WO2020039230A1 - Eyector para mejorar condiciones de flujo de descarga en pozos de perforación y en transporte de crudo, desde tanques de almacenamiento, en superficie - Google Patents

Eyector para mejorar condiciones de flujo de descarga en pozos de perforación y en transporte de crudo, desde tanques de almacenamiento, en superficie Download PDF

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WO2020039230A1
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ejector
kpa
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throat
above ground
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Byron Raúl LÓPEZ ROBAYO
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    • F04F1/00—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped
    • F04F1/06—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped the fluid medium acting on the surface of the liquid to be pumped
    • F04F1/08—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped the fluid medium acting on the surface of the liquid to be pumped specially adapted for raising liquids from great depths, e.g. in wells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/02—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid
    • F04F5/10—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid displacing liquids, e.g. containing solids, or liquids and elastic fluids
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    • F04F5/44—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04F5/02 - F04F5/42
    • F04F5/46—Arrangements of nozzles

Definitions

  • TITLE EJECTOR TO IMPROVE DISCHARGE FLOW CONDITIONS IN DRILLING WELLS AND CRUDE TRANSPORTATION FROM STORAGE TANKS.
  • the invention relates to a modified JET type pump and specifically, with an ejector that located on the surface acts in the extraction of oils, improving the production of oil and fluids associated with it, acting on the wellhead, as well as well as the invention is oriented to transfer oils from a storage place to another required site through a pipe.
  • the invention relates to a jet pump driven by a motive fluid existing at the application site, such as water extracted from the wells and separated from the oil to be reinjected, as a fundamental operating element for the jet pump, improving the environmental conditions because it is not required of other energy sources such as electricity or fuel for its operation, also being highly economical because its operation and maintenance costs are very low.
  • a motive fluid existing at the application site such as water extracted from the wells and separated from the oil to be reinjected
  • This modified jet pump for the purpose indicated here is called the Ejector, and it has some variables in its structure and composition that make it innovative and inventive.
  • Jet Claw pump In the oil industry, equipment that uses the Venturi effect for oil extraction is also used, an example of which is the Jet Claw pump. These devices have also been adequately modified for that use.
  • Another example is the jet pump of the US47184S6A patent, in which it is shown that jet pumps have been developed that can be moved in a truck to the oil extraction wells, in which they are installed through the existing cable lines in themselves.
  • Other reference patents may be JP2004293509A, W02016084035A1 or application W0200303601 1 A2, of which the latter already have US patents, all of which refer to modified jet pumps for specific uses with characteristics different from that of the present invention. .
  • the present invention is developed on the basis of this knowledge and is applied to develop the ejector that allows solving an existing problem, which is the transfer of extracted oils and derivatives, at the lowest possible cost from storage tanks of extracted oils and their derivatives, to pumping substations or to other storage or distribution systems required.
  • the ejector of the present invention is aimed at improving the production of oil wells, when they act by decreasing the head pressure of the production well, whether the extracted oil is being pumped by jet pumps of the Jet Claw pump type, or by pumps electric submersibles, improving the operating conditions of the well and, as a consequence, raising the production level because the discharge flow is increased.
  • the resulting flow rate is much higher than that achieved by electric or fuel pumps, considerably reducing storage time in the tanks and avoiding contamination by spills occurring therein; it is also possible to save the emptying time of the tanks, whose content needs to be driven towards substations or distribution systems according to the requirement from one location to another.
  • the new device designed in accordance with the results obtained by applications of variants in mathematical models, is designed as an ejector that, installed on the surface, serves to support other equipment for oil extraction from the bottom of the well, increasing the production flow.
  • the designed ejector can perform several functions, among the most important are the reduction of back pressure in the wellhead, support in the restart of wells by cleaning the preventive or "killed" fluid, the fluid transfer between production stations, application in compressor stages, etc.
  • this invention relates to the development of new ejector models, through a better design thereof, which responds to variations in proportion between the essential parts in accordance with the use and application required and with the quality of the fluids, which comprise the oils extracted from the wells together with their extraction components.
  • the new ejector model which responds to the characteristics of these processes, which affect the modification of the parts that compose it, such as the relationship that must be established between the diameters of the mouthpiece and throat, and always using the motor fluid and the Venturi effect for suction, these have been shown to be handled within the ranges indicated in the previous table.
  • the present invention solves the aforementioned problems and others in which the ejector can operate on condition that a motive fluid is available, thereby reducing, with much advantage, the costs of operation, maintenance and installation, since the use of the motor fluid is optimized, of almost non-existent cost under appropriate conditions for this, as is the case with the liquid fluids or gases of the deposit, where one of the extraction products is the formation water that is extracted together with the oil, and which influences the reduction of operation and maintenance costs for the fluid transfer system using the ejector object of the present invention.
