BR112016026007B1

BR112016026007B1 - Método para desalojar detritos de um sistema de bomba

Info

Publication number: BR112016026007B1
Application number: BR112016026007-4A
Authority: BR
Inventors: Ronald G. Peterson; Jonathan D. Bender
Original assignee: Unico, Llc
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2022-12-27
Also published as: EP3140547A1; EA201692247A1; US10156109B2; CA2997092A1; CA2943898C; US20170074080A1; AR116801A2; AU2015256007B2; EP3505722A1; WO2015171797A1; EA032522B1; EP3505722B1; AR100964A1; AU2015256007A1; BR112016026007A2; US9689251B2; EP3140547A4; US20150322755A1; MX2016013205A; CA2943898A1

Abstract

BOMBA SUBTERRÂNEA COM MODO DE LIMPEZA DE BOMBA. Método de desalojar os detritos de um sistema de bomba, incluindo o sistema de bomba uma bomba de fundo de poço acoplada a uma coluna de haste para um atuador de bomba acima do solo, o qual está acoplado a um controlador configurado para operar o sistema de bomba, em que o atuador da bomba possui um comprimento de curso ajustável. O método inclui ainda, determinar que o sistema de bomba deve começar a operação num modo de limpeza de bomba; implementar o modo de limpeza de bomba configurado no controlador; fazer a ciclagem do atuador de bomba a uma velocidade de comando predeterminada usando um comprimento de curso inicial predeterminado, taxa de aceleração predeterminada e uma taxa de desaceleração predeterminada. O método também inclui continuar o ciclo do atua-dor de bomba enquanto se diminui, em incrementos o comprimento do curso por um incremento de comprimento de curso predeterminado, resultando em frequências de ciclo de bomba aumentadas. Adicionalmente o método requer a determinação de que o modo de limpeza de bomba está completo; e retorna o sistema de bomba a um modo operacional normal.

Description

CAMPO DE INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se genericamente a sistemas de bomba de haste de sucção como mais particularmente, a limpeza de detritos a partir de uma bomba de fundo do poço.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Bombas com haste de bombeio, ocasionalmente, encontram partículas sólidas ou "lixo" durante a operação. Muitas vezes estes sólidos passam sem causar danos através da bomba. Outras vezes, os detritos ocasionarão que as válvulas de trajeto e/ ou de suporte da bomba assentem-se indevidamente (de modo aberto, por exemplo). Se a válvula de manobra ou de suporte não se assentar devidamente, a bomba não funcionará adequadamente, afetando de forma adversa, a taxa de pro-dução de fluido.

[003] Por conseguinte, seria desejável ter-se um sistema de bombeamento que resolvesse alguns dos problemas acima mencionados, e que inclua ainda, for-mas de realização da construção, que sejam de longa duração. Além disso, seria desejável se esse sistema de bombeamento necessitasse de pouca ou nenhuma manutenção a ser fornecida pelo usuário ao longo da sua vida operacional. Além disso, seria desejável se o sistema de bombeamento acima mencionado fosse de construção barata com o fito de se obter o mais amplo mercado possível. Finalmente, é também um objetivo que todas as vantagens e objetivos acima referidos pudessem ser alcançados sem incorrer em qualquer desvantagem substancial relativa.

[004] Os inconvenientes e limitações da técnica anterior discutida acima, são substancialmente ultrapassados pela presente invenção.

SUMARIO DA INVENÇÃO

[005] É revelado um método para remover detritos de um sistema de bomba cujo sistema de bomba inclui uma bomba hidráulica acoplada a um conjunto de has- tes para um atuador acima do solo, o qual é acoplado a um controlador. O controla-dor é configurado para operar o sistema de bomba, em que o atuador tem um com-primento de curso ajustável.

[006] O método inclui a determinação de que o sistema de bomba deveria começar a operar em um Modo de Limpeza de Bomba. Após a partida, o Modo de Limpeza de Bomba é implementado pelo controlador. O controlador realiza os ciclos do atuador da bomba a uma velocidade de comando programada usando um com-primento predefinido de curso de partida, taxa de aceleração predefinida, e uma taxa de desaceleração programada. O controlador continua o ciclo do atuador da bomba enquanto gradativamente, diminui o comprimento do curso em um incremento de comprimento de curso predefinido, resultando em aumento da frequência de cicla- gem da bomba. O controlador determina que o Modo de Limpeza de Bomba está completo e retorna o sistema de bomba para um modo de funcionamento normal.

