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Para un determinado paso de presión en el yacimiento se tiene que la energía natural que empuja a los fluidos deja de ser suficiente, es en este momento cuando se recurre al uso de un mecanismo artificial para continuar extrayendo hidrocarburos, para este caso dicho mecanismo es el bombeo mecánico.
El bombeo mecánico es un procedimiento de succión y transferencia casi continua del petróleo hasta la superficie, considerando que el yacimiento posee una determinada presión, la cual es suficiente para que el petróleo alcance un determinado nivel en el pozo.
FUNCIONAMIENTO
La bomba se baja dentro la tubería de producción y se asienta en el fondo con el uso de empacaduras. La bomba es accionada por medio de las varillas que le transmiten el movimiento desde el aparato de bombeo (éste consta de un balancín al cual se le transmite el movimiento de vaivén por medio de la biela y la manivela, éstas se accionan a través de una caja reductora movida por un motor).
El balancín de producción imparte un movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de succión que mueve el pistón de la bomba, colocada en la sarta de producción o de educción, a cierta profundidad del fondo del pozo.
La válvula fija permite que el petróleo entre al cilindro de la bomba. Por un lado en la carrera descendente de las varillas, la válvula fija se cierra y se abre la válvula viajera para que el petróleo pase de la bomba a la tubería de educción. Por el otro, e En la carrera ascendente, la válvula viajera se cierra para mover hacia la superficie el petróleo que está en la tubería y la válvula fija permite que entre petróleo a la bomba. La repetición continua del movimiento ascendente y descendente mantiene el flujo hacia la superficie.
La bomba consiste en un tubo de 78, 74 – 288, 1889 pulgadas de largo con un diámetro interno de 1, 5 – 2, 25 pulgadas, dentro del cual se mueve un pistón cuyo extremo superior está unido a las varillas de bombeo. Este mecanismo se aloja dentro o se enrosca en el extremo de la tubería.
PARTES
· Motor.· Manivela.· Contrapeso.· Balancín.· Cabezote.· Rienda.· Vástago pulido.· Prensa estopa.· Cabezal.· Tubería de educción.· Varilla de succión.· Revestidor.· Válvula vieja.· Bomba.· Válvula fija.· Yacimiento.
Un dato importante es que el 60% de los pozos de extracción artificial en Venezuela utilizan este medio. Su limitación radiase en la profundidad que pueden tener los pozos, y su desviación en el caso de los pozos direccionales.
Bibliografía- Bookaman, V. y De Abreu, C.: “El Pozo Ilustrado”, Fondo Editorial del Centro Internacional de Educación y Desarrollo (FONCIED), Primera edición en CD-ROM, Caracas, 1998.- Clases de Introducción a la Ingeniería de Petróleo, Universidad Central deVenezuela, Facultad de Ingeniería - Escuela de Petróleo, Prof. Lizbeth Miranda, 2008.
Bombeo Mecanico
Descripcion de Componentes
Unidad de Bombeo
Motor
Cabillas
Bomba de Sub-suelo
Bombas de Cavidades Progresivas o PCP
Bombeo electrosumergible o ESP
Manejo de las operaciones de campo
Tipos de Unidades de Bombeo
Balancin API
Hidraulico
Funicionamiento de la unidad de bombeo
Controles Automáticos
Mantenimiento de la unidad de bombeo
Desarrollo
Bombeo mecánico:
El revestimiento y la manera de terminar el pozo puede ser muy parecida a la antes descrita para pozos de flujo natural, excepto que la gran diferencia estriba en cómo hacer llegar el petróleo desde el fondo del pozo a la superficie.
El yacimiento que ha de producir por bombeo mecánico tiene cierta presión, suficiente para que el petróleo alcance un cierto nivel en el pozo. Por tanto, el bombeo mecánico no es más que un procedimiento de succión y transferencia casi continua del petróleo hasta la superficie. El balancín deproducción, que en apariencia y principio básico de funcionamiento se asemeja al balancín de perforación a percusión, imparte el movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de
succión que mueve el pistón de la bomba, colocada en la sarta de producción o de educción, a cierta profundidad del fondo del pozo
La válvula fija permite que el petróleo entre al cilindro de la bomba. En la carrera descendente de las varillas, la válvula fija se cierra y se abre la válvula viajera para que el petróleo pase de la bomba a la tubería de educción. En la carrera ascendente, la válvula viajera se cierra para mover hacia la superficie el petróleo que está en la tubería y la válvula fija permite que entre petróleo a la bomba. La repetición continua del movimiento ascendente y descendente (emboladas) mantiene el flujo
hacia la superficie
Como en el bombeo mecánico hay que balancear el ascenso y descenso de la sarta de varillas, el contrapeso puede ubicarse en la parte trasera del mismo balancín o en la manivela. Otra modalidad es el balanceo neumático, cuya construcción y funcionamiento de la recámara se asemeja a un amortiguador neumático; generalmente va ubicado en la parte delantera del balancín. Este tipo de balanceo
se utiliza para bombeo profundo.
Los diámetros de la bomba varían de 25,4 a 120 milímetros. El desplazamiento de fluido por cada diámetro de bomba depende del número de emboladas por minuto y de la longitud de la embolada, que puede ser de varios centímetros hasta 9 metros. Por tanto, el bombeo puede ser de fracciones de metro cúbico hasta unos 470 metros cúbicos/día.
Las bombas son del tipo llamado de tubería de educción, ya que el cilindro o pistón de la bomba va conectado a la tubería de educción y se mete en el pozo como parte integral de la sarta a la profundidad deseada de bombeo. El émbolo de la bomba, que lleva la válvula viajera, constituye la parte extrema inferior de la sarta de varillas de succión. La sarta de varillas se mete en la tubería de educción hasta llegar a la válvula fija, ubicada en el fondo del cilindro. Luego se sube la sarta de varillas cierta distancia y por medio del vástago pulido, colgador y riendas se fija en el balancín, de manera que en la carrera descendente no golpee la válvula fija.
Otro tipo de bomba es la integral, en la cual todos sus elementos conforman una sola pieza, que utilizando la sarta de varillas se puede colocar o extraer, sin necesidad de sacar la sarta de educción, para cambiarle algunos de sus componentes o reemplazarla por otra del mismo diseño. Este tipo requiere que la sarta de educción sea provista de un niple adecuado o dispositivo similar para encajarla. Como las válvulas fija y viajera deben ser resistentes a lacorrosión y a la abrasión, sus esferas y asientos se fabrican de acero inoxidable, acero templado, metal monel, aleaciones de cobalto, acero tungsteno o bronce.
Las varillas de succión son hechas de varias aleaciones de metales. Están sujetas a un funcionamiento mecánico que le impone esfuerzos de estiramiento, encogimiento y vibración; fatiga, corrosión, erosión. Cada varilla tiene en un extremo una espiga (macho) redonda, sólida y roscada, y más abajo del hombrillo, en forma cuadrada, una muesca para encajar la llave para el enrosque y desenrosque. En el otro extremo lleva la caja o conexión hembra, internamente roscada, con muesca exterior o con muesca por debajo de la caja, para otra llave que facilita el
enrosque o desenrosque de la varillas una tras otra.Las varillas se fabrican, generalmente, en diámetros de 15,9; 19; 22,2; 25,4 y 28,6 milímetros, con sus correspondientes dimensiones para la espiga, hombrillo, caja, muesca, etc.
La longitud de las varillas es de 7,6 y 9,15 metros. El peso de las varillas, en kg/30 metros de longitud, va desde 32,7 a 167,3 kilogramos. Para cada diámetro de tubería de educción existe un diámetro adecuado de varillas, para mayor efectividad de funcionamiento.
Es el sistema más reconocido de bombeo. Utiliza un movimiento vertical transmitido por contrapesos y un brazo mecánico que sube y baja.
La bomba en sí misma se encuentra en el fondo y se le transmite el movimiento a través de varillas que hacen su recorrido por dentro del tubing. Al descender, la válvula inferior se cierra y el pistón de la bomba baja llenándose de petróleo. Al subir, la válvula inferior se abre y mientras el pistón jala el petróleo que tiene dentro hacia arriba, a la vez llena la parte inferior por succión con una nueva carga que posteriormente elevará.
Así opera en forma alternativa o batch. Dado el gran brazo de torque que tienen, son el tipo de bomba preferido en caso de tener que generar grandes presiones. La motorización puede ser eléctrica o con motor a explosión.
Este es un método muy difundido en nuestro país y uno de los más antiguos.
Fué de hecho el primer sistema artificial de bombeo. Los equipos actuales poco tienen que ver con sus antecesores desde el punto de vista materiales, pero el concepto operativo es idéntico. No es el más económico ni en su costo inicial ni operativo ya que poseen una estructura relativamente grande en la superficie y esto unido a la inclemencia del clima patagónico, implica un mantenimiento importante para asegurar su funcionamiento.
Descripcion de componentes:
Unidad de Bombeo:
Es una unidad integrada cuyo objetivo es cambiar el movimiento angular del eje del motor a reciproco vertical, a la velocidad apropiada con el proposito de accionar la sarta de cabillas y bomba de subsuelo.
Motor:
Equipo que suministra el movimiento y potencia a la unidad de bombeo para levantar los fluidos del pozos. Este puede ser un equipo de combustion interna o electrico sinendo este ultmo el de mayor utilzacion en la industria.
Cabillas:
Elemento de conexión entre la unidad de bombeo, instalda en la superficie y la bomba de sub-suelo. Mediante de esta se transmite el movimiento reciproco vertical a la bomba para el
desplazamiento del fluido generalmente son productos de acero y por lo tanto poseen propiedades de masa y elastisdad.
Bomba de Sub-suelo:
Es una bomba de piston de desplazamiento positivo, desde su profundidad de instalacion hasta la superficie, que funciona por diferenciales de presion mediante bolas y asientos, para permitir la entrada y sello de fluido en ciclos periodicos sincronizados.
Bomba Mecánica
Fuente:
Bombas de Cavidades Progresivas o PCP (Progressing Cavity Pump)
Este sistema es muy simple y económico. La instalación de superficie es considerablemente menor que la de un bombeo mecánico, pero tiene limitaciones en cuanto a la presión que puede generar y esto va en línea directa con la capacidad de producción.
Operan como un tornillo. La bomba está en el fondo del pozo, y es comparable con un tornillo gigante recubierto por un polímero muy duro. La fuerzamotriz la entrega un motor en la superficie (eléctrico o a explosión). La transmisión es realizada por un eje de varillas, similar al de las bombas mecánicas, pero en este caso, el movimiento es rotante lo cual disminuye mucho el desgaste por rozamiento de las mismas.
Es el método preferido en el caso de no tener grandes presiones o en caso de tener intrusiones de arena ya que las bombas pueden operar sin destruirse en sus partes mecánicas ni tener un desgaste excesivo.
Es un sistema bastante nuevo originado en Canadá. Su costo inicial y operativo son muy buenos, pero tienen, como mencionamos anteriormente, algunas limitaciones de aplicabilidad que impiden que se difunda en forma masiva.
A pesar de ello, su utilización está creciendo rápidamente en nuestro país
Bomba PCP Instalación de superficie
Fuente: http://www.kudupump.com/ResearchDevelopment.html
Tornillo inferior
Fuente: http://www.neoppg.com/Technology/Artificial_Lift/PCP/pcp.htm
Bombeo electrosumergible o ESP (Electrical Submersible Pumps)
Es un sistema intermedio entre los dos anteriores. Se basa en el principio de centrifugación de fluidos. Un rotante gira a alta velocidad y expulsa el fluido hacia la periferia del rotor donde es ingresado en una tubería que lo descarga. Este tipo de bombas tienen diferentes estadios de centrifugación. Es decir, no es un solo rotor sino que son varios colocados en forma sucesiva uno sobre el otro y alimentándose entre ellos para ganar mayor presión.
Su ventaja principal es que realmente no tiene casi instalaciones de superficie a excepción de un control de velocidad del motor. La motorización es eléctrica exclusivamente y el motor se encuentra en la bomba misma al fondo del pozo.
Estas se energizan con un cable eléctrico blindado que va paralelo al tubing y que conecta las tomas de potencia en la superficie con la bomba.
El motor mismo es la bomba. Su tecnología es la más complicada y cara pero son preferidas en caso de tener que elevar grandes caudales. La desventaja es que son difíciles de instalar y su energización no siempre es altamente confiable.
En cuanto al costo de instalación, es el más alto, pero el mantenimiento de superficie es mínimo y limitado a los componentes electrónicos de los variadores de velocidad y protecciones eléctricas.
Bomba electrosumergible
Fuente:http://www.neoppg.com/Technology/Artificial_Lift/ESP/Oil_Well_ESP/oil_well_esp.htm
Gas Lift
Fuente: http://www.neoppg.com/Technology/Artificial_Lift/Gas_Lift/gas_lift.htm
Manejo de las operaciones de campo.
Los esfuerzos para el manejo de la producción abarcan actividades que se extienden desde formaciones en producción (vecindades del pozo), equipamientos de completación del pozo, hasta las redes de instalaciones de superficie, que en principio procesan y transportan los hidrocarburos a líneas de conducción para suposterior traslado al punto de venta. Para la explotación del petróleo y el gas—de envergadura o de pequeña escala—se necesita un proceso focalizado para desarrollar planes, establecer presupuestos, supervisar planes, controlar las inversiones de capital y los gastosoperativos, cumplir con los programas de ejecución, reducir los costos del levantamiento artificial, incrementar la producción del campo, mejorar la manipulación de los hidrocarburos y administrar los ingresos de las asociaciones.
Tipos de Unidades de Bombeo:
Pueden dividirse en los siguientes tipos basicos:
Balancin API
Hidraulico
Rotativo
Balancin API:
Estas unidades de bombeo cumple las especificaciones API en sus diseños y son los mas utilizados para el levantamiento mecanico, por que sus costos de operación son relativamente bajos y su amplia adaptacion a las condiciones de los pozos.
Hidraulico:
Estas unidades de bombeo consisten en sistemas que conectan varios componentes con nuevos diseños y utilizan, principalmente, la fuerza hidraulicapara trasmitir energia a la bomba de sub-suelo a traves de la cabilla
Funicionamiento y mantenimiento la unidad de bombeo.