  • the maintenance cost of the device object of the invention is almost nil, since it has no moving parts for its operation and is very easy to be transported and coupled anywhere, which makes it versatile for pumping where required, as well as - as explained - also to be used in support of the extraction of oil wells.
  • the ejector apparatus of the present invention unlike the prior art pumps, takes advantage of the Venturi effect to suction the fluid stored in storage tanks and drives it through the throat (fig. 1 .7 ) to the mixing tube (Fig. 1.9), where it meets the motive fluid that operates the ejector apparatus; The mixing of these two fluids is driven through the discharge to the pipes that go to the final storage sites.
  • the ejector Being a surface apparatus, the ejector is easily installed by conventional means at the site intended for use, without requiring additional complex external energy sources. It is only necessary to connect the inlet pipes for the motor flow, the suction pipe and the discharge pipe, through the respective valves and conventional connecting elements.
  • FIG. 1 DESCRIPTION OF THE JET SURFACE EJECTOR OR PUMP.
  • the ejector or surface jet pump is shown in fig. 1, and consists of the following parts: injection nozzle connector (fig. 1 .1), ejector body (fig. 1 .2), outer tube of ejector (fig. 1 .3), seal body of the ejector (fig. 1 .4), Venturi Claw nozzle (fig. 1 .5), nozzle retainer (fig. 1 .6), Venturi Claw throat (fig. 1 .7), throat housing (fig. 1 .8), diffuser (fig.
  • the body of this ejector (fig. 1 .2) or surface jet pump has 3 ends (A, B and C) to connect to the pipes of the system in which it will operate.
  • the pipe that provides the motor fluid or injection fluid is connected at the end A (fig. 1) by means of a 50.8 mm Hammer joint (fig. 1 .17) and a neplo (fig.
  • Figure 2 corresponds to the description of the outer shell or body of the ejector or surface jet pump (fig. 1 .2), seen from a longitudinal cut perspective, where its main characteristics are described, which confirm and guarantee compliance with the functions of the ejector or surface jet pump within the specific ranges indicated above.
  • This element therefore, being fully exposed to the environment, provides the ejector or surface jet pump with the necessary strength and resistance against the elements and the environment.
  • the ejector or surface jet pump (fig. 1) is used according to the flow chart of (fig. 3) for fluid transfer.
  • a motor fluid injection line is connected through a valve (fig. 3.18) and an automatic valve (fig. 3.19) connected in series next to the injection side (fig. 3.A) of the ejector (fig. 3.27).
  • the automatic valve (fig. 3.19) for opening or closing receives signals from controllers of maximum level (fig. 3.22) and minimum level (fig. 3.23) through an electric line (fig. 3.21).
  • a fluid line to be transferred out of the storage tank (fig. 3.30) is connected through a valve (fig. 3.18) and a check valve (fig. 3.20) connected in series, to the suction side (fig. 3 .B) of the ejector (fig.
  • the discharge line of the mixture is connected from the discharge side (fig. 3.C) of the ejector (fig. 3.27) to the main transfer line (fig. 3.25) through a check valve (fig. 3.20 ) and a valve (fig. 3.18) connected in series.
  • the sensor sends an opening signal to the automatic valve (fig. 3.19), thus allowing the entry of fluid from injection into the ejector (fig. 3.27), through the respective valve (fig. 3.18) and the injection end (fig. 3.A), and due to the venturi effect, the fluid stored in the tank is caused (fig. 3.26) is suctioned by the suction end (fig. 3.B) into the ejector (fig. 3.27), where it is mixed with the motive fluid to be driven through the discharge side (fig. 3.C ), towards the main transfer line (fig. 3.25).
  • this application of the ejector or surface jet pump (fig. 1) is very beneficial in the transport processes of fluids, not requiring for its operation of electrical installations or complex fuels that pollute the environment, as is the case when electric or fuel pumps are applied for this purpose.
  • the ejector or surface jet pump (fig. 1) is used according to the flow chart of fig. 4 to lower the pressure in the head of an oil well, thus improving the operating conditions and production flow of an oil well bottom pump,
  • a motor fluid injection line is connected through a valve (fig. 4.18) to the injection side (fig. 4.A) of the ejector (fig. 4.27).
  • An oil production line leaving the head (fig. 4.30) is connected through 2 valves (fig. 4.18) in series, to the suction side (fig. 4.B) of the ejector (fig. 4.27).
  • the discharge line of the mixture is connected from the discharge side of the ejector (fig. 4.27) to the storage tanks through a valve (fig. 4.18).
  • this application of the ejector or surface jet pump (fig. 1), is very beneficial in the production processes of the oil wells, since by lowering the pressure in the head thereof, the operating conditions and the production flow of the respective well bottom pump improve.