[007] O método pode também incluir a impressão de uma frequência de vi-bração predeterminada durante uma parte do curso de bomba de um ciclo da bomba. Em algumas circunstâncias, a frequência de vibração é a frequência de ressonância do conjunto de hastes do sistema de bomb.

[008] Numa outra forma de realização, a velocidade de comando predetermi-nada do Modo de Limpeza de Bomba é uma operação a plena velocidade para o sistema de bomba. Numa outra forma de realização, o controlador determina que o sistema de bomba deve começar a funcionar no modo de limpeza, quando ele de-termina que a saída do sistema de bomba diminuiu.

[009] O controlador pode também ser configurado, em que o passo de de-terminação de que o Modo de Limpeza de Bomba está completo compreende de-terminar que o comprimento do curso tornou-se menos do que ou igual a um com-primento de curso mínimo predefinido. O Modo de Limpeza de Bomba pode ser im-plementado no controlador por um dentre telemetria remota, por um teclado acopla do ao controlador, ou o controlador pode ser configurado para operar automatica-mente, em um horário predefinido, após uma contagem de curso predefinido, ou au-tomaticamente, após a detecção de um mau funcionamento da bomba.

[010] É ainda divulgado o método de remover detritos de um sistema de bomba com o sistema de bomba, incluindo uma bomba de fundo de poço acoplada a um conjunto de hastes e de um atuador acima do solo, que está acoplado a um con-trolador. O controlador é configurado para operar o sistema de bomba.

[011] O método inclui a determinação de que o sistema de bomba deve co-meçar a operar em um Modo de Limpeza de Bomba e que está configurado no con-trolador. O controlador imprime uma frequência de vibração predeterminada durante uma parte do curso da bomba para cada ciclo de bomba e determinação de que o Modo de Limpeza de Bomba está completo, em seguida, voltando o sistema de bomba para um modo de funcionamento normal.

[012] Numa forma de realização a frequência de vibração é a frequência de ressonância do conjunto de hastes do sistema de bomba. Numa outra forma de rea-lização o passo de determinar que o sistema de bomba deve começar a operar no Modo de Limpeza inclui a determinação de que um número predefinido de ciclos do sistema de bomba foi concluído no modo de operação normal, ou o passo de deter-minar que o sistema de bomba deve começar operando no Modo de Limpeza inclui a determinação de que a saída do sistema de bomba diminuiu.

[013] Uma outra forma de realização é proporcionada, no fato de que o passo de determinação de que o Modo de Limpeza de Bomba está completo inclui a determinação de que um número predefinido de ciclos do sistema de bomba foi con-cluído no Modo de Limpeza de Bomba. A implementação do Modo de Limpeza de Bomba é realizada por um dentre telemetria remota, teclado, automaticamente na hora programada e automaticamente com a detecção de uma avaria da bomba.

[014] Um aparelho como esse deve ser de construção duradoura, e que também exija pouca ou nenhuma manutenção a ser fornecida pelo usuário ao longo de sua vida útil. A fim de aumentar o apelo do mercado para um aparelho como esse, ele também deve ser de construção de baixo custo para assim conseguir o maior mercado possível. Finalmente, as vantagens de um tal aparelho devem ser alcançadas sem incorrer em qualquer desvantagem substancia relativa.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[015] Estas e outras vantagens da presente invenção serão melhor compre-endidas com referência aos desenhos, nos quais:

[016] A FIG. 1 é uma ilustração de um aparelho de bombeamento de haste linear acoplado a uma bomba do tipo ventosa de um aparelho de bombeamento de fundo de poço, que incorpora uma forma de realização da invenção.

[017] A FIG. 2 é uma ilustração esquemática do aparelho de bombeamento de haste linear acoplado a uma cabeça de poço desacoplado de um aparelho de bombeamento de longarinas, que incorpora uma forma de realização da invenção.

[018] A FIG. 3 é um fluxograma de uma forma de realização exemplificativa de um Modo de Limpeza de Bomba configurado em um controlador do aparelho de bombeamento de haste linear, como ilustrado na FIG. 1, de acordo com uma forma de realização da invenção.

[019] As FIGS. 4A e 4B são ilustrações gráficas que mostram o funcionamento normal de um aparelho do tipo de bomba de haste de bombeio linear como configurado para cinco cursos por minuto (SPM).