La mayoría de los pozos de petróleo activos marginales están produciendo los pozos que se han convertido a los sistemas de la elevación. El porcentaje de pozos en la elevación mecánica es tan grande que todos los pozos en muchos campos están en unidades de bombeo. Este método de elevación artificial es tan confiable y de fácil funcionamiento que muchas bombas del campo prefieren el excedente mecánico de la elevación que cualquier otro sistema artificial de produccion.
Una unidad de bombeo conducida por un motor eléctrico. Observe la caja de control de energía en la línea de energía.Dos otros están en el lado lejano de la unidad de
bombeo.
Elevación mecánica con los Primeros motores eléctricos.
Los pozos con los motores eléctricos como sus primeros motores se programan fácilmente para el encendido de una automatización completa. En una instalación típica con controles eléctricos, la línea de energía trae electricidad a un punto cerca de la localización pero fuera de la línea área delindividuo. Un panel de control está instalado y la línea de energía funciona subterráneamente, generalmente a la parte posterior a la unidad de bombeo. En un poste, un segundo panel eléctrico está instalado con un interruptor con./desc.
Controles Automáticos.
Hay dos tipos generales de controles que miden el tiempo para la operación de la bomba. Un reloj de 24 horas se puede utilizar para fijar los períodos por intervalos durante un día o un contador de tiempo del porcentaje se puede utilizar para regular el porcentaje del tiempo que la bomba esta encendida dentro de un período dado. Los contadores de tiempo del porcentaje se encuentran a menudo en las cajas más nuevas del control automático en vez de los relojes de 24 horas, aunque ambos todavía
tienen su lugar y continuarán estando disponibles para los usos especiales.
Hay varios estilos del reloj de 24 horas. Algunos son controlables en 15 minutos On y Off por ciclos, mientras que otros pueden ser controlados para los intervalos de 5 minutos o de menos.
Estos relojes se satisfacen bien para fijar las bombas al funcionamiento en una hora específica o con los ciclos de bombeo irregulares. Los contadores de tiempo del porcentaje son disponibles en los ciclos de 15 minutos o más. Los contadores de tiempo del porcentaje tienen un dial de control que permita que el contador de tiempo sea fijado para funcionar un porcentaje seleccionado del ciclo del contador de tiempo. Así, si un contador de tiempo 15-minute se fija por un tiempo de pasada 50 %, la unidad de bombeo funcionará por los minutos 7½ y después estará apagada por los minutos 7½ durante cada ciclo de 15 minutos. Porque hay 96 ciclos 15 minutos en un día, la unidad funcionará los minutos 7½ con cada uno de los 96 ciclos en un día. Semejantemente, si un contador de tiempo de dos horas se utiliza con el dial fijado para el 25%, la unidad se adelantará por 30 minutos y después dará vuelta apagado para 1 hora y 30 minutos, y después se adelantará otra vez. Este ciclo será repetido 12 veces por día, y la unidad funcionará 12 veces por el día para un tiempo de pasada total de 6 horas o el 25% de un día.
Mantenimiento de la unidad de bombeo.
El primer paso en mantener la unidad de bombeo es instalar un buen horario de mantenimiento en el libro de registros del campo y seguirlo. Una razón que es el libro de registro así que importante es que ayuda al ingeniero para utilizar los procedimientos de mantenimiento correctos. Por ejemplo, elalmacén típico de la fuente tendrá muchos tipos de lubricantes, en varios pesos, con diversos añadidos, y disponible en tubos, cubos, y otros estilos de envases. Para cada uso en el
campo, un número limitado de lubricantes será apropiado de utilizar, y a menudo solamente uno que sea verdad conveniente. El ingeniero no puede esperar recordar cada tipo de lubricante que se requiera y donde debe ser utilizado. Manteniendo expedientes completos y exactos, el ingeniero se puede asegurar de usar el tipo y la cantidad correctos de lubricante y sabrá cuándo el equipo se ha lubricado o requerirá después el cambio de lubricante.
Además, el ingeniero puede evitar de mezclar los lubricantes que pueden no ser compatibles con uno y otro
La inspección diaria.
El equipo del yacimiento de petróleo es muy confiable y puede funcionar por años entre los problemas serios no obstante, la inspección diaria puede ampliar la vida de la unidad localizando problemas antes de que haya ocurrido el daño. Al hacer cualquier inspección, el ingeniero debe escuchar cuidadosamente con el volumen de la radio del vehículo dado vuelta totalmente abajo porque los sonidos que las marcas de una unidad de bombeo pueden hablar mucho de su condición. La inspección debe también incluir una comprobación para escapes del aceite lubricante, así como mirar en la tierra para observar los posbles objetos flojos o sueltos, tales como pernos, las tuercas, y las arandelas. La inspección semanal.
Los pasos de la inspección semanal incluyen:
1. Realice los pasos de la inspección diaria.
2. Camine totalmente alrededor de la unidad de bombeo y obsérvela en la operación.
3. Pare en los buenos puntos de la observación para mirar las piezas montadas para una revolución completa, buscando el movimiento y la vibración inusuales y escuchando ruidos.
Comprobando el nivel y la condición de aceite en la
caja de engranajes (cortesía de las industrias de Lufkin, inc..)
4. Compruebe para ver que la línea blanca en los pernos de seguridad
del brazo del pitman esté alineada correctamente
La inspección mensual.
Los pasos de la inspección mensual incluyen:
1. Termine los pasos de la inspección semanal.
2. Compruebe el nivel flúido en la caja de engranajes si hay evidencia de un escape
3. Lubrique la silla de montar, la cola, y los cojinetes gastados del
brazo del pitman
De tres a seis meses de inspecciones.
De tres a seis meses inspecciones son especialmente importantes. Algunas nuevas unidades de bombeo necesitan ser lubricadas completamente cada seis meses. Mientras que la unidad consigue gastada, este intervalo necesita ser acortado a cada cinco meses y entonces a cuatro meses y entonces a tres meses. Con algunas unidades, la lubricación puede ser necesaria cada mes, con la atención especial del mantenimiento mientras tanto. Una parte de estas inspecciones se realiza con la unidad de bombeo en el movimiento, y la parte de ella se realiza con la unidad cerrada y el sistema de la palanca del freno.
Introducción
El bombeo mecánico convencional nació prácticamente con la industria petrolera cuando el coronel Drake perforo su pozo en Pennsylvania en 1859.
En aquellos tiempos la perforación se hacía con herramientas de percusión. La mecha se suspendía mediante una especie de balancín hecho con madera y se dejaba caer, más o menos en la misma forma a como hoy en día se hincan los pilotes en una construcción.
Cuando el pozo moría, era más fácil usar el balancín de manera que había quedado en el sitio para operar la bomba de sub-suelo. Así nació el bombeo mecánico convencional. Aunque hoy en día ya no se usan cabillas ni balancines de madera ni mucho menos maquinas a vapor, los componentes del método son los mismos.
El balancín, símbolo del método, todavía se usa para convertir el movimiento rotatorio del motor en reciprocarte para impulsar la bomba.
Otro componente son las cabillas y el tercero, la bomba misma que todavía usa un pistón, en el barril y las válvulas fijas y viajera.
La evolución de estos componentes, tanto en diseño como en materiales, la tecnología electrónica y el avance en las aplicaciones de análisis y diseño, han contribuido para que el bombeo mecánico convencional moderno haya dejado de ser la cenicienta de los métodos de producción reservado solo a los pozos que llegaban al final de su etapa productiva.
Por su larga historia, no es difícil pensar que este método es el más popular y usado en la industria petrolera a nivel mundial.
En Venezuela, para diciembre del 2000, de los 15422 pozos activos, aproximadamente 6500 producían con este método.
Más aun, hasta el presente es el único método capaz de manejar la producción de los pozos de inyección a vapor.
Conclusión
El bombeo mecánico es un procedimiento de succión y transferencia casi continua del petróleo hasta la superficie.
La unidad de superficie imparte el movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de succión que mueve el pistón de la bomba, colocada en la sarta de producción, a cierta profundidad del fondo del pozo.
Este método consiste fundamentalmente en una bomba de subsuelo de acción reciprocante, abastecida con energía suministrada a través de una sarta de varillas. La energía proviene de un motor eléctrico o de combustión interna, la cual moviliza una unidad de superficie mediante un sistema de engranajes y correas.
El Bombeo Mecánico Convencional tiene su principal aplicación en el ámbito mundial en la producción de crudos pesados y extra pesados, aunque también se usa en la producción de crudos medianos y livianos.
No se recomienda en pozos desviados y tampoco es recomendable cuando la producción de sólidos y/o la relación gas – líquido sea muy alta, ya que afecta considerablemente la eficiencia de la bomba.
Introducción
El bombeo mecánico convencional nació prácticamente con la industria petrolera cuando el coronel Drake perforo su pozo en Pennsylvania en 1859.
En aquellos tiempos la perforación se hacía con herramientas de percusión. La mecha se suspendía mediante una especie de balancín hecho con madera y se dejaba caer, más o menos en la misma forma a como hoy en día se hincan los pilotes en una construcción.
Cuando el pozo moría, era más fácil usar el balancín de manera que había quedado en el sitio para operar la bomba de sub-suelo. Así nació el bombeo mecánico convencional. Aunque hoy en día ya no se usan cabillas ni balancines de madera ni mucho menos maquinas a vapor, los componentes del método son los mismos.
El balancín, símbolo del método, todavía se usa para convertir el movimiento rotatorio del motor en reciprocarte para impulsar la bomba.
Otro componente son las cabillas y el tercero, la bomba misma que todavía usa un pistón, en el barril y las válvulas fijas y viajera.
La evolución de estos componentes, tanto en diseño como en materiales, la tecnología electrónica y el avance en las aplicaciones de análisis y diseño, han contribuido para que el bombeo mecánico convencional moderno haya dejado de ser la cenicienta de los métodos de producción reservado solo a los pozos que llegaban al final de su etapa productiva.
Por su larga historia, no es difícil pensar que este método es el más popular y usado en la industria petrolera a nivel mundial.
En Venezuela, para diciembre del 2000, de los 15422 pozos activos, aproximadamente 6500 producían con este método.
Más aun, hasta el presente es el único método capaz de manejar la producción de los pozos de inyección a vapor.
Conclusión
El bombeo mecánico es un procedimiento de succión y transferencia casi continua del petróleo hasta la superficie.
La unidad de superficie imparte el movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de succión que mueve el pistón de la bomba, colocada en la sarta de producción, a cierta profundidad del fondo del pozo.
Este método consiste fundamentalmente en una bomba de subsuelo de acción reciprocante, abastecida con energía suministrada a través de una sarta de varillas. La energía proviene de un motor eléctrico o de combustión interna, la cual moviliza una unidad de superficie mediante un sistema de engranajes y correas.
El Bombeo Mecánico Convencional tiene su principal aplicación en el ámbito mundial en la producción de crudos pesados y extra pesados, aunque también se usa en la producción de crudos medianos y livianos.
No se recomienda en pozos desviados y tampoco es recomendable cuando la producción de sólidos y/o la relación gas – líquido sea muy alta, ya que afecta considerablemente la eficiencia de la bomba.
República Bolivariana de Venezuela.
Ministerio del Poder Popular para la Defensa.
Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Bolivariana.
Núcleo Anzoátegui Extensión Puerto Píritu.
PUERTO PIRITU 01-07-2011
República Bolivariana De Venezuela
Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica De La Fuerza Armada
UNEFA- Extensión Puerto Píritu.
Ingeniero: Seijas Carlos Elaborado por:
Sección 02 Barrera Robinson C.I 17.839.670
VII Semestre: Ing. en Gas Ortega Jhon Anderson C.I 19.962.133
01-07-2011
Índice
TEMA Pág.
Introducción…………………………….…………………………………….…..…….04
Bombeo mecánico…………………………….…………………….…...…..…05,06,07
Bombas de subsuelo:
Clasificación de las bombas de sub suelo
Cabillas de succión
Elemento superficiales
Rango de aplicación……………….…………………………………………...07,08
Estructura del bombeo mecánico…………………………………......08,09,10,11
equipo de superficie
equipo de sub suelo
¿Cuántos sistemas de bombeo mecánico existen?………………12,13,14,15
Bombeo con accionar mecánico
Bombeo con accionar hidráulico.
Extracción con gas o Gas Lift - surgencia artificial.
Pistón accionado a gas (plunger lift).
Bomba centrífuga y motor eléctrico sumergible.
Bomba de cavidad progresiva (PCP).
Bombas de chorro
Emboladas por minutos para cada yacimiento………………………………….16
Anexos………………………………………………………………………………17,18
Conclusión………………………………………………………………………………19
Bibliografía………………………………………………………………………...……20
Introducción:
A Continuación veremos que el bombeo mecánico es uno de los métodos más antiguos de levantamiento artificial el cual es el más usado en el ámbito mundial y nacional, tanto en la producción de crudos pesados como en la de extra pesados, aunque también se usa en la producción de crudos medianos y livianos.
En la actualidad se deben de concentrar los esfuerzos en encontrar técnicas y sistemas más eficientes para recuperar el petróleo de pozos maduros y abandonados. Para tener una recuperación eficiente se requiere la utilización de ingeniería especializada y equipos diseñados en función de las técnicas desarrolladas. Por tal razón existen métodos de recuperación mejorada para lograr la mayor extracción posible de petróleo en pozos sin presión natural o en declinación
Es por ello que También conoceremos de qué forma se clasifican, como y para qué son usadas cada una de ellas. Por otra parte también el rango de aplicación al cual es sometido este proceso que entre estas están la profundidad el porcentaje de sedimentos, la eficiencia a la cual se encuentra, a que temperatura se utiliza en los pozos, entre otras.
De igual forma encontraremos información sobre cada uno de los tipos de sistema de bombeo existentes y de la estructura de dicho proceso el cual se separa en superficie y en subsuelo, y cuáles son las partes que la componen que entre ellas están el motor, la caja de engranaje, manivela, pesas, prensa y otras que serán ampliadas un poco más.
Bombeo Mecánico
Es uno de los métodos de producción más utilizados (80-90%), el cual su principal característica es la de utilizar una unidad de bombeo para transmitir movimiento a la bomba de subsuelo a través de una sarta de cabillas y mediante la energía suministrada por un motor. Es de succión y transferencia casi continua del petróleo hasta la superficie. Este método consiste fundamentalmente en una bomba de subsuelo de acción reciprocante, abastecida con energía suministrada a través de una sarta de varillas. La energía proviene de un motor eléctrico o de combustión interna, la cual
moviliza una unidad de superficie mediante un sistema de engranajes y correas.
