Determinación del tiempo medio entre fallas (MTBF) en sartas de varillas y en tuberías de producción

Abstract

La costa noroeste del Perú es una de las grandes zonas petroleras en el Perú. Allí se encuentran muchos pozos productores accionados con unidad de bombeo mecánico, principalmente. Una unidad de bombeo mecánico incluye el uso de varillas de bombeo y de tuberías de producción, las que cada cierto tiempo fallan y requieren, por lo tanto, ser cambiadas o reparadas. Esto a su vez acarrea tiempo ocioso en el uso de equipos, producción diferida y el contrato de operación de equipos de servicios de pozos, lo que a fin de cuentas implica incremento en los costos. Una gestión de mantenimiento predictivo y preventivo eficiente requiere, en este caso, minimizar estos costos, entre otros. Una manera de contribuir a minimizar costos es mediante el conocimiento anticipado del momento de la ocurrencia de fallas tanto en varillas de bombeo como en tuberías de producción, facilitándose así una toma de decisiones más efectiva y previsora. A este fin se determina un parámetro fundamental aplicable en la gestión de mantenimiento, específicamente a las tuberías de producción y varillas de bombeo en pozos accionados por unidades de bombeo mecánico: el MTBF (Mean Time Between Failures) o Tiempo Medio Entre Fallas, tanto para tuberías como para varillas. Las curvas obtenidas con los datos reales de campo (provenientes de pozos del noroeste peruano) y aplicando criterios de ingeniería corresponden bastante bien con las curvas teóricas de aplicación general según la teoría matemática ya elaborada y que se indica en este trabajo. El parámetro obtenido – MTBF – se puede pues con buenas expectativas aplicar a las operaciones de campo en el noroeste. El presente trabajo incluye una representación gráfica de la toma de datos para, en el caso particular de las tuberías de producción y de las varillas de bombeo, poder determinar este parámetro como primer paso previo para la toma de decisiones oportuna en cuanto a que permite generar ahorros y reducir el tiempo ocioso de personal y equipos en el campo.

The Peruvian northwestern coast is one of the great oil-producing areas in our country. Plenty of oil-producing wells may be found there, operated mainly by jack pumps. A jack pump or pumping unit system involves using sucker rod and production tubing strings, which happen to fail from time to time, requiring then to be changed or repaired. This in turn entails downtime due to idle equipment, deferred production, and the hiring of well-service equipment, which means in the end increased costs. An efficient predictive and preventive maintenance management requires, in this case, minimizing these costs, among other ones. One way to further minimize costs is by learning in advance what is the likely time for failures to occur for both sucker rods and production tubing, thus turning the decision making process into a more effective and far-sighted one. To this end, a fundamental parameter applicable to maintenance management—specifically production tubing and sucker rod strings in pump- unit systems—is determined: the MTBF, “Mean Time Between Failures”, both for tubing and for sucker rods. The curves, obtained from actual field data (coming from Peruvian northwestern coast oil wells) by applying engineering criteria, match fairly well with the general-application expected theoretical curves according to the already developed mathematical theory, referred to below in this work. The parameter so obtained—MTBF—could then be applied with good expectations to the northwestern coast field operations. This work includes a graphical representation of the data collection process followed, to be able to—in the particular case of production tubing and sucker rod strings—determine this parameter as a first step prior to making timely decisions in that they will allow increased savings and reduced downtimes for field personnel and equipment.