[020] As FIGS. 5A e 5B são ilustrações gráficas que mostram o desempenho do sistema exemplar durante uma transição de operação normal do aparelho de bombeamento de haste linear para um Modo de Limpeza de Bomba, de acordo com uma forma de realização da invenção.

[021] A FIG. 6 é uma série de ilustrações gráficas exemplificativas que mos-tram traços de tendência do dinamómetro, que ilustra uma válvula fixa dos vestígios da bomba e do dinamômetro antes e depois de uma operação no Modo de Limpeza de Bomba, de acordo com uma forma de realização da invenção.

[022] As FIGS. 7-9 ilustram Relatórios de Poço exemplares gerados pelo controlador ilustrado na FIG. 1 em períodos de tempo, respectivamente, antes de um evento de válvula fixa, durante uma abertura de válvula fixa, e depois de uma opera-ção de Modo de Limpeza de Bomba, de acordo com uma forma de realização da invenção.

[023] A FIG. 10 ilustra uma tendência de carga da bomba exemplar durante um evento de válvula fixa e depois do inicio de um processo do Modo de Limpeza de Bomba, de acordo com uma forma de realização da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[024] Bombas de haste de bombeio são utilizadas, normalmente, em poços de fundo de poço na produção de petróleo, como óleo e gás. Durante uma operação típica, a bomba pode perder eficiência devido aos detritos sugados para dentro da bomba, ocasionando perda de produção e custos de manutenção.

[025] A FIG. 1 é uma ilustração esquemática de uma primeira forma de reali-zação exemplar de um sistema de bombeamento de haste linear 100 montado na cabeça do poço 54 de um poço de hidrocarboneto 56. O poço inclui um revestimento 60 que se estende para baixo para dentro do solo através de uma formação subter-rânea 62 até uma profundidade suficiente para atingir um reservatório de petróleo 64. O revestimento 60 inclui uma série de perfurações 66, através das quais o fluido a partir do reservatório de hidrocarboneto entra no revestimento 60, para desse mo-do, proporcionar uma fonte de fluido para um aparelho de bombeamento de fundo de poço 68, instalado na parte inferior de uma extensão de tubagem 70, que termina numa saída de fluido 72, em um ponto acima da superfície 74 do solo. O revestimen-to 60 termina numa saída de gás 76 acima da superfície do solo 74.

[026] Para fins deste pedido uma bomba de haste de sucção é definida como um aparelho de bombeamento de fundo de poço 69, que inclui uma válvula estacionária 78, e uma válvula de manobra 80. A válvula de manobra 80 está presa a uma coluna de hastes 82 que se prolonga para cima através da tubagem 70 e que sai da cabeça de poço 54 na haste 52 polida. Aqueles especialistas na técnica irão reconhecer que, o aparelho de bombeamento de fundo de poço 68, na forma de realização exemplificativa da presente invenção, forma um arranjo tradicional da bomba com haste de sucção 69 para a elevação de fluido a partir do fundo do poço 56 quando a haste polida 52 confere movimento recíproco para a coluna de hastes 82 e a coluna de hastes 82, por sua vez, realiza o movimento recíproco da válvula de manobra 80 através de um curso de bomba 84. Em um poço de hidrocarboneto típico, a coluna de hastes 82 pode ter vários milhares de pés de comprimento e o curso da bomba 84 pode ter vários pés de comprimento.

[027] Como mostrado na FIG. 1, a primeira forma de realização exemplar de um sistema de bomba de haste linear 100, inclui um atuador acima do solo 92, por exemplo, um arranjo linear do atuador mecânico 102, um motor reversível 104, e um dispositivo de controle 106, com o dispositivo de controle 106 incluindo um controla-dor 108 e um motor 110. O arranjo do atuador mecânico linear 102 inclui um membro substancialmente verticalmente móvel montado na haste polida 52 para transmitir e controlar o movimento vertical da coluna de hastes 82 e da bomba de haste de sucção 69.

[028] O motor reversível, por exemplo um motor eléctrico ou um motor hi-dráulico de um aparelho de bomba de haste linear, inclui um elemento de movimento rotativo reversível do mesmo, operativamente ligado ao elemento substancialmente e verticalmente móvel do arranjo de atuador mecânico linear 102 de modo que estabeleça uma relação fixa entre a posição de rotação do motor 104 e a posição vertical de uma cremalheira. Como será entendido, pelos especialistas na técnica, que tem uma relação fixa entre a posição de rotação do motor 104 e a posição vertical da haste polida 52 fornece um número de vantagens significativas na construção e operação de um aparelho de bomba com haste de sucção, de acordo com a invenção.