Se fundamenta en la aplicación de una fuerza torsional, que convierte el movimiento rotacional del motor-caja de engranaje en movimiento reciprocante, a través del sistema de bielas-manivelas, Sus principales componentes son:
Bombas de subsuelo.
Cabillas de succión.
Elementos superficiales.
Bombas de subsuelo:
Es una bomba pistón de desplazamiento positivo, desde su profundidad de instalación hasta la superficie que funciona por diferencias de presión, mediante bolas y asientos, para permitir la entrada y sello de fluidos en círculos periódicos sincronizados. A su vez los principales elementos que lo forman son:
+ El cilindro o barril: el cilindro o barril de la bomba es la parte por donde se mueve el pistón en sus recorridos ascendentes y descendentes, debe ser suficientemente largo para adaptarse a la carrera del pistón. La dureza del cilindro debe ser mayor a la del pistón.
+ El émbolo o pistón: el émbolo o pistón de la bomba generalmente es la parte móvil. Posee una resistencia menor que la del cilindro o camisa, y casi siempre es cromado para incrementar la resistencia a la abrasión. En él se encuentra la válvula viajera que controla la entrada de fluidos de la bomba al interior del pistón.
+La válvula viajera: está regulada por las diferencias de fuerzas sobre ella y por debajo de ella.
+La válvula fija: controla la entrada de fluidos desde el pozo al interior de la bomba.
Las bombas de subsuelo se clasifican en tres grupos:
+Las de tipo de tubería: éstas se instalan dentro de la tubería y además el cilindro forma parte integral de las mismas.
+Las insertables o de cabillas: las bombas de cabillas o insertables se instalan en los pozos mediante el uso de la sarta de cabillas y sin necesidad de extraer la tubería.
+Las bombas de revestidor: las bombas de revestidor presentan como característica primordial, que permiten utilizar el revestidor como tubería de producción. Por lo tanto, se pueden usar diámetros más grandes para mayores volúmenes de producción.
Entre los factores que se toman en cuenta para la determinación del tipo de bomba de subsuelo que se va a elegir se encuentran: Temperaturas de fondo, manejo de crudos viscosos que ocasionan pérdidas por fricción, efectos sobre las eficiencias de bombeo al manejar elevados volúmenes de gas libre, tolerancia entre el pistón y el barril de la bomba de subsuelo, entre muchos otros.
Cabillas de succión:
Las principales funciones de la sarta de cabilla de succión en un sistema de bombeo mecánico son las siguientes: Transferir energía, soportar cargas y accionar la bomba. Todo esto es posible, ya que éstas, sirven de conexión entre la bomba de subsuelo y la unidad de bombeo instalada en la superficie. La barra pulida es la primera cabilla del sistema, y opera con una empacadura de goma llamada prensa-estopa. Esta empacadura se instala en el cabezal del pozo con el fin de impedir el derrame de petróleo por la acción del movimiento de la barra pulida.
Los principales problemas presentados por la sarta de cabillas son las partiduras y el desenroscado de las mismas lo que se debe principalmente a: efectos de corrosión, se aprietan demasiado al ser instaladas, daños al manejarlas entre otros.
Elementos superficiales:
Las unidades de superficie transmiten la energía desde la superficie hasta el fondo del pozo, donde se encuentra ubicada la bomba de subsuelo, con el fin de elevar los fluidos hacia la superficie.
En conclusión se tiene que el funcionamiento del bombeo mecánico consiste en una bomba que se baja dentro de la tubería de producción, la cual es accionada por medio de unas varillas que transmiten un movimiento desde el aparato de bombeo que consta de un balancín. La principal dificultad que presenta la implementación de este método es el hecho de que no puede ser
utilizado a grandes profundidades debido a las grandes extensiones de varillas que deberían usarse.
Rango De Aplicación Del Bombeo Mecánico:
Este método de levantamiento se encuentra entre 20 y 2000 (BPPD).
Los motores, turbinas y maquinas pueden ser usadas para la compresión, siendo buenas fuentes de energía
Buena Eficiencia. Incrementa para pozos que requieren pequeñas RGL de inyección. Baja eficiencia para pozos con alta RGL de inyección. Eficiencia típica de 20% pero un rango de 5 a 30%.
Su uso es bueno y flexible para altas tasas. Este sistema es utilizado en pozos con alta presión de fondo. Es el más parecido al flujo natural de los pozos
Se utiliza en pozos con temperaturas no mayores a 500 °F
Se pueden aplicar a una profundidad no mayor a 9000 pies.
Tiene una excelente capacidad para levantar Altos Volúmenes, restringido al tamaño del tubing, tasa de inyección y profundidad. Depende de la presión del yacimiento y el índice de productividad (IP) tasas de 500 Bpd a 1000 pies y tubería de 4 pulgadas.
No se puede utilizar en pozos desviados.
No debe existir presencia de arenas.
Solo se utiliza en pozos unidireccionales.
Estructura Del Bombeo Mecánico
Los componentes del bombeo mecánico está compuesto básicamente por las siguientes partes: unidad de bombeo, motor (superficie), cabillas, bomba de subsuelo, anclas de tubería, tubería de producción (subsuelo). Un equipo de bombeo mecánico (también conocido como “balancín” o “cigüeña”) produce un movimiento de arriba hacia abajo (continuo) que impulsa una bomba sumergible en una perforación. Las bombas sumergibles bombean el petróleo de manera parecida a una bomba que bombea aire a un neumático. Un motor, usualmente eléctrico, gira un par de manivelas que, por su acción, suben y bajan un extremo de un eje de metal. El otro extremo del eje, que a menudo
tiene una punta curva, está unido a una barra de metal que se mueve hacia arriba y hacia abajo. La barra, que puede tener una longitud de cientos de metros, está unida a una bomba de profundidad en un pozo de petróleo. El balancín de producción, que en apariencia y principio básico de funcionamiento se asemeja al balancín de perforación a percusión, imparte el movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de succión que mueve el pistón de la bomba, colocada en la sarta de producción o de educción, a cierta profundidad del fondo del pozo.
La válvula fija permite que el petróleo entre al cilindro de la bomba. En la carrera descendente de las varillas, la válvula fija se cierra y se abre la válvula viajera para que el petróleo pase de la bomba a la tubería de educción. En la carrera ascendente, la válvula viajera se cierra para mover hacia la superficie el petróleo que está en la tubería y la válvula fija permite que entre petróleo a la bomba. La repetición continua del movimiento ascendente y descendente (emboladas) mantiene el flujo hacia la superficie. Como en el bombeo mecánico hay que balancear el ascenso y descenso de la sarta de varillas, el contrapeso puede ubicarse en la parte trasera del mismo balancín o en la manivela. Otra modalidad es el balanceo neumático, cuya construcción y funcionamiento de la recámara se asemeja a un amortiguador neumático; generalmente va ubicado en la parte delantera del balancín. Este tipo de balanceo se utiliza para bombeo profundo.
Componentes Del Equipo
Los componentes que conforman el sistema de bombeo mecánico se dividen en dos categorías: Equipo de superficie y equipo de subsuelo.
EQUIPO DE SUPERFICIE
La unidad de superficie de un equipo de bombeo mecánico tiene por objeto transmitir la energía desde la superficie hasta la profundidad de asentamiento de la bomba de subsuelo con la finalidad de elevar los fluidos desde el fondo hasta la superficie.
Motor: Es el encargado de suministra la energía necesaria a la unidad de bombeo para levantar los fluidos de pozo. Es motores pueden ser de combustión interna o eléctricos.
Los motores de combustión interna pueden ser de baja o alta velocidad; los de baja velocidad operan entre 200 y 600 rpm y poseen un cilindro, los de alta velocidad funcionan entre 800 y 1400 rpm.
Caja De Engranaje: Se utiliza para convertir energía del momento de rotación, sometidas a altas velocidades del motor primario, a energía de momento de rotación alto de baja velocidad. La maquina motriz se conecta al reductor de velocidad (caja de engranaje) mediante correa. El reductor de velocidad puede ser: Simple, doble o triple. La reductora doble es la más usada.
Manivela: Es la responsable de trasmitir el movimiento de la caja de engranaje o transmisión a la biela del balancín, que está unida a ellos por pines que están sujetas al eje de baja velocidad de la caja de engranajes y cada una de ellas tienen un número igual de orificios, los cuales representan una determinada carrera del balancín, en ellos se colocan los pines de sujeción de las bielas. El cambio de pines de un hueco a otro se llama cambio de tiro.
Pesas O Contra Peso: Se utiliza para balancear las fuerzas desiguales que se originan sobre el motor durante a las carreras ascendente y descendente del balancín a fin de reducir la potencia máxima efectiva y el momento de rotación. Estas pesas generalmente, se colocan en la manivela y en algunas unidades sobre la viga principal, en el extremo opuesto el cabezote.
Prensa Estopa: Consiste en una cámara cilíndrica que contienen los elementos de empaque que se ajustan a la barra pulida permitiendo sellar el espacio existente entre la barra pulida y la tubería de producción, para evitar el derrama de de crudo producido.
Barra Pulida: Tubería fabricada de material resistente, generalmente se encuentran de diámetros de 11/4 y 1 ½ pulgadas y longitud de 15 y 22 pies. Se encarga de soportar el peso de la sarta de cabillas, de la bomba y del fluido dentro de la tubería.
Unidad De Bombeo: Su función principal es proporcionar el movimiento reciprocante apropiado, con el propósito de accionar la sarta de cabilla y estas, la bomba de subsuelo Mediante la acción de correas y engranajes se logra reducir las velocidades de rotación.
EQUIPO DE SUBSUELO
El equipo de subsuelo es el que constituye la parte fundamental de todo el sistema de bombeo. La API ha certificado las cabillas, las tuberías de producción y bomba de subsuelo.
Tubería de Producción: La tubería de producción tiene por objeto conducir el fluido que se está bombeando desde el fondo del pozo hasta la superficie. En cuanto a la resistencia, generalmente la tubería de producción es menos
crítica debido a que las presiones del pozo se han reducido considerablemente para el momento en que el pozo es condicionado para bombear.
Cabillas o Varillas de Succión: La sarta de cabillas es el enlace entre la unidad de bombeo instalada en superficie y la bomba de subsuelo. Las principales funciones de las mismas en el sistema de bombeo mecánico son: transferir energía, soportar las cargas y accionar la bomba de subsuelo.
Anclas de Tubería: Este tipo está diseñado para ser utilizados en pozos con el propósito de eliminar el estiramiento y compresión de la tubería de producción, lo cual roza la sarta de cabillas y ocasiona el desgaste de ambos. Normalmente se utiliza en pozos de alta profundidad. Se instala en la tubería de producción, siendo éste el que absorbe la carga de la tubería. Las guías de cabillas son acopladas sobre las cabillas a diferentes profundidades, dependiendo de la curvatura y de las ocurrencias anteriores de un elevado desgaste de tubería.
Cabillas Api O Convencionales: Existen tres tipos de cabillas API de acuerdo al material de su fabricante C., D, K. Las longitudes de las cabillas pueden ser de 25 o 30 pies, utilizando niples de cabillas (tramos de cabillas de menor longitud), en los casos que ameriten para obtener la profundidad de asentamiento de la bomba, otros elementos adicionales de la sarta de cabilla s podrían ser una barra (Sinker Bar), diseñado para adicionar peso al colocar en la parte inferior de la barras de peso es de 1 ½ a 2 pulgadas.
Cabillas No Api O Continuas: Son aquellas cabillas que no cumplen con las normas API, ellas son; Electra, continuas, fibra de vidrio dentro de las cuales las más usadas son las cabillas continuas, su elongación es 3.8 veces mayor que las cabillas de acero para la igual carga y diámetro.
Bomba de Subsuelo: Es un equipo de desplazamiento positivo (reciprocante), la cual es accionada por la sarta de cabillas desde la superficie. Los componentes básicos de la bomba de subsuelo son simples, pero construidos con gran precisión para asegurar el intercambio de presión y volumen a través de sus válvulas. Los principales componentes son: el barril o camisa, pistón o émbolo, 2 o 3 válvulas con sus asientos y jaulas o retenedores de válvulas.
Pintón: Su función en el sistema es bombear de manera indefinida. Está compuesto básicamente por anillos sellos especiales y un lubricante especial. El rango de operación se encuentra en los 10K lpc y una temperatura no mayor a los 500°F.
Sistemas De Bombeo Mecánico Existentes
Bombeo con accionar mecánico
Es donde el movimiento reciprocante del pistón es dado por una sarta de cabillas desde la bomba hasta la unidad de bombeo en la superficie. Son de dos tipos, de tubería y de cabilla.
En bombas de tuberías, el cilindro de la bomba es bajado como parte de ensamblaje de la sarta de producción, aunque el pistón y la válvula de trabajo se bajan con las cabillas de succión.
En las bombas de cabillas todo el ensamblaje completo, es bajado con la sarta de cabillas. El mecanismo de funcionamiento es similar en ambos casos, durante el movimiento del pistón en su carrera ascendente, la válvula fija se abre para admitir la entrada de fluido al cilindro, mientras que la válvula de trabajo se cierra.
Este ciclo de succión termina cuando el pistón se posesiona en el tope del cilindro o cámara de comprensión, el cual en ese momento está cargado con fluido de producción.
• Bombeo con accionar hidráulico.
En Este tipo de bomba de desplazamiento positivo, la potencia es trasmitida a un motor hidráulico acoplado a la bomba, estas pueden ser de tipo insertada en la tubería o en el revestidor de producción, o del tipo libre.
Está formada por dos secciones principales, una es la bomba, que usa un pistón reciprocante de vaivén, en cierto modo similar a la bomba de cabillas, la otra sección corresponde a la parte motriz, que también tiene un pistón reciprocante conectado directamente al pistón de la bomba. La parte motriz es accionada por la potencia generado por un fluido inyectado desde la superficie, fluido motriz que generalmente es petróleo extraído del pozo y filtrada cuidadosamente para eliminar la presencia de sólidos que pudieran taponar el sistema o dañar el motor de la bomba.
Extracción con gas o Gas Lift - surgencia artificial.