  • FIGURE 5 Description of the ejector cut:

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Abstract

Un dispositivo eyector como una bomba jet para trabajo en superficie, especialmente diseñado, basado en estudios de modelos matemáticos para sus ajustes de tamaño de boquilla y garganta, así como de distancias entre las mismas, que utilizando como fluido motriz el agua extraída de pozos de petróleo y separada en la superficie, aprovecha para aliviar el cabezal del pozo o para transportar fluidos de petróleo, con otros componentes de extracción, hacia subestaciones de tratamiento con costos relativamente bajos y empleando energía no contaminante, en sustitución de bombas de desplazamiento positivo.

Description

1. TÍTULO: EYECTOR PARA MEJORAR CONDICIONES DE FLUJO DE DESCARGA EN POZOS DE PERFORACIÓN Y EN TRANSPORTE DE CRUDO DESDE TANQUES DE ALMACENAMIENTO.
2. CAMPO Y OBJETIVO DE LA INVENCIÓN:
El invento se relaciona con una bomba tipo JET modificada y específicamente, con un eyector que ubicado en la superficie actúa en la extracción de petróleos, mejorando la producción del petróleo y de los fluidos asociados al mismo, al actuar sobre el cabezal del pozo, así como también el invento se orienta para transferir petróleos de un lugar de almacenamiento a otro sitio requerido a través de una tubería.
Más concretamente, el invento se refiere a una bomba jet impulsada por un fluido motriz existente en el sitio de aplicación, tal como agua extraída de los pozos y separada del petróleo para ser reinyectada, como elemento fundamental de funcionamiento para la bomba jet, mejorando las condiciones ambientales por cuanto no se requiere de otras fuentes de energía como la energía eléctrica o de combustibles para su funcionamiento, resultando además altamente económica porque sus costos de operación y de mantenimiento son muy bajos.
Esta bomba jet modificada para el propósito señalado aquí se denomina Eyector, y tiene algunas variables en su estructura y composición que hacen que la misma sea novedosa e inventiva.
También tiene la ventaja de que por sus características de peso y dimensiones, es fácilmente transportable de un sitio a otro.
3. ANTECEDENTES DEL ESTADO DEL ARTE.-
Actualmente para los fines de transferencia de fluidos como el petróleo, especialmente a nivel de superficie, se utilizan bombas de desplazamiento positivo, accionadas por motores eléctricos o de combustible, lo cual incrementa los costos de operación al requerirse fuentes y uso de energías necesarias para la impulsión de las bombas indicadas a costos elevados, ya que esto exige la instalación de infraestructura compleja apropiada para cada caso. Además, dichas bombas requieren de mantenimientos periódicos constantes, así como la supervisión de operadores. También hay que señalar que, como es conocido, dichas bombas ocasionan daños ambientales, tanto durante su instalación como durante su operación y mantenimiento.
En el estado de la técnica actual se han desarrollado eyectores o bombas jet cuyo funcionamiento está basado en el efecto Venturi, que usan un fluido motriz l primario a alta presión para reforzar la energía de un fluido secundario de baja presión, y descargar la mezcla de ambos a un nivel de presión predeterminada y sujeta a las necesidades de cada ubicación. Tales eyectores o bombas jet se usan para la extracción de petróleo y están diseñados específicamente para esos casos, existiendo otros con diseños especiales que se usan para la reinyección, en pozos seleccionados, de los líquidos que habiendo sido extraídos conjuntamente con el petróleo, son altamente contaminantes y requieren ser reinyectados a niveles de gran profundidad. Como ejemplo, se pueden citar las siguientes patentes:
En la industria petrolera además se usan equipos que utilizan el efecto Venturi para la extracción de petróleo, un ejemplo de ellos es la bomba Jet Claw. Estos equipos también han sido adecuadamente modificados para ese uso. Otro ejemplo es la bomba jet de la patente US47184S6A, en ía que se demuestra que se han desarrollado bombas jet que pueden desplazarse en un camión hacia ios pozos de extracción de petróleo, en ios cuales se instalan a través de las líneas de cables existentes en ios mismos. Otras patentes de referencia pueden ser JP2004293509A, W02016084035A1 o la solicitud W0200303601 1 A2, de las cuales las últimas ya cuentan con patentes en EE.UU., todas ellas referidas a bombas jet modificadas para usos específicos con características diferentes a la de la presente invención.
Tecnologías y estudios sobre estos aspectos se encuentran desarrollados ya en el ámbito de técnica petrolera, especialmente en publicaciones científicas de la revista de artículos técnicos de la Society of Petroleum Engineers [2-5], de CALTECH que ha reportado varios casos de estudio, y las lecciones aprendidas con respecto al funcionamiento y aspectos económicos de esta clase de sistemas.