[029] A FIG. 2 mostra uma forma de realização exemplar de um aparelho de bombeamento de haste linear 200, montado sobre um suporte confrontante 202 para a cabeça do poço 54, e operacionalmente ligado para acionar a haste 52 polida. Na FIG. 2, a forma de realização exemplar do aparelho de bombeamento de haste linear 200 está ilustrada adjacente ao aparelho de bombeamento de viga mestra 50, para mostrar a redução substancial no tamanho, peso e complexidade proporcionados mediante prática da invenção, quando comparado com as abordagens anteriores, utilizando aparelhos de viga mestra 50.

[030] Como mostrado na FIG. 2, a forma de realização exemplar do aparelho de bombeamento de haste linear 200 inclui um arranjo de atuador mecânico linear 204 que, por sua vez, inclui uma disposição de engrenagem de cremalheira e pinhão que tem uma cremalheira e um pinhão ligados operativamente através de uma caixa de engrenagens 210 para ser acionada por motor eléctrico reversível 104.

[031] Ocasionalmente, os detritos irão se desalojar ou limpar como resultado do funcionamento normal da bomba, sem requerer nenhuma intervenção. Outras vezes é necessário para uma tripulação usar equipamento especializado para "lim-par" a bomba, ou possivelmente, até mesmo puxar a bomba para fora do furo de poço para inspeção e correção. Alguns operadores podem tentar "colidir" onde a bomba e coluna de hastes estão caídas de uma curta distância em uma tentativa de desalojar os detritos através do choque do êmbolo da bomba atingindo o fundo. Es-tes tipos de intervenções são caros e demorados. Além disso, a produção perdida quando a bomba está com defeito pode ser uma grande perda de receita para o produtor.

[032] Os métodos aqui descritos são para um processo autônomo para limpar os detritos de um sistema de bomba típica de hastes de sucção com pouca ou nenhuma necessidade de intervenção por parte do usuário, resultando em maior lucro para o produtor de petróleo através do aumento da produção e custos de ma-nutenção reduzidos. Formas de realização da invenção incluem um processo, tal como aqui divulgado, o qual pode ser incorporado no motor primário da unidade de bombeamento da haste de sucção (um sistema de acionamento controlado).

[033] Numa forma de realização, o processo é executado num sistema de unidade de bombeamento de haste de sucção Unico LRP®. Um Modo de Limpeza de Bomba 300, tal como ilustrado no fluxograma da FIG. 3, é incorporado no contro-lador 108, e pode ser usado para limpar automaticamente, detritos da bomba. A roti-na do Modo de Limpeza de Bomba 300 pode ser executado por um dispositivo de controle 106 que inclui, pelo menos um de um teclado do sistema de bomba remoto (através de, por exemplo, telemetria RFI ou Wi-Fi), automaticamente, a programas preestabelecidos, ou automaticamente se o controlador 108 detectar uma válvula de bomba com defeito 78, 80.

[034] Em geral, o Modo 300 de Limpeza de Bomba vibra a bomba a frequên-cias estratégicas predeterminadas durante um tempo predeterminado, por exemplo, cerca de dois minutos, para remover detritos na válvula de bomba 78, 80, permitindo que os detritos passem através das válvulas 78, 80 e para dentro do coluna de tubos 82 do furo de poço 60. Mais especificamente, em certas formas de realização, há duas fases separadas para o Modo de Limpeza de Bomba 300: 1) o funcionamento normal a alta velocidade com vibração durante o movimento ascendente da bomba; e 2) oscilação a alta velocidade da unidade de bombeamento, encurtando progressi-vamente, o curso de bombeamento.

[035] Com referência novamente, às Figs. 1 e 2, o ato de fazer vibrar a uni-dade de bombeamento faz com que a energia cinética seja transmitida para a bomba ao longo do furo 68 através da coluna de haste 82 sob a forma de cargas de choque em excesso das cargas operacionais normais da bomba. Os picos de acelera- ção das cargas de choque prestam-se a soltar os detritos do percursor de perfuração. A vibração é mais útil durante o curso ascendente da bomba, quando válvula de manobra 80 realiza tentativas para assentar.