Consiste en inyectar gas a presión en la tubería para alivianar la columna de petróleo y hacerlo llegar a la superficie. La inyección del gas se hace en varios sitios de la tubería a través de válvulas reguladas que abren y cierran el gas automáticamente.
Pistón accionado a gas (plunger lift).
Es un pistón viajero que es empujado por gas propio del pozo y trae a la superficie el petróleo que se acumula entre viaje y viaje del pistón.
Bomba centrífuga y motor eléctrico sumergible.
Es una bomba de varias paletas montadas axialmente en un eje vertical unido a un motor eléctrico. El conjunto se baja en el pozo con una tubería especial que lleva un cable adosado, para transmitir la energía eléctrica al motor; consiste en una turbina centrifuga acoplada a un motor eléctrico. La electricidad es suplida a través de un cable conductor, bajado conjuntamente con el ensamblaje bomba-motor conectado a la fuente generadora en superficie
Bomba de cavidad progresiva (PCP).
Llamadas tambie4n bombas de tornillo, son bombas consistentes en un engranaje helicoidal constituido por un ensamblaje de dos piezas interconectadas entre sí para generar la potencia requerida para levantar la columna de fluido de la tubería de producción;
Es elevado por la acción de un elemento rotativo de geometría helicoidal (rotor) dentro de un alojamiento semiélastico de igual geometría (estator) que permanece estático.
• Bombas de chorro
Son bombas operadas por una corriente de fluido motriz a alta presión, que convergen en forma de chorro en la succión de la bomba después de atravesar el orificio eyector.
El chorro entra a la succión a alta velocidad y baja presión, mezclándose con el fluido de formación. Esta mezcla es expandida en un elemento difusor provocando una caída abrupta de la velocidad del flujo. A medida que esta velocidad baja se genera una ganancia de energía potencial que permite levantar la columna del fluido del pozo y transportarla a través del sistema de producción.
De acuerdo al tipo de yacimiento ¿de cuantas son las emboladas por minuto para cada uno?
El Contador de Emboladas es accionado por medio de una batería con una vida útil de 3 años. El control de la unidad es por medio de cristales, razón por la cual no requiere de calibración. Presenta también, un indicador de bajo voltaje de la batería y un sistema único de paro total en situaciones donde se
presente un voltaje extremadamente bajo, para prevenir daños a las pantallas LCD.
La caja, construida en acero inoxidable, es resistente al agua y clasificada IP-66. Todos los letreros se gravan permanentemente en la caja. El paquete completo está diseñado para operar en forma confiable en el medio ambiente de perforación de pozos petroleros, con altas vibraciones y uso constante, tanto en localizaciones en tierra como costa fuera.
Son monitoreados en forma simultánea la velocidad de bombeo en emboladas por minuto (EPM) y el número total de emboladas de hasta dos bombas independientes. La unidad presenta el NUMERO TOTAL DE EMBOLADAS ACUMULADAS (0-9999) y la VELOCIDAD DE BOMBEO (6-350 EPM) en pantallas LCD (Cristal Líquido) de bajo voltaje, de gran tamaño y de fácil lectura para cada una de las bombas. La unidad calcula la velocidad de cada embolada y actualiza la pantalla de velocidad de bombeo cada segundo.
La velocidad mínima de operación pasará cada uno de ellos queda limitada por la necesidad de mantener una buena lubricación por salpicado y la correspondiente lubricación. Esta velocidad mínima es de 40 emboladas por minuto (epm).
Anexos
Estructura del bombeo mecánico
BALANCIN
CABEZOTE
MANIVELA, MOTOR
Conclusión
Como pudimos apreciar el sistema de bombeo mecánico, no es solo el sistema de levantamiento más utilizado en el mundo, sino que también es el más antiguo. Durante los últimos años han aparecido nuevas tecnologías en materiales, conexiones, diseños de bombas y unidades de bombeo, así mismo el desafío de producir más profundo, mayores caudales y muchas veces en diámetros de cañerías de revestimiento restringidos, han llevado al límite a cada componente y a su vez ha impulsado el desarrollo de nuevos productos y estrategias de operación.
Cada uno de los sistemas mecánicos que existen tiene su función aunque todo este proceso es con el fin del mismo objetivo, aunque por otra parte conocimos que La principal dificultad que presenta la implementación de este método es el hecho de que no puede ser utilizado a grandes profundidades debido a las grandes extensiones de varillas que deberían usarse.
Es importante acotar que después de haberse realizado la inspección al sistema de crudo por bombeo mecánico se concluye que este puede continuar operando realizando los cambios de tuberías propuestos.
También las partes de este sistema son de gran importancia como el motor que En la actualidad el tipo de motor más utilizado en la industria petrolera es el motor eléctrico, ya que posee también una velocidad constante (baja velocidad) y una potencia que varía entre 5 y 100 hp, el motor de velocidad variable (alta velocidad) su potencia varía entre los 10 y 200 hp este ultimo utilizado para alto deslizamiento.
Bibliografía
Guía del 7mo semestre de ingeniería en gas (profesor: amín claib)
Buscadores:
http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/1787/1/CD-2387.pdf
http://blogpetrolero.blogspot.com/2009/06/bombeo-mecanico-diseno.html
http://www.monografias.com/trabajos63/metodos-levantamiento-
Artificial/metodos-levantamiento-artificial3.shtml
http://www.osinerg.gob.pe/newweb/pages/GFH/1656.htm
http://es.scribd.com/doc/12447709/Bombeo-Hidraulico
http://es.scribd.com/doc/50603318/Bombeo-en-pozos-1C-07
http://clubensayos.com/Temas-Variados/Bombeo-Mecanico/126549.html
EQUIPO DE BOMBEO MECANICO
1) TIPOS DE BOMBEO MECANICO:
a) Bomba de Profundidad y Aparato Individual de Bombeo (AIB)
b) Bomba de Cavidad Progresiva o PCP (ProgressingCavityPump)
c) Bomba Centrífuga y Motor Eléctrico Sumergible
d) Extracción con Gas o Gas Lift.
e) Pistón accionado a gas o PlungerLift
f) Bombeo con Accionar Hidráulico
a) Bomba de Profundidad y Aparato Individual de Bombeo (AIB)
[pic]
El aparato de bombeo para este tipo es el siguiente:
[pic]
[pic]
b) Bomba de Cavidad Progresiva o PCP (ProgressingCavityPump)
[pic]
[pic]
c) Bomba Centrífuga y Motor Eléctrico Sumergible
[pic]
d) Extracción con Gas o Gas Lift.
[pic]
[pic]
e) Pistón accionado a gas o PlungerLift
[pic]
f) Bombeo con Accionar Hidráulico
[pic]
[pic]
En la siguiente figura se muestra las diferentes partes de un sistema de bombeo
mecánico, comprendiendo (de la base del sistema) cinco componentes principales:
➢ motor primario, el cual provee de energía al sistema.
➢ Caja reductora, el cual reduce la velocidad del motor primario para una
apropiada velocidad de bombeo.
➢ Unidad de bombeo, el cual transmite el movimiento rotativo de la caja
reductote y motor primario en un movimiento reciprocante.
➢ Sarta del embolo de la vara, el cual es instalado en el interior de la tubería y el
cual transmite movimiento reciprocante de la unidad de bombeo a la bomba de
profundidad; y
[pic]
Bomba de profundidad mostrada en siguiente figura es una representación de
sección transversal de una bomba de profundidad en dos diferentes
etapas del ciclo de la bomba. Note la localización de la válvula de pie en el fondo
del tubing, y la válvula viajera en el parte inferior de las varillas. Note también el
cambio de posición del embolo.
[pic]
2. Configuraciones
Sist. Clase I. Unidad de Bombeo Convencional Sist.
[pic]
Ventajas:
1. Costos de Mantenimiento bajos.
2. Cuesta menos que otras Unidades.
3. Usualmente es mejor que la Mark II con sarta de cabillas de fibra de vidrio.
4. Puede rotar en sentido horario y antihorario.
5. Puede bombear más rápido que las Unidades Mark II sin problemas.
6. Requiere menos contrabalanceo que las Mark II.
Desventajas:
1. En varias aplicaciones no es tan eficiente como el Mark II o otros tipos de
unidades.
2. Podría requerir cajas de engranaje más grandes que otros tipos de unidad
(especialmente con cabillas de acero).
Clase III. Unidad de Bombeo Balanceada por AireSist.
[pic]
Ventajas:
1. Es más compacta y fácil de balancear que las otras unidades.
2. Los costos de envió son mas bajos que otras unidades (debido a que pesa
menos)
3. Vienen en tamaños más grandes que cualquier otro tipo de unidad.
4. Puede rotar tanto en sentido horario como antihorario.
Desventajas:
1. Son más complicadas y requieren mayor mantenimiento (compresor de aire,
cilindro de aire).
2. La condensación del aire en el cilindro puede constituir un serio problema.
3. La caja de engranaje podría dañarse si el cilindro pierde la presión de aire.
Otras características interesantes de las unidades balanceadas por aire son:
1. perfecto contrabalanceo con el
toque del dedo.
2. Longitudes de carrera de hasta 20 pies para pozos con alto potencial.
3. Fácil de Instalar.
Clase III. Unidad de Bombeo Lufkin Mark II
[pic]
Ventajas:
1. Tiene menor torque en la mayoría de los casos.
2. Podría costar menos (-5%, -10%) comparada con el siguiente tamaño en una
unidad convencional.
3. Es más eficiente que las unidades convencionales en la mayoría de los casos.
Desventajas:
1. En varias aplicaciones, no puede bombear tan rápido como una unidad
convencional debido a su velocidad en la carrera descendente.
2. Solo puede rotar en sentido antihorario.
3. En caso de existir golpe de fluido podría causar mas daño a la sarta de cabillas y
la bomba.
4. Puede colocar la base de la sarta de de cabillas en severa compresión causando
fallas por pandeo.
5. Puede experimentar torques mas altos que las unidades convencionales cuando
se usan cabillas de fibra de vidrio, además, de la posibilidad de colocarlas en
compresión.
3. Proveedores DE EQUIPOS DE BOMBEO MECANICO
[pic] [pic]
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4 ESQUEMAS DE EQUIPOS DE BOMBEO MECANICO UTILIZADOS EN BOLIVIA
[pic]
El aparato de bombeo para este tipo es el siguiente:
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
5) EQUIPOS SUPERFICIALESY SUBSUPERFICIALES:
Los componentes de los equipos superficiales primarios de un sistema de bombeo
mecánico son el motor primario, la caja reductora y la unidad de bombeo como
podemos ver
la figura siguiente.
[pic]
5.1) motor primario.- se clasifican en los siguientes tipos:
• Motores eléctricos
• Motores a combustión interna
5.1.1. Motores Eléctricos:
➢ los motores eléctricos pueden ser de corriente alterna o de corriente
continua.
➢ Los motores de corriente alterna son los mas utilizados debido a que en los
campos petrolíferos siempre existe este tipo de fluido eléctrico y los voltajes de
funcionamiento de estos motores pueden varían de 230 [V], 240 [V], 1000 [V],
1200 [V] y hasta 2400 [V] con intensidades que pueden variar entre 30 y 60 [A].
➢ Los motores de corriente continua son poco utilizados debido a que en zonas
rurales generalmente no se dispone d este tipo d corriente fuera de que los costos
por suministro son más elevados y mayores.
Clasificación de los motores eléctricos:
1. Clase B: - funciona con corriente alterna trifásica.
-tiene los valores de troqué variables entre 100-175%
- sus factores de resbalamiento de estos motores son normales ósea <
5%.
2. Clase C: - funciona con corriente alterna trifásica.
-tiene los valores de troqué variables entre 200-275%
- sus factores de resbalamiento de estos motores es mediano ≥ 5 %.
3. Clase D: - funciona con corriente alterna trifásica.
-tiene los valores de troqué variables entre >275%
- sus factores de resbalamiento de estos motores son altos ósea > 5%.
5.1.2. Motores a Combustión Interna:
a) Motores Diessel: son aquellos que tienen
potencias de funcionamiento de hasta 20 Hp como máximo (5, 10, 15, 20 Hp) y que
tienen las características de funcionar durante 12000 a 15000 horas de rotación sin
requerir mantenimiento.
b) Motores a Explosión: son aquellos que funcionan utilizando como combustible
gasolina y con potencias variables desde 5 hasta 10 Hp y sus periodos de rotación
varían entre 8000 a 10000 horas de rotación.
c) Motores a Gas: sus potencias pueden variar de 5 hasta 10 Hp y sus periodos de
mantenimiento varían entre 10000 a 12000 horas de rotación.
5.2) caja reductora (gear reducer).-La caja reductora es usada a alta velocidad y
bajo torqué generado por el motor primario en baja velocidad y alto torque
requerido por la unidad de bombeo.
La figura a continuación muestra un tipo de caja reductora de tipo Lufkin de tipo de
doble reducción. Una caja de alta velocidad (un diámetro mas pequeño) es
montado en el pozo, el cual es conectado a un ensamblaje sheave/belt que es
manejado por el motor primario. La reducción de velocidad ocurre entre esta caja y
una caja larga montada en una torre intermedia, y entre la caja intermedia y una
caja larga inmóvil montada en la base del cigüeñal que maneja la unidad de
bombeo. Las cajas son continuamente lubricadas por un contenedor del petróleo
del reservorio dentro el ensamblado.
[pic]
[pic][pic]
5.3) UNIDAD DE BOMBEO:
La unidad de bombeo cambia el movimiento rotacional del motor primario a un
movimiento vertical reciprocante. La unidad es manejada por el cigüeñal en la caja
reductora, y es conectada por un vástago pulido
y una sarta de varillas, el cual maneja la bomba subsuperficial. La mayoría de las
unidades de bombeo emplean un contrapeso (usualmente pesos ajustables y aire
presurizado), el cual pone el peso a la sarta de varillas.
Clasificación de los aparatos de bombeo:
Las unidades de bombeo están disponibles en una variedad de tamaños y
configuraciones. Ellos son clasificados de acuerdo a sus métodos de contrapeso y
en el cual sus componentes son arreglados.
UNIDAD DE BOMBEO CHURCHILL
Disponibles exclusivamente por el Fabricante Lufkin, estas ofrecen la misma dureza
y resistencia que las unidades convencionales. Han sido utilizadas regularmente en
pozos poco profundos.