El invento actual se desarrolla sobre la base de estos conocimientos y se aplica para desarrollar el eyector que permite resolver un problema existente, cual es el de la transferencia de petróleos y derivados extraídos, al menor costo posible desde tanques de almacenamiento de petróleos extraídos y sus derivados, hacia subestaciones de bombeo o hacia otros sistemas de almacenamiento o de distribución requeridos.
Se encuentran en el estado de la técnica varias patentes de sistemas y métodos de transferencia de fluidos, que incluyen bombas de inyección. Sin embargo, no se ha encontrado un eyector, como el desarrollado en este invento, para el proceso señalado de manera específica según se detalla en el objetivo de la invención. 4. DESCRIPCIÓN DEL INVENTO:
El eyector del presente invento está orientado a mejorar la producción de los pozos petroleros, cuando actúan disminuyendo la presión del cabezal del pozo de producción, sea que el petróleo extraído se esté bombeando por bombas jet del tipo de la bomba Jet Claw, o por bombas sumergibles eléctricas, mejorando las condiciones de operación del pozo y, como consecuencia, elevando el nivel de producción debido a que se incrementa el caudal de descarga.
Otra función importante del eyector desarrollado es la mejora considerable del caudal de los fluidos del petróleo y derivados en la superficie, los que se encuentran en tanques y deben ser transferidos a sitios como las sub estaciones, o a otros lugares de distribución. Actualmente este petróleo, que contiene aún algunos otros componentes corrosivos y tóxicos, se almacena en tanques, donde se acumula y en ocasiones causa derrames con efectos perjudiciales al medio ambiente, hasta poder transportarlo en camiones cisterna, o ser bombeado con sistemas de bombas eléctricas cuyo costo es elevado, y requieren de un tiempo de operación mucho mayor para su desalojo, debido a que el caudal bombeado por este tipo de bombas es menor al que se obtiene con una bomba jet del tipo del presente invento.
El desarrollo del eyector para esta aplicación resulta altamente beneficioso, ya que su operación se realiza a un costo mucho más económico y con un menor impacto al ambiente, ya que éste utiliza el agua separada de los petróleos extraídos, y que se encuentra disponible en el sitio, en los sistemas de reinyección de agua para los pozos, a un costo tendiente a cero, para impulsar los petróleos y sus derivados extraídos hacia otros centros de tratamiento requeridos. Esta es una solución con dos ventajas competitivas importantes: 1. la utilización de equipos no contaminantes que no requieren de otras fuentes de energía ni de combustibles de ninguna clase para su funcionamiento, ya que usan como fluido motriz al agua que se acumula proveniente de la extracción del petróleo de los pozos, y que la operadora dispone en las líneas del sistema de agua para la reinyección; y, 2. el caudal resultante es bastante más alto que el alcanzado por las bombas eléctricas o de combustibles, reduciéndose considerablemente el tiempo de almacenamiento en los tanques y evitándose la contaminación por derrames ocurridos en los mismos; se permite además economizar el tiempo de vaciado de los tanques, cuyo contenido requiere ser impulsado hacia las subestaciones o sistemas de distribución según el requerimiento de una ubicación a otra.
Actualmente, esta transferencia se realiza utilizando bombas de desplazamiento positivo, o camiones cisterna cuyo costo de funcionamiento es elevado y contaminante del ambiente, por los requerimientos de energías eléctrica o de combustibles, además de que en la mayoría de ocasiones, para evitar este costo elevado, o porque las mismas requieren de mantenimiento, tienen que realizarse paradas en la producción con ese propósito. El eyector desarrollado y que da solución a los problemas indicados, resulta de modificaciones a la bomba jet que actualmente se utiliza para la reinyección de fluidos a los pozos, y estas modificaciones son especialmente las que tienen relación con cambios internos que responden a adaptaciones que responden a distancias y ajustes entre la garganta y la boquilla, las proporciones entre la longitud de la bomba para el caudal de salida, y el espacio para amortiguar la turbulencia que surge por el impulso del líquido, que es mayor a las otras conocidas, así como también el cálculo de los flujos y presiones de trabajo, que han sido determinados en los rangos de operación ajustados de conformidad con el modelo matemático de aplicación utilizado para su diseño y que responde a las variables de los prototipos desarrollados, según constan en la siguiente tabla:
Figure imgf000006_0001
Relación de flujo = Caudal succionado / Caudal inyectado
El nuevo dispositivo diseñado de conformidad con los resultados obtenidos por aplicaciones de variantes en modelos matemáticos, está diseñado como eyector que, instalado en superficie, sirve para apoyar a otros equipos para extracción de petróleo desde el fondo del pozo, incrementando el caudal de producción. El eyector diseñado puede realizar varias funciones, entre las más importantes están la de reducción de la contrapresión en el cabezal del pozo, el apoyo en el reinicio de pozos mediante la limpieza del fluido preventor o de“matado”, la transferencia de fluidos entre estaciones de producción, la aplicación en etapas de compresores, etc.