[036] Para maximizar a energia da carga de choque (picos) transferida para a bomba no fundo do poço 68, faz-se desejável oscilar a coluna de hastes 82, na sua frequência natural de ressonância. Isto pode ser conseguido incidentalmente, por varredura através de um espectro de frequência, ou visando a frequência ressonante da coluna de hastes, calculada com a seguinte equação:

[037] Nesta equação, f é a frequência natural e M é a massa da haste 52, que é determinada dividindo o peso (W) pela gravidade M = W / g. K é a rigidez da haste e depende do comprimento da haste, o seu Módulo de Elasticidade (propriedade do material), e do momento de inércia.

[038] Um método para varredura de frequências é reduzir progressivamente, o curso da bomba 84 durante a operação da unidade de bombeamento a toda velo-cidade, causando um aumento correspondente na frequência do curso (batidas por minuto). Em algum momento durante esta varredura, a frequência das batidas irá coincidir com a frequência natural da coluna de hastes. Um benefício adicional desta técnica é estabelecimento de um estado no qual ambas as válvulas de manobra e válvula permanente 78, 80 da bomba da haste de bombeio 69 são abertas simultaneamente, permitindo que os detritos soltos escoem através da bomba e sejam depositados no fundo do furo de poço.

[039] Em resumo, o Modo de Limpeza de Bomba 300 vibra a unidade de bombeamento durante o movimento ascendente e oscila aa coluna de hastes 82 em várias frequências, encurtando progressivamente, o curso de bombeamento. O flu- xograma da FIG. 3 ilustra uma forma de realização do processo do Modo de Limpeza da Bomba 300. O Modo de Limpeza da Bomba 300 está incluída no controlador 108. Numa forma de realização particular, o controlador 108, mostrado na FIG. 1, vai usar estados estimados do fundo do poço, incluindo a carga da bomba e condições de determinar o melhor modo de operação. Estes estados do fundo de poço também podem ser utilizados para detectar uma condição de válvula presa, como demons-trado nos exemplos a seguir. Se o controlador 108 detectar uma condição de válvula presa, o Modo de Limpeza de Bomba 300 pode ser iniciado no controlador 108 por um dos quatro modos descritos acima.

[040] Na FIG. 3, o Modo de Limpeza de Bomba 300 é inicializado na partida 302, em seguida, em sequência: 304 - unidade de bombeamento do ciclo ascendente e descendente de uma forma normal, na alta velocidade preestabelecida, com taxas de aceleração e desa-celeração rígidos predefinidas, com uma frequência de vibração predefinida introdu-zida durante o movimento ascendente; 306 - Contador de incrementos do curso após a unidade de bombeamento ter completado um curso total; 308 - Caso o contador de curso for maior do que a quantidade predefinida X, então deslocar para bloquear 310, senão continuar a executar 304; 310 - Encurtar o comprimento do curso pelo valor predefinido Y, fazendo com que a unidade de bombeamento realize um curso (para cima e para baixo) a uma distância menor do que anteriormente; 312 - Unidade de bombeamento do ciclo ascendente e descendente num mo-do normal, na alta velocidade preajustada, com taxas de aceleração e desaceleração rígidos preestabelecidas. A unidade está agora realizando o ciclo, com um com-primento de curso mais curto e, portanto, a frequência de curso (batidas por minuto) é aumentada; 314 - Contador de incrementos do curso após a unidade de bombeamento ter realizado um curso completo; 316 - Se o contador do curso for maior do que a quantidade Z preestabelecida, então, passar para o bloco 318 (Ciclo de Limpeza da Bomba está completo - retornar à operação normal), senão continuar a executar 310 (progressivamente encurtar o comprimento do curso);

Laboratório de Simulação do Modo de Limpeza da Bomba

[041] As FIGS. 4A e 4B são ilustrações gráficas que mostram o funcionamento normal de uma bomba de haste de sucção, de 56 polegadas, por exemplo, uma bomba de haste linear, em um poço exemplar (bomba de 1,5 polegadas, hastes de aço de % de polegada, 4.000 pés de profundidade). Posição da haste 400 é mos-trada em polegadas, a velocidade de haste 402 está mostrada em pol. / seg. na FIG. 4A, enquanto na FIG. 4B a velocidade da bomba no fundo do poço 406 é mostrado em pol. / seg., e a aceleração da bomba no fundo do poço 408 é mostrada em pol. / seg2. A aceleração da bomba 408 é deslocada para baixo por 40 unidades no eixo vertical, para maior clareza.