[pic]
UNIDADES DE BOMBEO DE BAJO PERFIL
Unidades de bombeo compactas diseñadas para instalación en campos de
irrigación con sistemas de aspersores móviles o en áreas urbanas donde las
características del bajo perfil seria deseadas.
[pic]
UNIDADES DE BOMBEO ROTAFLEX (Longitudes de Carrera largas)
Este sistema utiliza tecnología probada e innovación en el diseño para proveer una
eficiencia excelente y eficacia en los costos para pozos profundos, problemáticos y
de alto potencial. Con la Unidad Rotaflex bombas de cabillas de succión pueden ser
utilizadas en vez de bombas electro sumergible, o bombas hidráulicas de subsuelo.
Usando todas las 306 pulgadas de longitud de carrera resultaría en ahorros
operacionales e incremento de productividad. Las unidades Rotaflex virtualmente
no tienen velocidades mínimas asegurando el incremento de su flexibilidad.
Velocidades mas bajas
y longitudes de carrera largas resultan en un llenado del barril más completo. Las
cartas dinagraficas tomadas en aplicaciones Rotaflex son similares a la carta
teórica perfecta.
[pic]
Estos diseños con carreras largas pueden reducir significativamente los costos de
levantamiento con las siguientes características:
1. Manejo eficiente de altos volúmenes, mayores cargas y desviación de pozos.
2. Reduce el desgaste en las cabillas y las tuberías. Incrementando la vida útil.
3. Menos ciclos.
4. Aumento en la eficiencia del sistema
5. Fácil de Instalar y hacer servicio.
6. Torques menores, lo que se traduce en menores requerimientos de energía.
7. Reducción significativa de las cargas dinámicas, resultando en menores costos
operacionales.
8. Proporciona una mejor razón de compresión a la bomba lo que minimiza
problemas de bloqueo por gas.
UNIDADES DE BOMBEO STRAPJACK
Las Unidades de bombeo strapjack combinan longitudes de carrera máximas y
requerimientos de altura mínimos (similar al bajo perfil) permitiendo operación
continua bajo sistemas de irrigación activos.
[pic]
Esta unidad es única y apropiada para aplicaciones especiales donde el impacto
visual debe ser minimizado. Con este diseño de “bajo perfil” el impacto visual es
reducida en áreas sensibles tales como parques y zonas residenciales. Mejorando
la relación con los propietarios de las áreas mencionadas.
UNIDAD DE BOMBEO DYNAPUMP
Dynapump es un sistema de unidad de bombeo computarizado. El dynapump utiliza
sensores electrónicos, equipamiento hidráulico y sistemas de monitoreo
computarizado con el propósito de extraer petróleo lo mas eficientemente posible
tanto para pozos profundos como para pozos someros. El Dynapump consiste en
dos componentes principales que son la unidad de bombeo y la unidad de potencia.
La unidad de potencia maneja la unidad de bombeo y es el control central del
sistema. Este consiste en una computadora controlada con un sistema de modem
radio, electrónica sólida, controladores de motor y bombas hidráulicas. Actualmente
este equipo se utiliza en el Sureste de California, Texas, Nuevo México, Utah,
Colorado y Venezuela. Algunas de estas unidades han excedido el record de
producción de fluidos para sistemas hidráulicos, siendo capaces de producir tasas
que superan los 10.000 Bls/d.
5.3.1 DESIGNACION API DE LA UNIDAD DE BOMBEO:
Los diseños de unidades de bombeo manufacturadas en tamaños estandar, los
catalogos de las caracteristica de unidades de bombeo que pueden manejar
distintas combinaciones de torque, cargas de barras pulidas y longitud de stroke.
Las unidades de bombeo son designados usando principalmente dos
características, estableciendo código alfanumérico por el API. Un ejemplo de una
designación de bombeo mecánico será el siguiente C-140D-117-64; ahora en la
siguiente figura veremos que significa cada código.
[pic]
➢ La primera caracteristica en el codigo API designa el tipo de la unidad de
bombeo.
|1 |C - Conventional |
|2 |A - Air-balanced |
|3 |B
- Beam-balanced |
|4 |M - MARK II |
|5 |RM - Reverse Mark |
|6 |LP - Low Profile |
|7 |CM - Portable/Trailer Mount |
|8 |LC - power Lift |
➢ Las siguientes cuatro características designan el valor maximo de torque, en
miles de [pulg-lb], y el tipo de caja reductora. En muchos casos, una caja areductira
de doble reduccion es usada, indicado por la letra “D”.
➢ Las siguientes tres caracteristicas el maximo valor de caraga soportada por el
vastago pulido, en 100 [LB].
➢ Las ultimas dos carateristicas son la amplitud del stroke, en pulgadas.
➢ A continuación veremos tablas de selección para diferentes capacidades de
operación dependiendo de el código anteriormente descrito.
[pic]
5.3.2 MANTENIMIENTO DE LA UNIDAD DE BOMBEO.
El primer paso en mantener la unidad de bombeo es instalar un buen horario de
mantenimiento en el libro de registros del campo y seguirlo. Una razón que es el
libro de registro así que importante es que ayuda al ingeniero para utilizar los
procedimientos de mantenimiento correctos. Por ejemplo, el almacén típico de la
fuente tendrá muchos tipos de lubricantes, en varios pesos, con diversos añadidos,
y disponible en tubos, cubos, y otros estilos de envases. Para cada uso en el
campo, un número limitado de lubricantes
será apropiado de utilizar, y a menudo solamente uno que sea verdad conveniente.
El ingeniero no puede esperar recordar cada tipo de lubricante que se requiera y
donde debe ser utilizado. Manteniendo expedientes completos y exactos, el
ingeniero se puede asegurar de usar el tipo y la cantidad correctos de lubricante y
sabrá cuándo el equipo se ha lubricado o requerirá después el cambio de
lubricante.
Además, el ingeniero puede evitar de mezclar los lubricantes que pueden no ser
compatibles con uno y otro
La inspección diaria.
El equipo del yacimiento de petróleo es muy confiable y puede funcionar por años
entre los problemas serios no obstante, la inspección diaria puede ampliar la vida
de la unidad localizando problemas antes de que haya ocurrido el daño. Al hacer
cualquier inspección, el ingeniero debe escuchar cuidadosamente con el volumen
de la radio del vehículo dado vuelta totalmente abajo porque los sonidos que las
marcas de una unidad de bombeo pueden hablar mucho de su condición. La
inspección debe también incluir una comprobación para escapes del aceite
lubricante, así como mirar en la tierra para observar los posbles objetos flojos o
sueltos, tales como pernos, las tuercas, y las arandelas. La inspección semanal.
Los pasos de la inspección semanal incluyen:
1. Realice los pasos de la inspección diaria.
2. Camine totalmente alrededor de la unidad de bombeo y obsérvela en la
operación.
3. Pare en los buenos puntos de la observación para mirar las piezas montadas
para una revolución completa, buscando el movimiento y la vibración inusuales
y escuchando ruidos.
[pic]
Comprobando el nivel y la condición de aceite en la caja de engranajes
4. Compruebe para ver que la línea blanca en los pernos de seguridad del brazo del
pitman esté alineada correctamente
La inspección mensual.
Los pasos de la inspección mensual incluyen:
1. Termine los pasos de la inspección semanal.
2. Compruebe el nivel flúido en la caja de engranajes si hay evidencia de un escape
3. Lubrique la silla de montar, la cola, y los cojinetes gastados del brazo del pitman
De tres a seis meses inspecciones son especialmente importantes. Algunas nuevas
unidades de bombeo necesitan ser lubricadas completamente cada seis meses.
Mientras que la unidad consigue gastada, este intervalo necesita ser acortado a
cada cinco meses y entonces a cuatro meses y entonces a tres meses. Con
algunas unidades, la lubricación puede ser necesaria cada mes, con la atención
especial del mantenimiento mientras tanto. Una parte de estas inspecciones se
realiza con la unidad de bombeo en el movimiento, y la parte de ella se realiza con
la unidad cerrada y el sistema de la palanca del freno.
1 5.3.3 CABLE CONDUCTOR ELÉCTRICO
La energía eléctrica necesaria para impulsar el motor, se lleva desde la superficie
por medio de un cable conductor, el cual debe elegirse de manera que satisfaga los
requisitos de voltaje y amperaje para el motor en el fondo del pozo, y que reúna las
propiedades de aislamiento que impone el tipo de fluidos producidos.
Existe en el mercado un rango de tamaños de cable, de configuración plana y
redonda, ver fig 6, con conductores
de cobre o aluminio, de tamaños 2 al 6. El tamaño queda determinado por el
amperaje y voltaje del motor así como por el espacio disponible entre las tuberías
de producción y revestimiento.
Considerando la longitud de un conductor para la aplicación de un voltaje dado, los
volts por pie disminuyen conforme el alambre es más largo, como consecuencia la
velocidad del electrón disminuye lo que resulta en una reducción de corriente, en
otras palabras, “la resistencia es directamente proporcional a la longitud del
conductor”.
[pic]
Fig. 6
Cuando la sección transversal o diámetro de un alambre es mayor, tiene un efecto
contrario sobre la resistencia ya que el número de electrones libres por unidad de
longitud se incrementa con el área. Bajo esta condición la corriente se incrementará
para una fuerza electromotriz (fem) dada ya que se mueven más electrones por
unidad de tiempo, en otras palabras “La resistencia es inversamente proporcional al
área de la sección transversal del conductor”.
5.4 BOMBAS DE PROFUNDIDAD
Existen en el mercado diferentes diseños de bombas de profundidad, que han sido
ideadas para cubrir todas las necesidades de los yacimientos.
Las partes componentes mas importantes son las siguientes: el barril, el pistón, la
válvula de pie (standing valve), la válvula viajera (travelling valve) y los accesorios:
jaula de válvulas, adaptador del pistón, vástago con conectores especiales en
ambos extremos, guía del vástago (rod guide), cupla del vástago (rod coupling), etc.
[pic]
FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA INSERTABLE
Es posible distinguir
en el funcionamiento de una bomba de profundidad, dos áreas bien definidas, una
de baja presión o zona de succión por debajo del pistón y otra de alta presión o
zona de impulsión, ubicada por encima del pistón. La estanqueidad entre ambas
zonas es dada por el ajuste del pistón a la camisa (luz) y el cierre de la válvula
móvil.
El efecto de bombeo se produce cuando el pistón es elevado por el vástago
iniciando la carrera ascendente, se cierra la válvula móvil y el fluido, que está por
arriba de esta válvula, es desplazado hacia la superficie. Al mismo tiempo, durante
esta carrera ascendente, se produce una disminución de la presión que actúa sobre
la válvula fija, ya que la carga hidrostática del fluido es soportada ahora por la
válvula móvil.
Esta zona de baja presión que se genera por la transferencia del peso del fluido de
la válvula fija a la móvil, es aprovechada por el fluido exterior al tubing para
provocar la apertura de la válvula fija levantando la bola e ingresando al barril.
Cuando el pistón baja, se encuentra con el líquido que está ocupando el lugar entre
las dos válvulas y, dado que los líquidos son incompresibles, se incrementa la
presión por debajo de la válvula móvil hasta ser mayor que la carga de toda la
columna de fluido. Esta situación hace que se levante la bola y abra la válvula
móvil, ingrese el pistón en el líquido para ocupar la parte inferior del mismo y se
cierre la válvula de pié por efecto de recibir toda la carga de la columna hidrostática.
Al llegar al extremo de esta carrera descendente, se invierte el movimiento y
comienza otro ciclo de bombeo.
En la carrera ascendente el peso del fluido actúa sobre la válvula viajera y en
consecuencia sobre las varillas; y en la carrera descendente el peso del fluido actúa
sobre la válvula de pie. Como la bomba está asentada en el tubing, la carga del
fluido se transmite al mismo. Por lo tanto, en la carrera ascendente las varillas se
alargan (deformación elástica) y vuelven a su longitud inicial en la descendente.
El tubing se alarga en la carrera descendente y vuelve a su longitud inicial en la
ascendente.
Dichos movimientos pueden ocasionar desgastes en el casing, cuplas del tubing y
de las varillas, por lo que es conveniente utilizar un ancla para evitar el movimiento
del tubing.
[pic]
Un tipo de bomba es la llamada “insertable”, que como su denominación lo indica,
son aquellas que se insertan en un niple asiento (zapato) y se bajan totalmente
armadas por dentro de los tubing. Otras, como las bomba TH o de tubing, la válvula
de pie y la camisa o barril de la bomba se bajan roscada al primer caño y luego se
baja el pistón con las barras de bombeo.
[pic][pic]
Anclaje de la bomba
Respecto al anclaje mediante el cual la bomba de profundidad queda fijada al
tubing de producción, podemos mencionar que existen fundamentalmente dos tipos
distintos, que se pueden usar solos o combinados entre si. Son: el asiento a copas
y el mecánico.
El asiento a copas, tiene un mandril (roscado a la bomba) con alojamiento para tres
anillos de plástico (copas). Este conjunto se coloca en la parte superior o en la
parte inferior de la bomba. Cuando
se baja al pozo, el mandril se introduce al niple de asiento formando un sello por
fricción que mantiene a la bomba firmemente ajustada al tubing.
El asiento mecánico, que siempre se colocan en la parte inferior de la bomba de
profundidad, hace tope con un anillo de cobre, de modo que el sello lo realiza
contra el acero del niple por la diferencia de dureza de ambos materiales.
Transporte y manipulación de bombas
En el taller de bombas se debe acondicionar la misma para su almacenaje y/o
transporte, cerrando los extremos de tal manera que se impida el ingreso de
cuerpos externos como arena, tierra etc. y el vástago debe ser fijado con el pistón
totalmente dentro de la bomba.
Las bombas hasta 16' de largo se deben transportar por lo menos con tres puntos
de apoyo blandos y para medidas mayores será necesario el uso de una cureña o
camión.
La descarga de la bomba en el pozo se hará con mucho cuidado y se ubicará sobre
soportes de madera u otro material blando, apoyada por lo menos en tres puntos.
No debe ser levantada o bajada con el vástago fuera del barril y nunca usar llaves
Stillson para desarmar o armar alguna parte.
[pic]
5.4 VASTAGO PULIDO DE DINAMOMETROS:
El vastago bombeado de los pozos deben ser monitoreados para ageguara la
efficiente continuidad y economicas operaciones de un campo.