El aparato eyector objeto de la presente invención se caracteriza porque:
• Aprovecha la presencia de un fluido motriz en el sitio de la instalación.
• Aprovecha la presión del fluido motriz, lo que permitirá succionar el líquido a transferirse con la utilización de un dispositivo de exigencias operativas reducidas, aspecto técnico no utilizado o conocido en el estado de la técnica, con los consiguientes ahorros de costos al suprimir bombas adicionales de superficie, tiempos de instalación y operación, combustibles y mantenimiento.
• Aprovecha el principio de Venturi en el aparato de eyector, debido al diseño especial del mismo para la transferencia del caudal de fluidos.
• Su diseño especial permite que el aparato eyector pueda ser acondicionado con facilidad y el diseño especial de sus partes internas, permite que pueda producirse el efecto Venturi de caudal variable según las necesidades del usuario.
• Su diseño especial y sus características de operación y mantenimiento reducen significativamente los costos en los procesos de instalación, operación y mantenimiento.
• Por su tamaño alcanza un peso llega a ser de 67 Kg y por las facilidades de instalación, se presta para ser un dispositivo móvil que puede acoplarse en cualquier sitio para las funciones que se ha desarrollado y explicado en esta memoria técnica.
En particular, este invento se relaciona con el desarrollo de nuevos modelos de eyectores, mediante un mejor diseño de los mismos, que responde a las variaciones de proporción entre las partes esenciales de conformidad al uso y aplicación que se requiera y con la calidad de los fluidos, que comprenden los petróleos extraídos de los pozos conjuntamente con sus componentes de extracción.
Los estudios matemáticos se realizaron considerando el tipo de petróleo y de otros fluidos a transportar de conformidad con la densidad, el volumen y las presiones requeridas, para impulsar con el fluido motriz la cantidad requerida, y sobre esta base se realizaron los estudios de campo, de los cuales se deriva el nuevo diseño, que responde a la bomba unidireccional, y en los cuales la boquilla y la garganta han sido ajustados a los requerimientos de presión y caudal, para que el eyector cubra las necesidades en una determinada estación de bombeo. A continuación se adjuntan, como resultado de las pruebas, las variables a las que responde el invento, valores que no son limitativos, ya que los ajustes proporcionales pueden variar de conformidad a lo indicado.
Así, con una presión adecuada que garantice un óptimo costo de transferencia y una mínima contaminación al ambiente, luego de varias pruebas y análisis de resultados, se diseña y desarrolla en ingeniería, con base a los modelos matemáticos de optimización de los procesos de transferencia, en función de volumen, presión y densidad de los fluidos a transportarse, el nuevo modelo de eyector, que responda a las características de esos procesos, que inciden en la modificación de las piezas que lo componen, como la relación que debe establecerse entre los diámetros de la boquilla y de la garganta, y utilizando siempre el fluido motriz y el efecto Venturi para la succión, éstas han demostrado manejarse dentro de los rangos indicados en el cuadro anterior.
De esta manera, la presente invención soluciona los problemas señalados y otros en los que el eyector pueda funcionar a condición de tener disponible un fluido motriz, con lo cual se reduce, con mucha ventaja, los costos de operación, mantenimiento e instalación, ya que se optimiza el uso del fluido motriz, de costo casi inexistente en condiciones apropiadas para ello, como ocurre con los fluidos líquidos o gases del yacimiento, donde uno de los productos de extracción es el agua de formación que se extrae conjuntamente con el petróleo, y lo que influye en la reducción de costos de operación y mantenimiento para el sistema de transferencia de fluidos utilizando el eyector objeto de la presente invención.
De otro lado hay que tener presente que por el tipo de bombeo, que no requiere otro combustible, ya que únicamente usa la fuerza motriz del fluido indicado, este no contamina el ambiente, al no requerir insumos como energía eléctrica ni de derivados de petróleo.
El costo de mantenimiento del dispositivo objeto del invento es casi nulo, ya que no tiene partes móviles para su funcionamiento y es muy fácil de ser transportado y acoplado en cualquier sitio, lo cual le hace versátil para un bombeo donde sea requerido, así como -según se ha explicado- también para ser usado en apoyo a la extracción de pozos petroleros.