[042] As FIGS. 5A e 5B são ilustrações gráficas que mostram o desempenho do sistema exemplar durante uma transição de operação normal para o Modo de Limpeza de Bomba 300. A FIG. 5A mostra um aumento na velocidade da haste 502, depois da transição para o Modo de Limpeza da Bomba 300, e a fig. 5B mostra que a velocidade da bomba 406 e a aceleração 408 são aumentadas quando as fre-quências de ressonância são excitadas (em relação à FIG. 4B). O motor da bomba 104 vibra durante o movimento ascendente da bomba, e o comprimento do curso se torna progressivamente mais curto, fazendo com que a taxa de curso (batidas por minuto) aumente. Na frequência de ressonância da coluna de hastes, a força dinâ-mica da bomba (aceleração) é maximizada, conferindo, assim, uma força desorde-nada sobre os detritos. Numa frequência de elevada oscilação, ambas as válvulas de manutenção 78, e de manobra 80, permanecerão abertas, permitindo que os detritos passem através da bomba e para dentro do poço "furo de testemunhagem".

Resultados De Campo Do Modo De Limpeza Da Bomba

[043] O sistema de bomba de haste linear 100 incluindo o controlador 108 configurado com o Modo de Limpeza da Bomba 300 foi implantado com um sistema de monitoramento remoto em um poço de petróleo. A bomba produz periodicamente sólidos que fazem com que a válvula de manobra 80 permaneça aberta. Um sistema de monitorização remota do sistema de bomba 100 fornece relatórios operacionais e de diagnóstico, incluindo um alarme caso o sistema de bomba 100 sofra avarias, tais como uma válvula da bomba 80 ficar presa, momento em que a funcionalidade do Modo de Limpeza de Bomba 300 pode ser iniciada.

[044] A válvula de manobra 80 foi observada grudar, ocasionalmente, durante a operação normal da bomba de haste de sucção 69. Em alguns casos, o problema resolvido por si só. Outras vezes ele iria persistir indefinidamente. O Modo de Limpeza de Bomba 300 restaurou, com sucesso, a operação normal para a bomba 68 na sequência de um evento de válvula de manobra presa 80. Os gráficos das Fi-guras. 6 a 10 ilustram um exemplo desses.

[045] A FIG.6 mostra uma apresentação exemplar 600, que inclui uma ten-dência do dinamômetro levando até a válvula presa 80 e posteriormente, à imple-mentação do Modo de Limpeza de Bomba 300 no controlador 108. Em formas de realização particulares, o visor 600 seria disponível para os utilizadores remotos que operam o sistema de bomba 100 através de telemetria remota. A tendência do di-namómetro é ilustrada em um conjunto de gráficos que incluem uma primeira opera-ção de sistema de bomba de exibição de gráfico 602 antes da válvula presa 80. O primeiro gráfico 602 mostra uma taxa de produção de 137 barris por dia (BPD) e uma taxa de preenchimento de bomba de 100%. Um primeiro gráfico de carga 608 que ilustra a carga da haste versus posição da haste durante a operação normal também é mostrado. Os dados são recolhidos pelo controlador 108 e relatados utilizando uma ferramenta de monitorização de poço remota (não mostrado).

[046] Um segundo gráfico 604 mostra a operação do sistema de bomba depois que a válvula 80 se torna presa. Neste gráfico 604, a taxa de produção caiu para zero e a taxa de enchimento da bomba é -2. Um segundo gráfico de carga 610 mostra a alteração na carga de haste vs posição da haste, quando a válvula 80 está presa em relação ao que é mostrado durante a operação normal. Em certas formas de realização, o operador é alertado para o problema da tendência de resumo do sistema de monitorização remota 910, como mostrado na FIG. 10. A tendência de resumir 910 também mostra que a taxa de produção é de cerca de zero barris por dia (DBP), enquanto o enchimento da bomba era -2, e a carga da bomba era zero (nenhum fluido sendo içado). Também pode ser visto a partir das FIGS. 6 e 10, que o problema foi observado ser persistente. Um terceiro gráfico 606 mostra a operação do sistema de bomba após a implementação do Modo de Limpeza da Bomba 300 no qual todos os parâmetros e um terceiro gráfico de carga de 612 são devolvidos ao normal.