Después una unidad de bombeo tiene que ser instaldo en el campo, examenes
dinamometricos de pozos bombeados son conducidos para determinar al eficiencia
del sistema, y si es justamente necesario para ser hechos en largos stroke,
velosidad de bombeo y otros
parámetros de operación. Estos exámenes son diseñados para responder las
preguntad deperforacion de pozo como ser:
➢ El pozo esta bombeando?
➢ Cual es indicativo de presión?
➢ Cual es bomba llena?
➢ Cual es el desplazamiento de la bomba?
➢ Es goteando la válvula de pie y la válvula viajera?
➢ Cual es el viaje efectivo de la embolada? Cual es la velocidad de bombeo
actual?
➢ Cual es la potencia de el vástago pulido?
➢ Esta balanceada apropiadamente la unidad?
➢ Esta operando eficientemente el separador de gas en el fondo de pozo
Un dinamómetro mide las fuerzas de las cargas actuadas en una sarta de el
bombeo durante un completo ciclo de bombeo y registra cambios en la carga de la
barra versus el desplazamiento de la barra, o cambios en las cargas de las barras
versus tiempos de bombeo como se ve en la figura siguiente.
[pic]
Durante un ciclo de bombeo, las fuerzas que actuan en la sarta de barras causan
cambios en la carga de la barra. Las dimensiones de estas cargas de la barra
reflejan la operación de la bomba subsuperficial y de la unidad superficial.
El dinamómetro de la barra pulida registra cargas de la barra pulida durante el
ciclo de bombeo. Comúnmente la mayoría de los dinamómetros hacen continuas
trazas de carga en contraste al movimiento de la barra pulida.
Los convencionales tipicos dinamómetros son cualquiera mecanicos o hidraulicos,
pero los dinamómetros electricos son tambien usados. Estos dinamómetros
descritos a continuación.
5.4.1) dinamómetros mecanicos:
Un dinamómetro mecanico mide las cargas
de la barra por medir la deflexión de un aro de acero colocado entre la prensa
obstruida y la barra pulida sujetada. Un registro de estos aros de deflexion esta
hecha en una carta de papel dinamometrica, atado aun tambor manejado por el
movimiento vertical de la barra pulida. La carta trazada de cargas de la barra pulida
en contra al desplazamiento vertical de la barra. La mayor desventaja es que la
unidad de bombeo debe ser parada antes de que la barra pulida sea instalada.
5.4.2) dinamómetros hidráulicos:
Un dinamómetro hidraulico puede ser instalado mientras la unidad de bombeo
corre. Este tipo de dinamómetros usa un espaciador instalado en la barra pulida
entre la prensa obstruida y la barra pulida sujetada. A medida que la unidad es
bombeada, dos pistones de carga de pies hidraulico pueden ser instalados entre el
hombro de el espaciador y prensa obstruida. La carga de la barra pulida es
transferida a los pistones hidraulicos. Cambios en la carga de la barra pulida afecta
la presion hidraulica. Estos cambios en la presion hidraulica son registrados en un
tambor grafico o de mapa según los cambios en las cargas de la barra versus el
desplazamiento de la barra.
[pic]
5.4.3) dinamómetros electrónicos:
Los dinamómetros electricos usan transductores electricos para medir las cargas de
pozo y el desplazamiento de la barra, un ejemplo es la siguiente figura.
[pic]
El sistema de dinamómetro eléctrico portátil usualmente incluye microcomputadoras
que combina la adquisición de datos en tiempo real con facil alamacenamiento de
datos y operaciones de recuperacion,
según que los pozos son perforados en on-line se analizan de mediciones y cartas
de calculos de fornfo de pozo.
5.4..5 INTERPRETACIÓN DE CARTAS DINAMOMETRICAS:
En la siguiente figura se muestra una carta dinamometrica rapidamente después
este es registrado en la superficie.
[pic]
Un número de mediciones debe ser notado en la carta.
➢ La primera es C, la constante de calibración en libras por pulgada de altitud
de carta, entonces, referido a alguna carga calibrada en la barra pulida. Este es
determinado en el campo.
➢ D 1 es la deflexión maxima en pulgadas.
➢ D2 es la deflexión minima en pulgadas.
➢ CB es la linea de contrapresion, el cual es obtenido por una linea dibujada
atravez de la carta dinamometrica en el punto que representa la carta estatica en la
barra pulida cuando el brazo de manivela es horizontal.esto significa que la unidad
de bombeo esta parada y la carga en la barra pulida es medida con el brazo de la
manivela en un angula de 90o o 270o para la posición 12 en punto.
➢ A1 es la are baja de la carta, medido en pulgadas cuadradas, este el area
entre el bajo limite y la linea cero.
➢ A2 es el area dentro la carta de la figura, medido en pulgadas cuadradas.
➢ Finalmente, L es la longitud de la carta, en pulgadas, medido a lo largo del
eje horizontal del final de la figura del dinamómetro a la otra .
➢ Al extremo izquierdo de la carta es el fondo del stroke, y al extremo derecho
es el tope del stroke.
Con una carta dinamometrica para dar bombeo mecanico y acerca de la definición,
nosotros
podemos hacer el diagnostico por cálculos por medio de la siguiente tabla.
[pic]
Pero también podemos calcular el torque neto que mostramos para mejor
ilustración en la siguiente figura.
[pic]
Las cartas dinamométricas registradas en superficie, en pozos producidos con
Bombeo mecánico
brinda información esencial para el diseño y diagnóstico del sistema de extracción.
El concepto de dinamometría lleva consigo la interpretación en superficie de lo que
está pasando en el fondo de pozo. El uso principal de la carta dinamométrica de la
bomba es el de identificar y analizar los problemas de fondo de pozos.
Carta dinamométrica de superficie: representa la medición de las cargas en las
varilllas de bombeo en distintas posiciones a lo largo de un ciclo completo de
bombeo. Las cargas generalmente son representadas en Libras y el
desplazamiento en pulgadas.
Carta dinamométrica de la bomba (fondo): representa las cargas calculadas en
distintas posiciones de la bomba a lo largo de un ciclo de bombeo y representa las
cargas que la bomba aplica sobre la parte inferior de las sarta de varillas de
bombeo.
[pic]
5.4 VARILLAS DE BOMBEO
[pic]
PROCESO INTEGRADO DE FABRICACIÓN
Desde la creación del acero como materia prima hasta las varillas de bombeo y
cuplas, todo el proceso se completa dentro de las plantas de Tenaris. Allí se
produce toda la línea de varillas de bombeo API tanto como su gama de productos
Premium y para bombeo por cavidades progresivas (BCP), que responden con gran
eficiencia a condiciones extremas tales como altas cargas, ambientes corrosivos
y aplicaciones donde se requiere el control del rozamiento tubing-varillas.
Tenaris es la única compañía en el mundo que produce varillas de bombeo y cuplas
de forma totalmente integrada. Desde sus plantas en Argentina y Brasil, desarrolla
productos especiales para cada tipo de necesidad.
[pic]
[pic]
VARILLAS API Y DE ALTA RESISTENCIA
Tanto las varillas API como las de Alta Resistencia se producen a partir de barras
de acero de alta calidad. Durante el proceso de fabricación, todas las varillas son
enderezadas e inspeccionadas superficialmente en toda su longitud por un
conjunto de equipos de Control no Destructivo (CND) que verifican la existencia de
defectos transversales y longitudinales –si los hubiera– de acuerdo a criterios API.
También se realizan controles internos por US. Para varillas de alta resitencia o
especiales, también se realizan controles por ultrasonido.
Durante el proceso de forjado, las varillas son calentadas en sus extremos en
hornos de inducción para luego conformar el extremo en sucesivos pasos de forja.
Esto asegura una óptima resistencia a la fatiga de la zona forjada. Luego de ser
inspeccionadas y tratadas térmicamente en toda su longitud, en hornos
especialmente diseñados para obtener propiedades mecánicas y metalúrgicas
uniformes en toda su extensión, las varillas premium de alta resistencia son
sometidas a un tratamiento térmico diferenciado, según el grado deseado, a fin de
obtener la estructura metalográfica y las propiedades mecánicas especificadas.
Una vez que las varillas han sido tratadas térmicamente, pasan
por un proceso de granallado (shot pinning) que comprime las fibras exteriores,
mejorando la resistencia a la fatiga. Previo al mecanizado, los extremos de las
varillas se inspeccionan en un bancal. Los procesos de mecanización y de roscado
se efectúan en equipos CNC (Control Numérico Computadorizado) de última
generación, que permiten un excelente acabado superficial en los sellos de la
unión. Las roscas se obtienen por medio de laminación en frío para garantizar
mayor resistencia a la fatiga. Finalmente, antes del embalaje, las varillas son
protegidas con una pintura soluble en petróleo que previene la oxidación durante el
transporte y almacenamiento. Tanto la línea de varillas API como la de Alta
Resistencia son fabricadas por medio de un riguroso sistema de garantía de calidad
conforme a las normas ISO 9001:2000 y API Q1.
VARILLAS API
➢ VARILLA GRADO C
Diseñada para trabajar en pozos con niveles de cargas bajas y medianas, que sean
no corrosivos o estén efectivamente inhibidos. Fabricada en acero 1530 Mod.
➢ VARILLA GRADO K
Diseñada para trabajar en pozos con niveles de cargas bajas y medianas,
corrosivos, a los que se recomienda inhibir. Fabricada en acero AISI 4621 Mod.
➢ VARILLA GRADO D CARBON
Diseñada para trabajar en pozos con niveles de cargas moderadas, no corrosivos o
efectivamente inhibidos. Fabricada en acero microaleado 1530 Mod.
➢ VARILLA GRADO KD SPECIAL (CRITICAL SERVICE)
Diseñada para trabajar en pozos con niveles de cargas moderadas y altas,
corrosivos, a los que se recomienda inhibir. Fabricada
en acero AISI 4320 Mod.
➢ VARILLA GRADO D ALLOY
Diseñada para trabajar en pozos con niveles de cargas moderadas y altas, no
corrosivos o efectivamente inhibidos. Fabricada en acero AISI 4142.
➢ VARILLA GRADO D SPECIAL
Diseñada para trabajar en pozos con niveles de cargas moderadas y altas,
corrosivos, a los que se recomienda inhibir. Fabricada en acero AISI 4330 Mod.
VARILLAS DE ALTA RESISTENCIA
Tenaris dispone de una línea de varillas de alta resistencia mecánica, con tres
opciones diferentes que se adaptan a distintas condiciones de servicio.
➢ VARILLAS ULTRA HIGH STRENGTH (UHS - NR)
La varilla de bombeo UHS - NR es una de las alternativas disponibles, fabricada en
acero aleado AISI 4330 Mod. Se logran sus propiedades mecánicas a través de un
tratamiento térmico de normalizado y revenido, permitiendo alcanzar propiedades
de fluencia y rotura superiores a los estándares API.
Debido a su mayor resistencia a la fatiga permite incrementar de manera confiable
las profundidades y caudales de extracción. Mayor resistencia mecánica:
utilizadas en altas cargas y pozos profundos.
➢ VARILLAS PLUS
La varilla Plus es otra de las alternativas para altas cargas. Es un producto que
recibe un tratamiento térmico superficial de templado por inducción. Este proceso
genera una estructura binaria, en la que la superficie externa está templada y el
núcleo permanece sin templar. Como la capa externa tiene menor densidad
(martensita) que el núcleo, se produce un estado permanente de compresión en la
periferia, que es el factor determinante
de alta
resistencia a la fatiga. Se recomienda para servicios en pozos profundos y con
grandes caudales efectivamente inhibidos.
➢ VARILLA ALTA RESISTENCIA, CRITICAL SERVICE (MMS - NR)
Se trata de un acero especialmente desarrollado para otorgar la alta resistencia
mecánica requerida, pero disminuyendo la susceptibilidad a la fragilización por
hidrógeno (SSC). Este es un fenómeno cada vez más presente en pozos bajo
recuperación secundaria por inyección de agua. Es un acero aleado al cromo-
molibdeno, pero sin presencia de níquel. Su tratamiento térmico es normalizado y
revenido. Se recomienda para servicio en pozos profundos con altas cargas, y para
mejorar su performance se recomienda la inhibición.
[pic]
5.5 CENTRALIZADORES
Tenaris dispone de una amplia gama de centralizadores y materiales, tanto para
bombeo mecánico como para BCP. Tenaris ofrece distintos materiales,
adaptándose a distintas condiciones de fluidos, así como a bajas y altas
temperaturas de fondo de pozo.
Los centralizadores son directamente inyectados sobre las varillas, lo que otorga
una gran resistencia al despegue del mismo, disminuyendo la posibilidad de
desplazamiento, convirtiéndose en una protección real del tubing y de la misma
varilla.
Está comprobado que su uso en los pozos aumenta significativamente la vida útil
del tubing y de las varillas, reduciendo el desgaste, con la consecuente disminución
de intervenciones de reparación y demás costos operativos. Combinados con el
uso de rotadores de varilla, permiten también un efectivo control de las parafinas.
http://www.buenastareas.com/ensayos/Bombeo-Mecanico/681354.html
http://www.weatherford.com/weatherford/groups/web/documents/weatherfordcorp/WFT066370.pdf
CICLO DEL BOMBEO
Upstroke:
* La sarta de varillas subiendo, hala el pistón hacia arriba.
* La presión dentro del barril disminuye.
* La válvula viajera se cierra debido a la diferencia de presión entre el barril y los
fluidos contenidos en la tubería.
* La válvula fija se abre debido a la diferencia de presión entre el barril y los fluidos
del anular, permitiendo que los fluidos entren al barril.
Downstroke:
* La sarta de varillas bajando, empuja el pistón hacia abajo, por eso la presión
dentro del barril se incrementa.
* La válvula fija se cierra debido a la diferencia de presión entre el barril y los
fluidos contenidos en el anular.
* La válvula viajera se abre debido a la diferencia de presión entre el barril y los
fluidos en la tubería.
PARTES DE LA BOMBA
1. Caja de Válvulas: Restringen el movimiento vertical de las válvulas Y
mantienen alineada la bola y el asiento.
2. Posición de la válvula viajera:
Tope: Previene que el pistón se cargue con la columna de líquido.
Base: El volumen entre la válvula fija y viajera es menor.
3. Anclajes: Aseguran el barril en la niplesilla de la sarta de tubería, aislan la
tubería del revestimiento, evitando que los fluidos de la tubería retornen al
revestimiento.