Puede fácilmente adaptarse a la conexión en sistemas de tanques con sensores de nivel y presión, que permiten utilizar el eyector de manera automática cuando se requiere la transferencia, por ejemplo, en sistemas de tanques interconectados, donde se podrán vaciar uno a continuación de otro, utilizando la automatización de los mismos a través de sensores de nivel en los tanques y de apertura y cierre de válvulas manejadas por comandos relacionados con el nivel. Todas estas operaciones se realizan automáticamente y auto-controladas sin necesidad de supervisión. En las pruebas realizadas, se ha determinado que el volumen del petróleo y sus derivados desplazados a través de este eyector responden a las necesidades de los tanques de almacenamiento, debido a que el caudal de salida del eyector a las presiones de trabajo del mismo responden eficientemente a las necesidades existentes. Para su operación, el aparato eyector de la presente invención, a diferencia de las bombas del estado de la técnica, aprovecha el efecto Venturi para succionar el fluido almacenado en tanques de almacenamiento y lo impulsa a través de la garganta (fig. 1 .7) al tubo de mezcla (Fig.1 .9), en donde se encuentra con el fluido motriz que opera el aparato eyector; la mezcla de estos dos fluidos es impulsada a través de la descarga hacia las tuberías que se dirigen hacia los sitios finales de almacenamiento.
Por ser un aparato de superficie, el eyector se instala de manera fácil por medios convencionales en el sitio destinado para su uso, sin requerir de fuentes de energía externa complejas adicionales. Solo se requiere conectar las tuberías de entrada para el flujo motriz, la tubería de succión y la tubería de descarga, a través de las respectivas válvulas y elementos de unión convencionales.
Las ventajas técnicas del aparato eyector de la invención, con respecto a los sistemas conocidos en el estado de la técnica, y sin limitar sus usos y aplicaciones posibles, son entre otras: a. Al aplicarse como equipo de superficie a la salida de producción de un pozo, provoca la reducción de la presión de descarga de salida del cabezal del pozo, lo cual a su vez provoca un incremento en el caudal resultante de producción.
b. Al aplicarse como equipo de transferencia de fluidos desde tanques de almacenamiento a otros, evita la instalación de grandes bombas adicionales en superficie, con los consiguientes ahorros de inversión, y mejoramiento de condiciones ambientales, por no ser contaminante.
c. Puede aprovechase con compresores para ayudar en la limpieza de pozos.
d. Evita los costos adicionales de operación y mantenimiento, de energía o de combustible de los motores que accionan las indicadas bombas adicionales en superficie.
e. Al no tener partes móviles, el desgaste es reducido, por lo que tiene una vida de larga duración.
f. Las operaciones de mantenimiento no requieren de personal especializado ya que su diseño es sencillo y de fácil desmontaje, inspección y reparación, reduciendo tiempos de paradas.
g. Las condiciones del material utilizado para la construcción del eyector, que cumple especificaciones técnicas para los fines de uso en los productos extraídos del petróleo, permite que este eyector se pueda utilizar con aguas altamente contaminadas con elementos como ácidos, gases corrosivos, manganeso, sílice, entre otros, por lo que sus aplicaciones son múltiples y podrían abarcar, además del sector petrolero y afines, otros sistemas tales como los sanitarios, así como también en buques para bombear aguas de mar. 5. DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS.
En los gráficos siguientes se realiza la descripción detallada del invento, y en ellos se podrá comprender mejor las variantes realizadas con relación a otras bombas jet del estado de la técnica para obtener este nuevo diseño que se ajusta, como se ha indicado, a un reordenamiento de algunas partes internas de la bomba jet existente. Además, se puede apreciar las variantes técnicas de los tamaños y distancias existentes entre los elementos de la bomba, como al dispositivo del nuevo eyector como tal, que lo hacen eficiente para el nuevo desarrollo sujeto a las variantes requeridas, en su nuevo uso para la solución de los problemas existentes planteados, así como por su tamaño, para ser trasladado de un sitio a otro, manteniendo las características del material requerido por el tipo de fluidos altamente contaminantes con los que debe trabajar.
FIG. 1. DESCRIPCIÓN DEL EYECTOR O BOMBA JET DE SUPERFICIE.
Corresponde a la descripción general del eyector:
El eyector o bomba jet de superficie se representa en la fig. 1 , y está conformado por las siguientes partes: conector de la boquilla de inyección (fig. 1 .1 ), cuerpo del eyector (fig. 1 .2), tubo exterior del eyector (fig. 1 .3), cuerpo del sello del eyector (fig. 1 .4), boquilla Venturi Claw (fig. 1 .5), retenedor de boquilla (fig. 1 .6), garganta Venturi Claw (fig. 1 .7), alojamiento de la garganta (fig. 1 .8), difusor (fig.
1.9), neplo del eyector (fig. 1.10), filtro del eyector (fig. 1.1 1 ), anillos“O” (figs. 1 .12, 1 .13, 1 .14, 1 .15 y 1 . 16), y Unión Hammer de 50,8 mm (1 .17).
El cuerpo de este eyector (fig. 1 .2) o bomba jet de superficie tiene 3 extremos (A, B y C) para conectarse a las tuberías del sistema en el que va a operar. La tubería que provee el fluido motriz o fluido de inyección se conecta en el extremo A (fig. 1 ) mediante una unión Hammer de 50.8 mm (fig. 1 .17) y un neplo (fig.