[047] A FIG. 7 mostra um primeiro Relatório de Poço 700 gerado pelo contro-lador 108 antes da válvula presa 80 (isto é, a operação normal). Os gráficos do di- namômetro 702, 704 mostra que a operação da bomba está funcionando correta-mente. A taxa de produção inferida é de 137 BPD e o monitor de enchimento da bomba mostra que a taxa de enchimento da bomba é 100%. Na forma de realização da FIG. 7, o primeiro Relatório de Poço 700 inclui dados para os seguintes parâme-tros: Especificação da Unidade de Bombeamento; Dados de Estrada e Bomba; Con-dições de funcionamento: Dados de Produção de Fluido; Estatísticas de Alimenta-ção; Estatísticas de Líquido e Gás; Estatística de Carga; Dados de Poço e de Fluido; Estatísticas de Funcionamento; Estatísticas de Calibre; Caixa de Engrenagem e Equilíbrio; e Diagnósticos. Em formas de realização alternativas, o Relatório de Poço 700 poderia incluir um número maior ou menor de parâmetros operacionais.

[048] A FIG. 8 mostra um segundo Relatório de Poço exemplar 800 gerado pelo controlador 108, quando a válvula de manobra de bomba 80 está aberta e presa. Os gráficos do dinamómetro 802, 804 revelam que a unidade de bombeamento está elevando e baixando somente o peso da coluna de hastes (sem carga de fluido). Esta condição é indicada na seção de Dados de Produção de Fluido por uma taxa de produção BPD 0, e na secção de Estatísticas de líquido e gás por uma taxa de preenchimento de bomba de -2. O problema pode ser, tanto uma haste partida (perto da bomba) ou uma válvula presa 80. Neste exemplo, se trata de uma válvula presa 80.

[049] Em formas de realização particulares, o operador inicia remotamente o Modo de Limpeza da Bomba 300, após o que a operação da válvula da bomba foi imediatamente restaurada. A FIG. 9 mostra um terceiro Relatório de Poço exemplar 900 depois que o recurso Modo de Limpeza da Bomba 300 foi executado. Os gráfi-cos do dinamômetro 902, 904 mostram que o funcionamento da bomba voltou ao normal aplicação seguinte à implementação do Modo de Limpeza da Bomba 300. Em formas de realização particulares da invenção, o controlador 108 está configura-do para executar automaticamente, um Modo de Limpeza da Bomba 300 quando for detectada uma condição de válvula presa.

[050] Em um outro exemplo, alguma aderência do êmbolo da bomba (não mostrado) é observável durante o movimento ascendente na FIG. 6 (a carga da bomba se projeta para fora). Isto é provavelmente, um indicador dos mesmos sólidos que entopem a válvula de manobra 80, mas neste caso também interferem com o êmbolo. O efeito é também observado numa tendência da carga da bomba aumen-tada exemplar 910, gerado pelo controlador 108 subsequente a válvula presa 80, como ilustrado na FIG. 10. Na forma de realização da FIG. 10, existem quatro mar-cadores de eventos: Bomba média SPM 912 com gráfico anexo 913; Monitor de En-chimento de Bomba 914 com gráfico anexo 915; Monitor de Fluxo de Fluido 916 com gráfico anexo 917; e Monitor de Carga da Bomba 918 com gráfico anexo 919.

[051] Para fins da presente descrição, o termo "acoplado" significa a união de dois componentes (eléctricos ou mecânicos) diretamente ou indiretamente um ao outro. Essa junção pode ser estacionária por natureza ou móvel por natureza. Essa junção pode ser alcançada com os dois componentes (eléctricos ou mecânicos) e quaisquer elementos intermediários adicionais sendo integralmente formados como um único corpo unitário com o outro ou os dois componentes e qualquer membro adicional a ser ligado a um outro. Essa união poderá ser de natureza permanente ou, alternativamente, ser removível ou liberado na natureza.

