Condiciones aplicables para la APIbombas de varilla de succiónSe requiere una consideración exhaustiva de múltiples parámetros, incluyendo la profundidad del pozo, el caudal de producción, la estructura del pozo y las características del fluido. Los escenarios principales adecuados se pueden resumir como entornos de producción convencionales de pozos verticales o ligeramente desviados, de profundidad media y producción baja a media. De acuerdo con las especificaciones API SPEC 11AX y la práctica de la industria, los límites específicos aplicables son los siguientes:
I. Profundidad del pozo y rango de producción:
Adaptación a la profundidad: La profundidad óptima del pozo es de 1500 a 4000 metros. A esta profundidad, la holgura entre el émbolo y el cilindro de la bomba (normalmente de 0,03 a 0,05 mm) equilibra la eficiencia de elevación y la dificultad de fabricación. Cuando la profundidad del pozo supera los 5000 metros, se requieren procesos especiales para controlar la holgura a menos de 0,02 mm.
Umbral de producción: Idealmente, la producción diaria de fluidos de un solo pozo debería controlarse entre 10 y 100 metros cúbicos/día, manteniendo una eficiencia de bombeo del 60 % al 70 %. Si supera los 150 metros cúbicos/día, las bombas eléctricas sumergibles o las bombas de tornillo resultan más económicas. Por ejemplo, el pozo de 3200 metros de profundidad en el yacimiento petrolífero de Shengli utiliza una bomba de varilla fija en la parte superior y sellada en la inferior, alcanzando una eficiencia del 68 % con una producción de 58 metros cúbicos de fluido al día, lo que supone una reducción del consumo energético del 22 % en comparación con las bombas eléctricas en la misma sección del pozo.
II. Restricciones de la estructura del pozo:
Ángulo de inclinación del pozo y severidad de la desviación (DLS): Los pozos verticales (ángulo de inclinación < 15°) y los de baja inclinación (15°-25°, severidad de la desviación (DLS) < 3°/25 metros) pueden utilizar directamente bombas de varilla API convencionales. Cuando el ángulo de inclinación del pozo es de 25° a 45° y la severidad de la desviación (DLS) es de 3° a 4°/25 metros, se requieren diseños especiales, como bombas direccionales de cierre forzado. Los pozos de alta inclinación (≥ 45°) suelen requerir centralizadores o bombas de tornillo debido al severo desgaste de las varillas. Por ejemplo, en un pozo con una inclinación de 52° en el campo petrolífero de Tarim, la vida útil de la sarta de varillas se extendió solo a 180 días tras la instalación de un centralizador resistente al desgaste, un valor inferior al de los pozos verticales. Diámetro de la tubería de revestimiento: El espacio anular requerido debe coincidir con el diámetro de la bomba y el diámetro interior de la tubería de revestimiento. Por ejemplo, una carcasa de 139,7 mm (5,5 pulgadas) es compatible con un diámetro máximo de bomba de 70 mm, mientras que una carcasa de 88,9 mm (3,5 pulgadas) está limitada a diámetros de bomba inferiores a 56 mm.
III. Características del fluido y condiciones del yacimiento:
Limitaciones de contenido de gas y arena: El contenido de gas libre debe controlarse por debajo del 10 % del volumen de fluido producido; de lo contrario, puede producirse un bloqueo por gas. Cuando la presión de entrada de la bomba es inferior a la presión de saturación, cada aumento del 1 % en el contenido de gas conlleva una disminución del 3 % al 5 % en la eficiencia de la bomba. Cuando el contenido de arena supera el 0,5 % (fracción másica), debe seleccionarse una bomba de vástago compuesto resistente a la arena, cuyo émbolo soldado de aleación Ni60 puede soportar una erosión por arena de 200 g/m³. Viscosidad y ambiente corrosivo: La aplicación rutinaria es posible cuando la viscosidad del petróleo crudo es <5000 mPa·s. Para valores superiores, se requiere dilución mediante vástago hueco o calentamiento eléctrico. Para pozos corrosivos con una presión parcial de H₂S <0,05 MPa, se requieren carcasas de bomba de acero inoxidable 316L. Por ejemplo, en un pozo del yacimiento de gas de Sichuan, esta tecnología logró un período sin mantenimiento de 420 días, 2,3 veces más que las bombas de acero al carbono.
IV. Compatibilidad de procesos y límites económicos:
Compatibilidad con equipos de superficie: Se requiere compatibilidad con unidades de bombeo de balancín convencionales. El rango óptimo es de 1,8 a 6 metros de longitud de carrera y de 4 a 12 carreras por minuto. Si se adopta un diseño de carrera ultralarga (8 metros), deberá aumentarse el par del reductor de la unidad de bombeo en consecuencia.
Límites de expansión económica: Competitiva cuando los costos de mantenimiento por pozo son inferiores a 50 000 RMB/año. Durante períodos de precios bajos del petróleo (inferiores a 40 USD/barril), su consumo energético es entre un 15 % y un 30 % menor que el de las bombas eléctricas. Por ejemplo, el yacimiento petrolífero de Yanchang utiliza bombas de varilla con sello superior y soporte inferior, lo que permite controlar el costo anual de operación y mantenimiento por pozo en 32 000 yuanes, tan solo el 60 % del de las bombas de tornillo.
Condiciones críticas de exclusión: Las bombas de varilla dejan de ser adecuadas cuando el pozo petrolífero presenta las siguientes características: ángulo de inclinación del pozo ≥ 45° y severidad Dogeg (DLS) ≥ 4°/25 metros; corte de gas ≥ 30% y la anclaje con gas no es factible; producción diaria de fluidos ≥ 200 metros cúbicos o < 5 metros cúbicos/día; presión parcial de H₂S ≥ 0,3 MPa y no se dispone de una solución de material resistente a la corrosión. En estos casos, los procesos de bombeo sin varilla o bombeo con gas resultan más viables desde el punto de vista técnico y económico.