm).

DESEMPEÑO HASTA LA FECHA

0

50

100

150

200

250

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350

400

450

500

550

Feb

-02

May

-02

Aug

-02

Nov

-02

Mar

-03

Jun-

03

Sep

-03

Jan-

04

Apr

-04

Jul-0

4

Oct

-04

Feb

-05

May

-05

Aug

-05

Dec

-05

Mar

-06

Jun-

06

Sep

-06

Jan-

07

Apr

-07

Jul-0

7

Nov

-07

Feb

-08

Fecha

Día

s

Pozos produciendo

Todas las fallas

Fallas relacionadas a la bomba

513

360

457

LECCIONES APRENDIDAS

Filtros BCP: Completaciones iniciales no tenían filtro. Elastómero se separa del estator, taponando el

equipo de fondo y el pozo, resultando en una reducción de la producción y costosos trabajos de limpieza.

Desde mediados de 2004 se utilizaron filtros de 2-⅞” x 4’ (con tapón soldado). Sin embargo, eran muy pequeños y difíciles de limpiar / re-utilizar.

Desde finales de 2006 se utiliza un nuevo diseño de filtro. Actualmente 70% de las instalaciones BCP tienen este modelo de filtro. A futuro está contemplado utilizar este modelo de filtro en todos los pozos.

Bomba BCP

Ancla de Torque

Filtro

Filtro

Tapón Roscado

Junta de 4-½”

LECCIONES APRENDIDAS (CONT)Mecanismos de transporte y

levantamiento:

Debido a las profundidades de Campo Boscán una larga capacidad de cabeza (“head”) es requerida, lo que resulta en bombas largas (~55 pies) las cuales son difíciles de transportar y de levantar.

Algunos modelos de bomba eran más largos que la cama del camión de transporte, produciendo daño del equipo debido a las vibraciones y golpes.

Cuando se levanta un rotor a la planchada de la máquina de servicio, ocurre un pandeo excesivo lo que puede producir que el rotor tenga que ser desechado. Para resolver estas dos situaciones, dos mecanismo fueron diseñados, construidos e implementados.

Lifting Point 1(rotor head) Lifting Point 2

(Clamp)

RotorRope

Mecanismo de Levantamiento

Mecanismo de Transporte

LECCIONES APRENDIDAS (CONT)Asentamiento de los porta sensores a una distancia adecuada de las bombas BCP:

Debido al asentamiento excéntrico del ancla de torque el equipo de fondo se desplazaba hacia un lado del revestidor.Los porta sensores estaban siendo instalados inmediatamente después de la descarga de la bomba BCP. Al sacar los equipos de fondo se notó que el cable o tec-line de los sensores de fondo salían completamente averiados para su reutilizacion.

Para resolver estas situación, se decidió colocar en los porta sensores una junta después de la descarga de las bombas.

Obtener una distancia prudencial entre el ancla de torque y el sensor de fondo la cual no provocara el roce continuo del porta sensor con el revestidor durante la recuperación de los equipos.

Ancla de torque

Revestidor

LECCIONES APRENDIDAS (CONT)Utilización de clamps para resguardar el cable

del sensor y para evitar daños a los pozos:

Al inicio del proyecto los cables para sensores de fondo fueron bajados flejados a la tubería de producción. Se observo que durante la recuperación de los

equipos de fondo mucho de los fejes no eran recuperados los cuales pudieron precipitar al fondo de los pozos durante la bajada o recuperación de los equipos.Durante las corridas de herramientas para el chequeo

de fondo se noto que las misma retornaban a la superficie con presencia de flejes.

Considerando el daño que esto pudiese generar a los pozos y a los cables de los sensores, se inicio la corrida de los sensores de fondo con clamps junto con la tubería.

MEJORES PRÁCTICAS

Sensores de Fondo y Automatización: Una de las principales razones del éxito

de las BCP. 158 de los 188 pozos tienen sensor de

fondo. Sensores permiten un mejor monitoreo

y diagnóstico. La información de fondo y los parámetros

de superficie están siendo continuamente monitoreados en el sistema SCADA.

Diferentes alarmas están incorporadas en el sistema SCADA, lo que permite una respuesta mucho más rápida de los operadores.

Incremento de Velocidad

Reducción de la PIPPequeña

falla eléctrica

Pozo regulado por Alto Torque

Velocidad regulada debido al alto

torque

Pozo en Optimización

MEJORES PRÁCTICAS (CONT)Controlador del Back-Spin Situación: - 25% de reducción en producción de los pozos

BCPs (hasta 6000 BPPD & 1100 BPPD como promedio anual).

- Puede producir que se desconecten las sartas de cabillas.

- Back-Spin descontrolado puede ser un riesgo de seguridad y puede causar daños de los equipos.

Solución:

- Se realizaron modificaciones al VDF tanto de software como en su configuración, para utilizar la energía del liquido drenado logrando una detención rápida y segura del Back-Spin, alcanzando un arranque más rápido de los pozos luego que la electricidad es restaurada.