[052] Embora a descrição precedente da presente invenção tenha sido mos-trada e descrita com referência a determinadas formas de realização e aplicações da mesma, foi apresentada para fins de ilustração e descrição e não se destina a ser exaustiva ou a limitar a invenção às formas de realização e aplicações particulares divulgadas. Será evidente para os peritos na arte que uma série de alterações, modi-ficações, variações ou modificações à invenção, tal como aqui descrito podem ser feitas, nenhuma das quais se afastando do espírito ou âmbito da presente invenção. As formas de realização e aplicações particulares foram escolhidas e descritas para proporcionar a melhor ilustração dos princípios da invenção e a sua aplicação práti-ca, para desse modo, permitir que um perito na técnica utilize a invenção em várias concretizações e com várias modificações conforme sejam adequadas ao uso parti-cular contemplado. Todas essas trocas, modificações, variações e alterações, por conseguinte, devem ser vistas como situadas no âmbito da presente invenção, con-forme determinado pelas reivindicações anexas, quando interpretadas de acordo com a amplitude à qual elas estejam suficientemente, legalmente, e equitativamente intituladas.

Claims

1. Método para desalojar detritos de um sistema de bomba, o sistema de bomba incluindo uma bomba de fundo de poço acoplada a uma coluna de haste pa-ra um atuador de bomba acima do solo, o qual está acoplado a um controlador con-figurado para operar o sistema de bomba, em que o atuador da bomba possui um comprimento de curso ajustável, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: determinar que o sistema de bomba deve começar a operação em um modo de limpeza de bomba; e implementar o modo de limpeza de bomba configurado no controlador em que o modo de limpeza de bomba compreende: fazer a ciclagem do atuador de bomba a uma velocidade de comando prede-terminada usando um comprimento de curso inicial predeterminado, taxa de acelera-ção predeterminada e uma taxa de desaceleração predeterminada; continuar o ciclo do atuador de bomba enquanto se diminui, em incrementos, o comprimento do curso por um incremento de comprimento de curso predeterminado, resultando em frequências de ciclo de bomba aumentada; determinar que o modo de limpeza de bomba está completo; e retornar o sistema de bomba a um modo operacional normal.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por o modo de limpeza de bomba compreender ainda, a impressão de uma frequência de vibra-ção predeterminada durante uma parte de um curso de bomba de um ciclo de bom-ba.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a frequência de vibração predeterminada é a frequência de ressonância da co-luna de haste do sistema de bomba.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a velocidade de comando predeterminada é uma velocidade total para o sistema de bomba.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que na etapa de determinar que o sistema de bomba deve começar a operação no modo de limpeza de bomba, compreende determinar que um número predetermina-do de ciclos do sistema de bomba se completou no modo de operação normal.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de determinar que o sistema de bomba deve começar a operação no modo de limpeza de bomba compreende a determinação de que uma produção no sistema de bomba diminuiu.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de determinar que o modo de limpeza de bomba está completo com-preende determinar que um número predeterminado de ciclos do sistema de bomba se completou no modo de limpeza de bomba.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de determinar que modo de limpeza de bomba está completo compre-ende determinar que o comprimento do curso se tornou menor do que ou igual a um comprimento de curso mínimo preestabelecido.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a implementação do modo de limpeza de bomba é realizada por um arranjo de controle configurado com um dentre telemetria remota, teclado, automaticamente em tempo predeterminado, e automaticamente com a detecção de uma avaria da bomba.

10. Método para desalojar detritos de um sistema de bomba, o sistema de bomba incluindo uma bomba de fundo de poço acoplada por uma coluna de hastes para um atuador acima do solo, que é acoplado a um controlador configurado para operar o sistema de bomba, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compre- ende: determinar que o sistema de bomba deve começar a operação em um modo de limpeza de bomba; implementar o modo de limpeza de bomba configurado no controlador; imprimir uma frequência de vibração predeterminada durante uma parte de um curso da bomba de pelo menos um ciclo de bomba; determinar que o modo de limpeza de bomba está completo; e retornar o sistema de bomba para um modo de funcionamento normal.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a frequência de vibração predeterminada é a frequência de ressonância da coluna de haste do sistema de bomba.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de determinar que o sistema de bomba deve começar a operar no modo de limpeza de bomba compreende determinar que uma série preestabelecida de ciclos do sistema de bomba se completou no modo de operação normal.

13. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de determinar que o sistema de bomba deve começar a funcionar no modo de limpeza de bomba compreende determinar que uma produção no sistema de bomba diminuiu.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de determinar que o modo de limpeza de bomba está completo, compreende determinar que, um número preestabelecido de ciclos do sistema de bomba se completou no modo de limpeza de bomba.

15. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que a implementação do modo de limpeza de bomba é realizado por uma dispo-sição de controle configurada com um dentre: telemetria remota, teclado, automati-camente, a um tempo preestabelecido, e automaticamente com a detecção de um mal funcionamento da bomba.