1 .10) por el extremo del conector de la boquilla de inyección (fig. 1.1 ). El fluido a ser transportado se conecta por el extremo B (fig. 1 ), por unión Hammer de 50.8 mm (fig. 1 .17) y neplo (fig. 1 .10). Finalmente, el extremo C (fig. 1 ) o extremo de descarga se conecta a las tuberías de transporte por unión Hammer de 50.8 mm (fig. 1 .17) y neplo (fig. 1 .10). Este eyector especialmente diseñado para las aplicaciones descritas anteriormente no requiere de ninguna otra conexión.
Su funcionamiento es igualmente sencillo, como se demuestra a continuación: una vez establecidas las condiciones normales de operación en el sitio en donde está instalado, al momento de establecerse la circulación del fluido motriz o de inyección, este ingresa por el extremo A del cuerpo del eyector (fig. 1 ), atraviesa la boquilla venturi (fig. 1 .5) y descarga en la garganta venturi (fig. 1 .7), todo lo cual se encuentra en el interior del tubo exterior (fig. 1 .3), el mismo que está provisto de agujeros adecuadamente ubicados, a través de los cuales se produce la absorción o succión por la conexión de succión (fig. 3.B) del fluido que se extrae o que se va a transportar. La mezcla de estos fluidos es expulsada a través del tubo difusor (fig. 1 .9), hacia la descarga (fig. 1 .C) del eyector.
La Figura 2 corresponde a la descripción de la envoltura exterior o cuerpo del eyector o bomba jet de superficie (fig. 1 .2), visto desde una perspectiva de corte longitudinal, donde se describen sus principales características, que confirman y garantizan el cumplimiento de las funciones del eyector o bomba jet de superficie dentro de los rangos específicos antes señalados. Este elemento, por lo tanto, al estar expuesto totalmente al ambiente, proporciona al eyector o bomba jet de superficie la solidez y resistencia necesarias contra los elementos y el ambiente.
Fig. 3.- DESCRIPCIÓN DE UNA APLICACIÓN DEL EYECTOR O BOMBA JET DE SUPERFICIE (FIG. 1 ) PARA TRANSFERENCIA DE FLUIDOS.
En una de sus aplicaciones, el eyector o bomba jet de superficie (fig. 1 ) se utiliza según el diagrama de flujo de la (fig. 3) para transferencia de fluidos.
Según ésta (fig. 3), la funcionalidad del eyector o bomba jet de superficie es la siguiente: una línea de inyección de fluido motriz se conecta a través de una válvula (fig. 3.18) y una válvula automática (fig. 3.19) conectadas en serie al lado de inyección (fig. 3.A) del eyector (fig. 3.27). La válvula automática (fig. 3.19) para su apertura o cierre recibe señales desde controladores de nivel máximo (fig. 3.22) y nivel mínimo (fig. 3.23) a través de una línea eléctrica (fig. 3.21 ). Una línea de fluido a transferir que sale del tanque de almacenamiento (fig. 3.30) se conecta a través de una válvula (fig. 3.18) y una válvula check (fig. 3.20) conectadas en serie, al lado de succión (fig. 3.B) del eyector (fig. 3.27). Finalmente la línea de descarga de la mezcla se conecta desde el lado de descarga (fig. 3.C) del eyector (fig. 3.27) a la línea principal de transferencia (fig. 3.25) a través de una válvula check (fig. 3.20) y una válvula (fig. 3.18) conectadas en serie.
En el momento en que el tanque de almacenamiento (fig. 3.26) está lleno a su nivel máximo, el sensor (fig. 3.22) envía una señal de apertura a la válvula automática (fig. 3.19), permitiendo así el ingreso del fluido de inyección al eyector (fig. 3.27), a través de la respectiva válvula (fig. 3.18) y del extremo de inyección (fig. 3.A), y por el efecto venturi se provoca que el fluido almacenado en el tanque (fig. 3.26) sea succionado por el extremo de succión (fig. 3.B) hacia el interior del eyector (fig. 3.27), en donde se mezcla con el fluido motriz para ser impulsado a través del lado de descarga (fig. 3.C), hacia la línea principal de transferencia (fig. 3.25).
De esta manera, como se puede observar, esta aplicación del eyector o bomba jet de superficie (fig. 1 ) es muy beneficiosa en los procesos de transporte de fluidos, al no requerir para su funcionamiento de instalaciones eléctricas o de combustibles complejas y que contaminan el ambiente, como es el caso cuando para este propósito se aplican bombas eléctricas o de combustibles.