MEJORES PRÁCTICAS (CONT)

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

01/06/2005 01/06/2005 01/06/2005 01/06/2005 02/06/2005 02/06/2005 02/06/2005 Date & Time

PS

I

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200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

WELL BN-559A

Voltaje

Intak+e pressure

RPM

Torque

1:48 Hrs para recuperar velocidad

original

18:47 Hrs para recuperar presión fluyente original

Fuente: Back Spin Control In Progressive Cavity Pump For Oil Well

Controlador del Back-Spin (cont)

Resultados: •Se redujo Back-Spin de 2-6 horas @ 1-1.5 minutes. •Como resultado el controlador de Back-Spin fue instalada en todos los pozos.

0.00

200.00

400.00

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26/06/2005 26/06/2005 26/06/2005 26/06/2005 26/06/2005 26/06/2005 26/06/2005 26/06/2005 26/06/2005 26/06/2005 26/06/2005 Date & Time

PS

I

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50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

Intake Pressure

RPM

Torque

0:01:48 minutos para recuperar velocidad original y con solo 10 lpci de variación de

presión fluyente

ACTUALES DESAFIOSPozos con alto RGPGas libre reduce enormemente la eficiencia de la bomba.

En zonas de baja presión en donde existe una alta producción de gas (>500 PCN/BPPD) se han encontrado severos problemas con pozos BCP.

Tiempo de operación promedio 173 días. Diferentes soluciones se han evaluado, incluyendo separadores de gas en serie, anclas de gas, colas de tubería y diferentes elastómeros, sin resultados concluyentes.

Reportes de Fallas muestran grandes ampollas

ACTUALES DESAFIOSPozos con alto RGP Pozos con problemas de gas. Continuas Fallas eléctricas. Resultan en pozos con problemas de descompresión explosiva de la goma.

En estos momentos se realizan análisis de compatibilidad con dos nuevos elastómeros que pudiesen mejorar el comportamiento de las bombas.

Se encuentra en evaluación la nueva tecnología en BCP como lo son las bombas de carga.

Actualmente está en discusión un diseño de válvulas check, para su posterior prueba en campo.

Reportes de Fallas muestran grandes ampollas

Reportes de Fallas muestran perdida de la goma y perdida de la geometria producto de la descompresion explosiva de ampollas por gas

Comportamiento típico de falla por descompresión explosiva

ACTUALES DESAFIOS (CONT)Pozos desviadosA finales de 2005 / principios de 2006 dos pozos desviados fueron completados con centralizadores de cabilla tipo “poly guides”; experimentando problemas con alto torque.

La Pérdida de producción estimada de estos dos pozos era ~220 BPPD.

A finales de 2006 los centralizadores de cabillas de ambos pozos fueron reemplazos por centralizadores tipos “Spin-thru”.

No se cumplieron todas las expectativas, logrando optimizar solo uno de los pozos: 150 BPPD de ganancia.

ResultadosComo resultados de esto dos pozos, otros pozos desviados similares fueron completados con equipos BES.

En este momento, nuevos pozos desviados serán completados con equipos BES y no con equipos BCP.

Utilización de bombas BCP insertables

Hasta finales del 2005 solo eran utilizadas modelos de bombas tubulares.

Actualmente se tienen 10 bombas insertables operativas, con comportamientos similares a los de las bombas tubulares.

Se estima un ahorro de 56 horas de taladro lo que representan (~$21,000 / por pozo), esto a fin de no requerir de la recuperación de la tubería para realizar un cambio de bomba.

Hasta la fecha , solo 3 bombas fueron recuperadas pero los resultados no han sido satisfactorios. La capacidad para Flush-by de estas bombas no a sido probada todavía.

Planes de instalación para el 2008 de bajar 9 bombas insertables adicionales.

De continuar el buen desempeño de las bombas insertables en campo Boscán, se consideraría masificar el uso de BCP insertables como estándar para todo el campo.

ACTUALES DESAFIOS

FUTURO DE LAS BCP EN BOSCÁN

Mayoría de las localizaciones en el área sur del campo ya fueron perforados.

Futuras actividades de perforación estarán principalmente enfocadas en el Área Norte/Centro Boscán, 315 localizaciones, a ser perforadas y completadas con equipos BCP.

Para principios de 2011, las BCPs serán probablemente el método de levantamiento artificial más utilizado en el campo.

CONCLUSIONESCuando es aplicada y monitoreada apropiadamente, los sistemas BCP han demostrado ser un método de levantamiento artificial confiable en Boscán.

Se ha reducido el consumo de electricidad y los costos operativos por el uso de las BCP.

El proyecto de conversión BCP (126 pozos) ha sido muy exitoso, logrando incrementar la producción y reduciendo los gastos capital.

Sensores de fondo y la automatización son una de las principales razón para el éxito del proyecto BCP.

Trabajo continuo junto con el proveedor y las mejoras realizadas, han permitido un incremento continuo de la confiabilidad de las BCP.

Pozos con alta RGP, pozos desviados y las bombas insertables, son los principales desafíos que presenta este proyecto.

Con el desarrollo de la zona norte del campo, las BCP’s se convertirá en el SLA mas utilizado en el campo.

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