Absorben las cargas verticales durante el ciclo de bombeo.
TIPOS DE BOMBA
Las bombas de subsuelo se clasifican de acuerdo a la instalación del Barril en:
1. Bombas de tubería:
El barril hace parte de la sarta de tubería, un nipple en la parte inferior del barril
asegura la válvula fija, que puede
ser instalada o removida con dispositivos.
El pistón hace parte de la sarta de varillas, el barril puede resistir cargas más
grandes
Válvulas más grandes reducen pérdidas de presión y tienen más aplicación con
fluidos viscosos y gaseosos.
Reemplazar el barril requiere de equipo de workover.
2. Bombas de insertos o de varilla:
Toda la bomba se instala con la sarta de varillas.
El nipple para asentar la bomba hace parte de la sarta de tubería.
Bomba de insertos barril dinámico:
* Barril dinámico y Pistón estacionario.
* Durante paradas, partículas sólidas no se depositan en el barril.
* En el downstroke, el pistón está sometido a cargas de compresión.
* La válvula fija tiene limitación de tamaño que puede ocasionar pérdidas de
presión y turbulencia.
Bomba de insertos de barril estacionario ancladas en el tope:
Las partículas sólidas no se acumulan en la válvula fija debido al movimiento de los
fluidos bombeados.
Profundidad de asentamiento es limitada debido a que durante el downstroke el
barril está sometido a cargas de tensión.
El anclaje superior limita el tamaño de la bomba y Separadores de gas o
filtros de arena pueden ser conectados al barril de la bomba.
Bomba de insertos de barril estacionario ancladas en la base:
El barril nunca está sometido a cargas de tensión.
La válvula fija puede ser de diámetro mayor comparada con la de la bomba
anclada en el tope.
No suministra buen soporte para barriles grandes,y las partículas sólidas se pueden
acomodar
en la nipple silla
DESPLAZAMIENTO BARRIL PISTON
La diferencia de presión entre el tope y la base del conjunto pistón - barril, hace que
fluya liquido a través del espacio existente entre el barril y el pistón (clearance).
Este fenémeno es llamado deslizamiento (slippage), el deslizamiento de fluido
afecta la eficiencia volumétrica de la bomba, si el fluido que se escurre es viscoso,
puede transportar sólidos.
COMPONENTES DEL SUBSUELO DEL SISTTEMA
Ancla de tubería: Previene el movimiento de la tubería durante el ciclo de bombeo
Separador de gas: Mejora el desempeño de la bomba en presencia de fluidos
gaseosos. Gas libre a través del anular.
Barras de peso: Barras de acero instaladas sobre la bomba, eliminan la fuerza
compresiva en la parte inferior de la sarta de varillas, previniendo el pandeo de esta
sección, incrementan el peso de la sarta.
Centralizadores: Reducen el desgaste excesivo en pozos desviados, reducen
cargas al centralizar la varilla, disminuyendo fallas, son hechas de plástico, nylon,
fibra de vidrio.
Problemas más comunes en las bombas de subsuelo
Los problemas más comunes que se presentan en las bombas se pueden clasificar
en cuatro principalmente:
1. Problemas por corrosión
2. Problemas por abrasión
3. Problemas mecánicos
4. Problemas por restricciones de flujo
FACTORES QUE AFECTAN LA EFICIENCIA DE LAS BOMBAS DE SUBSUELO
Los factores que afectan la eficiencia de las bombas están agrupados en cuatro
categorías:
a. Condiciones de pozo como: profundidad, Presiones (THP, CHP y PWF), índice
de productividad y nivel
de fluido.
b. Condiciones mecánicas de pozo: profundidad y diámetro de la tubería,
profundidad de asentamiento de la bomba, longitud de la carrera, velocidad de
bombeo (SPM), sumergencia de la bomba y desviación del pozo.
c. Características de los fluidos: Viscosidad, temperatura, cantidad de gas en
solución, gravedad del fluido, BSW, GOR, parafinas y asfáltenos, corrosión (CO2 y
H2S).
d. Características de diseño y estado de reparación de las bombas.
SOFTWARE UTILIZADOS EN BOMBEO MECANICO
* The well analizar ( software TWM)
* Roddiag
* Rodstar
* Balance
VENTAJAS
1. Fácil operación y servicio.
2. Factible variar la rata de producción cambiando la velocidad de bombeo o la
longitud del servicio.
3. Las unidades de superficie se pueden cambiar más fácilmente.
4. Se pueden usar motores a gas si no hay corrientes eléctricas.
5. Se puede bombear lentamente el pozo con una presión de entrada a la bomba
muy baja, a fin de obtener una presión máxima.
6. Se utiliza un controlador de “pump off” para minimizar el golpe de fluido, costos
de electricidad y daño de varillas
DESVENTAJAS
1. Difícil manejo en pozos desviados.
2. No se usa en pozo costa afuera, por el gran tamaño del equipo de superficie y
su limitada capacidad de producción comparado con otros métodos.
3. No se puede manejar producción excesiva de arena.
4. Caída drástica de la eficiencia volumétrica cuando hay gas libre.
5. Por razones de contaminación acústica, no es recomendable en áreas urbanas,
cuando usan motores a gas
http://www.buenastareas.com/ensayos/Bombeo-Mecanico/1814058.html
BOMBEO MECÁNICO
El yacimiento que ha de producir por bombeo mecánico tiene cierta presión,
suficiente para que el petróleo alcance un cierto nivel en el pozo. Por tanto, el
bombeo mecánico no es más que un procedimiento de succión y transferencia casi
continúa del petróleo hasta la superficie. El balancín de producción, que en
apariencia y principio básico de funcionamiento se asemeja al balancín de
perforación a percusión, imparte el movimiento de sube y baja a la sarta de varillas
de succión que mueve el pistón de la bomba, colocada en la sarta de producción o
de educción, a cierta profundidad del fondo del pozo
Es uno de los métodos de producción más utilizados (80-90%), el cual su principal
característica es la de utilizar una unidad de bombeo para transmitir movimiento a
la bomba de subsuelo a través de una sarta de cabillas y mediante la energía
suministrada por un motor. Los componentes del bombeo mecánico está
compuesto básicamente por las siguientes partes: unidad de bombeo, motor
(superficie), cabillas, bomba de subsuelo, anclas de tubería, tubería de producción
(subsuelo). Un equipo de bombeo mecánico (también conocido como “balancín” o
“cigüeña”) produce un movimiento de arriba hacia abajo (continuo) que impulsa una
bomba sumergible en una perforación. Las bombas sumergibles bombean el
petróleo de manera parecida a una bomba que bombea aire a un neumático. Un
motor, usualmente eléctrico, gira un par de manivelas que, por su acción, suben y
bajan un extremo
de un eje de metal. El otro extremo del eje, que a menudo tiene una punta curva,
está unido a una barra de metal que se mueve hacia arriba y hacia abajo. La barra,
que puede tener una longitud de cientos de metros, está unida a una bomba de
profundidad en un pozo de petróleo. El balancín de producción, que en apariencia y
principio básico de funcionamiento se asemeja al balancín de perforación a
percusión, imparte el movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de succión
que mueve el pistón de la bomba, colocada en la sarta de producción o de
educción, a cierta profundidad del fondo del pozo.
La válvula fija permite que el petróleo entre al cilindro de la bomba. En la carrera
descendente de las varillas, la válvula fija se cierra y se abre la válvula viajera para
que el petróleo pase de la bomba a la tubería de educción. En la carrera
ascendente, la válvula viajera se cierra para mover hacia la superficie el petróleo
que está en la tubería y la válvula fija permite que entre petróleo a la bomba. La
repetición continua del movimiento ascendente y descendente (emboladas)
mantiene el flujo hacia la superficie. Como en el bombeo mecánico hay que
balancear el ascenso y descenso de la sarta de varillas, el contrapeso puede
ubicarse en la parte trasera del mismo balancín o en la manivela. Otra modalidad
es el balanceo neumático, cuya construcción y funcionamiento de la recámara se
asemeja a un amortiguador neumático; generalmente va ubicado en la parte
delantera
del balancín. Este tipo de balanceo se utiliza para bombeo profundo.
DATO IMPORTANTE:
Que el 60% de los pozos de extracción artificial en Venezuela utilizan este medio.
Su limitación radiase en la profundidad que pueden tener los pozos, y su desviación
en el caso de los pozos direccionales.
¿Cómo extrae el petróleo subterráneo con un equipo de bombeo mecánico?
|
Un equipo de bombeo mecánico (también conocido como “balancín” o “cigüeña”)
produce un movimiento de arriba hacia abajo (continuo) que impulsa una bomba
sumergible en una perforación. Las bombas sumergibles bombean el petróleo de
manera parecida a una bomba que bombea aire a un neumático.
Un motor, usualmente eléctrico, gira un par de manivelas que, por su acción, suben
y bajan un extremo de un eje de metal. El otro extremo del eje, que a menudo tiene
una punta curva, está unido a una barra de metal que se mueve hacia arriba y
hacia abajo. La barra, que puede tener una longitud de cientos de metros, está
unida a una bomba de profundidad en un pozo de petróleo.
FUNCIONAMIENTO.
La bomba se baja dentro la tubería de producción y se asienta en el fondo con el
uso de empacaduras. La bomba es accionada por medio de las varillas que le
transmiten el movimiento desde el aparato de bombeo (éste consta de un balancín
al cual se le transmite el movimiento de vaivén por medio de la biela y la manivela,
éstas se accionan a través de una caja reductora movida por un motor).
El balancín de producción
imparte un movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de succión que mueve
el pistón de la bomba, colocada en la sarta de producción o de educción, a cierta
profundidad del fondo del pozo.
La válvula fija permite que el petróleo entre al cilindro de la bomba. Por un lado en
la carrera descendente de las varillas, la válvula fija se cierra y se abre la válvula
viajera para que el petróleo pase de la bomba a la tubería de educción. Por el otro,
e En la carrera ascendente, la válvula viajera se cierra para mover hacia la
superficie el petróleo que está en la tubería y la válvula fija permite que entre
petróleo a la bomba. La repetición continua del movimiento ascendente y
descendente mantiene el flujo hacia la superficie.
La bomba consiste en un tubo de 78, 74 – 288, 1889 pulgadas de largo con un
diámetro interno de 1, 5 – 2, 25 pulgadas, dentro del cual se mueve un pistón cuyo
extremo superior está unido a las varillas de bombeo. Este mecanismo se aloja
dentro o se enrosca en el extremo de la tubería.
EQUIPOS DE SUPERFICIE:
* Motor.
* Manivela.
* Contrapeso.
* Balancín.
*
* Caja de Engranaje
* Barra pulida.
* Prensa estopa.
* Cabezal.
* MOTOR
Es el encargado de suministra la energía necesaria a la unidad de bombeo para
levantar los fluidos de pozo. Es motores pueden ser de combustión interna o
eléctricos.
Los motores de combustión interna pueden ser de baja o alta velocidad; los de baja
velocidad operan entre 200
y 600 rpm y poseen un cilindro, los de alta velocidad funcionan entre 800 y 1400
rpm.
En la actualidad el tipo de motor más utilizado en la industria petrolera es el motor
eléctrico, este posee también una velocidad constante (baja velocidad ) y una
potencia que varía entre 5 y 100 hp, el motor de velocidad variable (alta velocidad)
su potencia varía entre los 10 y 200 hp este ultimo utilizado para alto deslizamiento.
* MANIVELA
Es la responsable de trasmitir el movimiento de la caja de engranaje o transmisión
a la biela del balancín, que está unida a ellos por pines se están sujetas al eje de
baja velocidad de la caja de engranajes y cada una de ellas tienen un número igual
de orificios, los cuales representan una determinada carrera del balancín, en ellos
se colocan los pines de sujeción de las bielas. El cambio de pines de un hueco a
otro se llama cambio de tiro.
* PESAS O CONTRA PESO
Se utiliza para balancear las fuerzas desiguales que se originan sobre el motor
durante a las carreras ascendente y descendente del balancín a fin de reducir la
potencia máxima efectiva y el momento de rotación. Estas pesas generalmente, se
colocan en la manivela y en algunas unidades sobre la viga principal, en el extremo
opuesto el cabezote.
* BALANCIN
Unidad de Bombeo (Balancín). Es una máquina integrada, cuyo objetivo es de
convertir el movimiento angular del eje de un motor o reciproco vertical, a una
velocidad apropiada con la finalidad de accionar la
sarta de cabillas y la bomba de subsuelo. Algunas de las características de la
unidad de balancín son:
* La variación de la velocidad del balancín con respecto a las revoluciones por
minuto de la máquina motriz.
* La variación de la longitud de carrera.
* La variación del contrapeso que actúa frente a las cargas de cabillas y fluidos del
pozo.
* CAJA DE ENGRANAJE
Se utiliza para convertir energía del momento de rotación, sometidas a altas
velocidades del motor primario, a energía de momento de rotación alto de baja
velocidad. La maquina motriz se conecta al reductor de velocidad (caja de
engranaje) mediante correa. El reductor de velocidad puede ser: Simple, doble o
triple. La reductora doble es la más usada.
* BARRA PULIDA
Tubería fabricada de material resistente, generalmente se encuentran de diámetros
de 11/4 y 1 ½ pulgadas y longitud de 15 y 22 pies. Se encarga de soportar el peso
de la sarta de cabillas, de la bomba y del fluido dentro de la tubería.
* PRENSA ESTOPA
Consiste en una cámara cilíndrica que contienen los elementos de empaque que se
ajustan a la barra pulida permitiendo sellar el espacio existente entre la barra pulida
y la tubería de producción, para evitar el derrama de de crudo producido.
* CABEZAL DEL POZO
Está constituido por una serie de dispositivos y de válvulas que permiten el paso del
fluido del pozo a la tubería. Conjuntamente con la prensa estopa, esto permite el
paso del varillón pulido en el
ciclo de bombeo.
EQUIPO DE SUBSUELO.
El equipo de subsuelo es el que constituye la parte fundamental de todo el sistema
de bombeo. La API ha certificado las cabillas, las tuberías de producción y bomba
de subsuelo.
