Ingeniería Metalúrgica · 2019
Determinación de los tiempos medios entre fallas a través del modelo matemático Herd-Johnson para un sistema de bombeo por cavidades progresivas en un campo colombiano
En Colombia la producción de petróleo se ve afectada por la continua aparición de fallas en los equipos tanto en superficie como en subsuelo. Dichas fallas generan pérdidas en la producción y como consecuencia un alza sobre la rentabilidad de los proyectos de extracción. El presente trabajo consiste en determinar el tiempo medio entre fallas (MTBF), de los equipos de subsuelo asociados a los sistemas de levantamiento artificial por cavidades progresivas en un campo de producción petrolera en Colombia. Dicho parámetro (MTBF) es una de las medidas más utilizadas para estimar la confiabilidad de un sistema y la más adecuada según lo demuestra el estudio1 presentado en el SPE workshop por Earl Brookbank, en donde se demostró que el MTBF es el único parámetro capaz de estimar el nivel real de confiabilidad de los equipos y además es la estadística que detecta con mayor rapidez cambios en los niveles de confiabilidad. Para este caso de investigación se utilizó el modelo matemático propuesto por Herd & Johnson como herramienta para la determinación del MTBF, ya que además de ser adecuado para el manejo de información censurada (fallas causadas por problemas operacionales), puede ser implementado usando una hoja electrónica como Excel, y presenta ventajas sobre otros métodos de análisis de supervivencia como lo son el Kaplan Meier (ampliamente utilizado en estudios médicos) el cual no tiene como incluir distribuciones de confiabilidad acumuladas. De dicho análisis se concluyó que la implementación de este modelo matemático como mecanismo para determinar los tiempos medios entre fallas (MTBF), es una herramienta predictiva confiable la cual traerá como beneficio disminuir el número de intervenciones y por lo tanto disminución de costos de mantenimiento y pérdidas de producción.
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Contenido
- INTRODUCCIÓNp. 14
- 1. MARCO CONTEXTUALp. 16
- 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAp. 16
- 1.2 OBJETIVOSp. 17
- 1.2.1 Objetivo Generalp. 17
- 1.2.2 Objetivo Específicosp. 18
- 2. DESCRIPCIÓN DEL CAMPOp. 19
- 2.2 CARACTERÍSTICAS DEL YACIMIENTOp. 20
- PROGRESIVASp. 21
- 3.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMAp. 21
- 3.2 FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA PCPp. 22
- 3.3 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SISTEMA PCPp. 24
- 3.3.1 Ventajasp. 24
- 3.3.2 Desventajasp. 24
- 4. PROBLEMAS OPERACIONALES DEL SISTEMA PCPp. 26
- 4.1 PROBLEMAS EN SUBSUELO DEL SISTEMA PCPp. 26
- 4.1.1 Arenamientop. 26
- 4.1.2 Corrosiónp. 31
- 4.1.3 Fricciónp. 29
- 5. HISTORIAL DE FALLAS EN EL CAMPOp. 31
- 5.1.1 Tubería Rotap. 50
- 5.1.2 Cambio de bombap. 60
- 5.1.3 Varilla partidap. 50
- 5.1.4 Varilla desconectadap. 80
- 5.1.5 Tubería desconectadap. 60
- MTBFp. 38
- 6.1 DEFINICIONESp. 39
- 6.1.1 Componentes de la Medida de RUN-LIFEp. 39
- 6.1.2 Medidas Comunes de RUN-LIFEp. 40
- 6.1.3 Cálculo del MTBFp. 42
- JOHNSON EN EL POZO MVEL-286p. 47
- 7.1 POZO M-286p. 47
- 7.1.1 Historial de fallasp. 47
- 7.1.2 Discriminación de fallasp. 49
- 7.1.3 Análisis de Fallasp. 51
- 7.1.4 Calculo del MTBFp. 55
- 7.1.5 Análisis de resultadosp. 56
- 7.2 MTBF CORRESPONDIENTE A LOS 20 CASOS DE ESTUDIOp. 59
- 7.3 FALLAS TOTALES PRESENTADAS EN LOS 20 CASOS DE ESTUDIOp. 60
- 8. ANÁLISIS FINANCIERO DEL POZO MVEL-286p. 62
- 8.1 ANÁLISIS CAPEXp. 62
- 8.2 ANÁLISIS OPEXp. 65
- 8.2.1 Pérdidas diarias de producciónp. 66
- 8.2.2 Reducción de pérdidas con respecto al porcentaje de fallasp. 67
- HERD & JOHNSON COMO HERRAMIENTA PARA DETERMINAR EL MTBFp. 68
- 9. CONCLUSIONESp. 70
- BIBLIOGRAFÍAp. 71
- ANEXOSp. 75
- Figura 1. Cuencas en las cuales se localiza el campo de estudiop. 19
- Figura 2. Configuración interna de una bomba de cavidades progresivasp. 22
- Figura 4. Diagrama de flujo para calcular el MTBFp. 38
- Figura 7. Porcentaje total de falla de los 20 casos de estudiop. 61
- Figura 8. Curva de Producción mensualp. 64
- formación Guaduasp. 20
- Tabla 2. Mecanismos de falla que ocasionaron tuberías rotasp. 31
- Tabla 3. Mecanismos de falla que ocasionaron cambio de bombap. 32
- Tabla 4. Mecanismos de falla que ocasionaron varillas partidasp. 34
- Tabla 5. Mecanismos de falla que ocasionaron varillas desconectadasp. 35
- Tabla 6. Mecanismos de falla que ocasionan tuberías desconectadasp. 37
- Tabla 7. Historial de intervenciones del pozo M-286p. 49
- Tabla 8. Análisis de fallasp. 52
- Tabla 9. Cálculo de las medidas del run-life para el pozo MVEL-286p. 55
- Tabla 10. Resultados del MTBF para los 20 casos de estudiop. 59
- Tabla 11. Porcentaje total de falla de los 20 casos de estudiop. 60
- Tabla 12. Producción del pozo MVEL-286p. 63
- Tabla 13. Ingresos mensuales a tiempo escogidop. 64
- Tabla 14. Datos correspondientes al tiempo de pozo y su estado de fallap. 66
- Tabla 15. Porcentaje de fallas del pozo MVEL-286p. 67
- Matemático Herd-Johnson para el Pozo MVEL-0262p. 75
- Matemático Herd-Johnson para el Pozo Mvel-0264p. 78
- Matemático Herd-Johnson para el Pozo Mvel-0268p. 80
- Matemático Herd-Johnson para el Pozo MVEL-0276p. 83
- Matemático Herd-Johnson para el Pozo MVEL-0284p. 86
- Matemático Herd-Johnson para el Pozo MVEL-0285p. 88
- Matemático Herd-Johnson para el Pozo MVEL-0287p. 90
- Matemático Herd-Johnson para el Pozo MVEL-0292p. 92
- Herd-Johnson para el pozo MVEL-0297p. 95
- Matemático Herd-Johnson para el Pozo MVEL-0305p. 97
- Matemático Herd-Johnson para el Pozo MVEL-0308p. 99
- Herd-Johnson para el pozo MVEL-0309p. 101
- Herd-Johnson para el pozo MVEL-0315p. 103
- Herd-Johnson para el pozo MVEL-0320p. 106
- Herd-Johnson para el pozo MVEL-0325p. 108
- Herd-Johnson para el pozo MVEL-0332p. 111
- Herd-Johnson para el pozo MVEL-0341p. 113
- Herd-Johnson para el pozo MVEL-0342p. 115