Fig. 4.- DESCRIPCIÓN DE UNA APLICACIÓN DEL EYECTOR O BOMBA JET DE SUPERFICIE PARA BAJAR LA PRESIÓN EN EL CABEZAL DE UN POZO DE PETRÓLEO.
En una de sus aplicaciones, el eyector o bomba jet de superficie (fig. 1 ) se utiliza según el diagrama de flujo de la fig. 4 para bajar la presión en el cabezal de un pozo de petróleo, mejorando así las condiciones de operación y el caudal de producción de una bomba de fondo de pozo de petróleo,
Según esta fig. 4, la funcionalidad del eyector o bomba jet de superficie es la siguiente: una línea de inyección de fluido motriz se conecta a través de una válvula (fig. 4.18) al lado de inyección (fig. 4.A) del eyector (fig. 4.27). Una línea de producción de petróleo que sale del cabezal (fig. 4.30) se conecta a través de 2 válvulas (fig. 4.18) en serie, al lado de succión (fig. 4.B) del eyector (fig. 4.27). Finalmente la línea de descarga de la mezcla se conecta desde el lado de descarga del eyector (fig. 4.27) a los tanques de almacenamiento a través de una válvula (fig. 4.18).
En el momento en que se permite el ingreso del fluido de inyección al eyector (fig. 4.27), a través de la respectiva válvula (fig. 4.18) y del extremo de inyección (fig. 4.A), por el efecto venturi se provoca que el fluido de producción que sale del cabezal (fig. 4.30) sea succionado por el extremo de succión (fig. 4.B) hacia el interior del eyector (fig. 4.27), en donde se mezcla con el fluido motriz para ser impulsado a través del lado de descarga (fig. 4.C), hacia los tanques de almacenamiento.
De esta manera, como se puede observar, esta aplicación del eyector o bomba jet de superficie (fig. 1 ), es muy beneficiosa en los procesos de producción de los pozos de petróleo, ya que al bajar la presión en el cabezal del mismo, mejoran las condiciones de operación y el caudal de producción de la respectiva bomba de fondo de pozo.
FIGURA 5. Descripción del corte del eyector:
En la fig. 5 se presenta una vista en corte de despiece de los componentes internos del eyector o bomba jet de superficie (fig. 1 ). En esta figura se destaca que cada elemento tiene dimensiones apropiadas que obedecen a un diseño preciso para el funcionamiento exitoso del aparato que se está patentando. Los elementos aquí presentados ya están descritos en la fig. 1 del presente documento.

Claims

1. REIVINDICACIONES.
1 Un eyector o bomba jet de superficie, caracterizado porque comprende: un conector de la boquilla de inyección (fig. 1 .1 ) por donde ingresa el fluido motriz; un cuerpo del eyector (fig. 1 .2), un tubo exterior del eyector (fig. 1 .3), por donde ingresa el fluido a ser transportado, a través de orificios en el mismo; un cuerpo del sello del eyector (fig. 1 .4), una boquilla Venturi, cuyo diámetro varía en un rango de 1 ,087x10 03 m a 1 , 778x10 °2m (fig. 1 .5); un retenedor de boquilla (fig.
I .6), una garganta Venturi (fig. 1 .7), un alojamiento de la garganta (fig. 1 .8), un difusor (fig. 1.9); un neplo del eyector (fig. 1 .10); un filtro del eyector (fig. 1 .1 1 ); 5 anillos“O” (figs. 1.12, 1 .13, 1.14, 1.15 y 1.16); una unión de 50,8 mm que conecta hacia la tubería de descarga (fig1 .C).
2. -El eyector tal como se reclama en la reivindicación 1 caracterizado porque el diámetro de la garganta varía entre 1 ,778 X10 03 m y 3,81 X10 °2m.
3- El eyector tal como se describe en las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la relación de flujo está entre 0,1 y 8.
4. -El eyector descrito en las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque puede transportar fluidos cuya densidad varía entre 600 Kg/m3 y 1250 Kg/m3.
5.- El eyector descrito en las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el fluido motriz tiene una densidad entre 870 Kg/m3 y 1250 Kg/m3.
6.- El eyector descrito en las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las presiones de inyección se establecen entre 5171 ,1 KPa y 63948,9 Kpa
7.- El eyector descrito en las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las presiones de entrada varían entre 101 ,4 KPa y 31974,4 KPa.
8.- El eyector descrito en las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las presiones de descarga varían entre 182,4 KPa y 41566,8 KPa.
9.- El eyector descrito en las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado porque tiene un peso de 67 Kg.
10. El eyector tal como se describe en las reivindicaciones 1 a 9 caracterizado porque requiere un mínimo de mantenimiento y de operación.
I I .- El eyector como se caracteriza en las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque tiene sistemas de acoplamiento universal para ajustarse a las necesidades de tanques o de cabezales de pozo de manera fácil y rápida.
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