* TUBERIA DE PRODUCCION
La tubería de producción tiene por objeto conducir el fluido que se esta bombeando
desde el fondo del pozo hasta la superficie. En cuanto a la resistencia,
generalmente la tubería de producción es menos crítica debido a que las presiones
del pozo se han reducido considerablemente para el momento en que el pozo es
condicionado para bombear.
* BOMBA DE SUB-SUELO.
Es un equipo de desplazamiento positivo (reciprocante), la cual es accionada por la
sarta de cabillas desde la superficie. Los componentes básicos de la bomba de
subsuelo son simples, pero construidos con gran precisión para asegurar el
intercambio de presión y volumen a través de sus válvulas. Los principales
componentes son: el barril o camisa, pistón o émbolo, 2 o 3 válvulas con sus
asientos y jaulas o retenedores de válvulas.
* PISTON
Su función en el sistema es bombear de manera indefinida. Está compuesto
básicamente por anillos sellos especiales y un lubricante especial. El rango de
operación se encuentra en los 10K lpc y una temperatura no mayor a los 500°F.
* VÁLVULA VIAJERA
Permite la entrada de flujo hacia el pistón en su descenso y posteriormente hacer
un sello hermético en la carrera ascendente permitiendo la salida del crudo hacia
superficie.
* VÁLVULA FIJA
Permite el flujo de petróleo hacia la bomba, al iniciar el pistón su carrera
ascendente y cerrar el paso el fluido dentro del sistema bomba-tubería, cuando se
inicia la carrera descendente del pistón.
* CABILLAS O VARILLAS DE SUCCION.
La sarta de cabillas es el enlace entre la unidad de bombeo instalada en superficie
y la bomba de subsuelo. Las principales funciones de las mismas en el sistema de
bombeo mecánico son: transferir energía, soportar las cargas y accionar la bomba
de subsuelo. Las principales características de las cabillas son:
* Se fabrican en longitudes de 25 pies, aunque también pueden manufacturarse
de 30 pies.
* Se dispone de longitudes de 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 y 12 pies denominados por lo
general “Niples de cabilla” que se utilizan para complementar una longitud
determinada y para mover la localización de los cuellos de cabillas, a fin de
distribuir el desgaste de la tubería de producción.
* Se fabrican en diámetros de 5/8, 3/4, 7/8, 1, 1-1/8 de pulgadas.
De acuerdo a las especificaciones de la API, las cabillas de acero sólido es del tipo
de cabillas más utilizado y ha sido estandarizada por la API, sus extremos son
forjados para acomodar las roscas, un diseño que desde 1926 no ha cambiado
hasta la fecha. Todos los efectos negativos inciden en la vida útil de las uniones de
las cabillas de succión, y hacen que el 99% de los rompimientos por fatiga en los
pines de la cabilla, lo cual es ocasionado
por un incorrecto enrosque de la misma. Entre las principales fallas podemos
encontrar: tensión, fatiga y pandeo. En la producción de crudos pesados por
bombeo mecánico en pozos direccionales y algunos pozos verticales, se presenta
este tipo de problema (pandeo), la corta duración de los cuellos y la tubería debido
al movimiento reciproco-vertical o reciprocante (exclusivo en el bombeo mecánico)
del cuello en contacto con la tubería causando un desgaste o ruptura de ambas.
Para el pandeo (Buckling de cabillas) se deben colocar de 1 o 2 centralizadores por
cabilla según sea la severidad. Hay cabillas que tienen centralizadores
permanentes.
Entre los tipos de cabillas que existen en el mercado están: Electra, Corod
(continua) y fibra de vidrio. Las cabillas continuas (Corod) fueron diseñadas sin
uniones para eliminar totalmente las fallas en el PIN (macho) y la hembra para
incrementar la vida de la sarta. La forma elíptica permite que una gran sarta de
cabillas sea enrollada sobre rieles especiales de transporte sin dañarlas de manera
permanente. Otra ventaja de este tipo de varilla es su peso promedio más liviano en
comparación a las API.
VENTAJAS DEL BOMBEO MECANICO
* El diseño es poco complejo.
* El sistema es eficiente, simple y fácil de operar por el personal de campo.
* Es aplicado en crudo pesado y altamente viscoso.
* Puede utilizar combustible o electricidad como fuente de energía.
* El equipo puede ser operar a temperatura
elevadas.
* Permite variar la velocidad de embolada y longitud de carrera para el control
de la taza de producción.
* La falta de uniones y protuberancias elimina la concentración de esfuerzos en un
solo punto y consiguiente desgaste de la unión y de la tubería de producción.
* Por carecer de uniones y cuellos, no se presentan los efectos de flotabilidad de
cabillas.
* La ausencia de cuellos y uniones elimina la posibilidad de fallas por
desconexión.
DESVENTAJAS Y LIMITACIONES DEL BOMBEO MECANICO
* La efectividad del sistema puede verse afectada severamente por la presencia
del gas.
* La presencia de arenas ocasionan el desgaste severo del equipo.
* Requiere altos costos e mantenimiento.
* Posee profundidades limitadas.
* El equipo es pesado y ocupa mucho espacio.
* La taza de producción declinan rápidamente.
* Presentan mayores costos por pies que las cabillas convencionales.
* En pozos completados con cabillas continuas y bomba de tubería, la reparación
de la misma requiere de la entrada de una cabria convencional.
RANGO DE APLICACIÓN DEL BOMBEO MECANICO
* Este método de levantamiento se encuentra entre 20 y 2000 (BPPD).
* Se pueden aplicar a una profundidad no mayor a 9000 pies.
* No se puede utilizar en pozos desviados.
* No debe existir presencia de arenas.
* Solo se utiliza en pozos unidireccionales.
* Se utiliza en pozos con temperaturas no mayores
http://www.buenastareas.com/ensayos/Bombeo-Mecanico/2144610.html
Trabajo Práctico: Bombeo Mecánico
Interpretación de cartas
ET905, 29/10/07
1.1 La carta muestra:
a) Interferencia de Gas
b) Golpe de Fluido
c) Golpe de bomba
a) Gas
1.2 Esta este pozo Optimizado?
No, tiene 480 psi en su PIP
1.3 Que acciones Tomarían?
a) Aumentar los Golpes
b) Colocar vlv. De contrapresión y aumentar los golpes
c) Colocar vlv. Aguja y aumentar los golpes.
b) La carta muestra bastante interferencia de gas. Si suben el régimen,
probablemente se bloquee. Una vlv de contrapresion puede ayudar en este caso
(pozo semisurgente) NUNACA UTILIZAR VLV AGUJA EN SISTEMAS DE
DESPLAZAMIENTO POSITOVO!!!
ET928 20/6/07
2.1 La carta muestra:
a) Golpe de Gas
b) Golpe de fluido
c) Armónicos
b) Golpe de fluido. Se condice con la PIP
Nota: Golpe de gas??? ….no se existe algo así….
2.2 A nivel producción, esta este pozo optimizado?
Si, la PIP es menor a 200 psi y el golpe en la carta evidencia esto.
2.3 A nivel Confiabilidad, está este pozo optimizado?
No, tiene un Golpe de bomba, el cual acorta la vida útil de la bomba, varillas y
equipo de superficie
2.4 Que acción tomarían sobre este pozo
a)
Disminuirle los golpes
b) Colocar un SAM
c) Cambiar carrera
d) Buscar un equipo más pequeño
En primera instancia d), ya que un equipo grande en un pozo de de baja
performance es un desperdicio ya que pudiera aprovecharlo en otro pozo. Si no es
el caso o no dispongo de otro equipo mas chico, entonces un SAM seria apropiado.
No se pueden bajar los GMP ya que ya se encuentran por debajo del mínimo, ni
cambiarle la carrera porque se encuentra en carrera mínima (ver catálogo Luftkin).
ET392 (las 3 cartas en conjunto)
3.1 Que muestran las cartas a 9 y a 10 GPM
a) distorsión por límite de fluencia de las varillas
b) Armónicos
c) Producción intermitente
b) Armónicos. Por encima de los 9/ 10 GPm pueden comenzar a verse.
3.2 Porque no es confiable la medición del nivel en este pozo?
a) Porque al cambiar el régimen el nivel se me mantuvo siempre igual
b) Porque es muy elevado
c) Porque no se corresponde con la carta
a)
3.3 Como optimizo este pozo
a) Con un pasta y pilón
b) Buscando principio de golpe en la bomba
c) Estimando la PIP con la tabla en la segunda hoja a la derecha
b y c: Se puede estimar en base al dina la presión
de entrada de la bomba 8hay un Paper al respecto). Preferentemente buscar el
comiendo de golpe de fluido y bajar ½ GPM, ya que este es un dato mas “real” que
el estimado de PIP. También pueden utilizar un SAM en este caso.
ET540:
4.1Que muestra la carta?
a) golpe de bomba inferior
b) Golpe de bomba Superior.
c) Golpe de la Cupla con el Tee Prensa
c) El golpe se ve al final de la carrera ascendente, por lo que no puede ser golpe
inferior de bomba. Al situarse el golpe justo en el PMS (punto muerto superior) es
más probable que sea algo cercano a la superficie. Mientras mas de abajo sea el
golpe, el mismo se a ver algunos segundos después del PMS ya que la onda tiene
que viajar por toda la sarta hasta llegar a superficie y manifestarse en la lectura de
la celda de carga.
ET710 6/11/07
5.1 Que muestra la carta
a) Distorsión Armónica
b) Golpe de fluido
c) Rozamiento
ET577:
6.1 Que muestra la carta? (SIN MULTIPLE CHOICE, EJEMPLO “DE LIBRO”)
Golpe de Fluido
Hutx1 27/11/06
7.1 Se evidencia golpe de Bomba?
Cual es el motivo del golpe de bomba?
Es un Golpe de bomba o la bomba esta “peinando”?
Si, se
ve un pequeño piquito al final de la carrera descendente (mirar la carta de
superficie) al ser pequeño este golpe podemos decir la bomba se encuentra
“peinando”, practica usual en pozos con tendencia al bloqueo.
7.2 Mandarían a balancear este equipo?
No, esta por debajo de 75% y la diferencia es del 15% por ciento. Si bien se podría
balancear, es preferible que la cuadrilla atienda a pozos más urgentes.
HUT 13/3/07
8.1 Es un Golpe de bomba o la bomba esta “peinando”?
Aca el golpe es un poco mayor al anterior (está en el límite). Lo correcto seria
acercarse al pozo para observar el golpe (sentirlo en la mano) para cuantificar si es
un golpe fuerte o no.
ET383 2/5/07
9.1 Que Evidencia la Carta?
a) Interferencia de gas
b) Movimiento de Tbng
c) Problema en válvulas
c)
9.2 Que Evidencia el chequeo de válvulas?
a) OK
b) Pérdidas
b)
9.3 Que es lo que a mi me asegura que el pozo tiene algún problema?
a) La concordancia entre la carta y la prueba de válvulas
b) La baja PIP.
c) Factor de Goodman por debajo de l00%
a)
9.4 Está este pozo optimizado?
a) No
b) Si
b) Fíjense que en este pozo se subieron los
golpes para, pese a tener una fuga en válvulas, compensar la pérdida. Esto se
evidencia por la baja PIP (pozo optimizado según IPR).
WW38 22/5/07
10.1 Que evidencia la carta
a) Interferencia de gas
b) Sin producción
c) Fricción
b) Sin producción. Mirar la carta de superficie que practicante no tiene spam. La
carta de fondo está muy ampliada en este caso.
WW38 27/4/07
11.1 Que evidencia la carta?
Barril roto
Perdida en válvulas
Sin producción
b) Sin producción. Mirar la carta de superficie que practicante no tiene spam. La
carta de fondo está muy ampliada en este caso.
WW38 17/7/07
11.2 Como se ha hecho para mejorar la carta
a) Aumentando los golpes
b) Colocando válvula de contrapresion
c) Colocando SAM
b) Fíjense que en la primer hoja el valor de presión de boca de pozo. Los golpes
son los mismos a lo anterior. El pozo con las cartas anteriores, que mostraban SIN
TRABAJO DE BOMBA, estaba produciendo 70 m3/d. Esto significa que estaba
surgiendo y por eso no evidenciaba trabajo de bomba. Al contrapresionarlo se corta
la surgencia, las válvulas comienzan a asentar y la bomba a trabajar, aumentando
así la producción
del pozo. El SAM poco puede mejorar la condición de gas.
SR9 4/7/06:
12.1 Que evidencia esta carta?
a) Golpe de Fluido
b) interferencia de gas
c) sin trabajo de bomba
c) Fíjense nuevamente en la carta de superficie que casi no tiene span. Lo que se
ve al final de la carrera descendente en la carta de fondo es un muy fuerte golpe de
bomba. Nuevamente la escala de la carta de fondo nos puede llegar a confundir!
Perlita: Si tienen 2 SAM instalados en 2 pozos. En uno de los pozos (A) el SAM
para el equipo cada día por medio aprox. por 2 horas. En el otro pozo (B) el SAM
manda a parar el pozo cada 5 días. Cual de los 2 pozos se puede decir que esta
mas optimizado?
La idea del SAM es justamente sacar lo máximo posible de un pozo hasta que
llegue el golpe de bomba. En el pozo A lo está logrando, pero en el B rara vez llega
al golpe de bomba, por lo que habría que subirle el régimen. La idea es que los
pozos con SAM operen entre un 60 a un 70% de runtime a la semana, pero
siempre por debajo del 100% del runtime. De esta manera me aseguro que estoy
bajando lo más que puedo la PIP, aumentando de esta manera la producción del
pozo (curva IP
Hola alexa5788,
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Bombeo MecanicoEnviado por yormanmantillar, Aug 2011 | 20 Páginas (4,862 Palabras) | 105 Visitas
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República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica
de la Fuerza Armada Bolivariana
Núcleo Barinas - Extensión Barinas
Profesora: Bachilleres:
Ing. Carvajal Andrea Aranda Yves; 19.070.129.
Duerto Maria; 19.071.388.
Dugarte Mayra; 19.825.906.
Fuentes Oriana; 19.567.640.
Mantilla Yorman; 19.784.794.
Quintero Arelis; 18.906.448.
VII Semestre Ing. Petróleo
Sección: “A”
Barinas, Junio de 2010
República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica
de la Fuerza Armada Bolivariana
Núcleo Barinas - Extensión Barinas
VII Semestre Ing. Petróleo
Sección: “A”
Barinas, Junio de 2010
Índice
Introducción
En Venezuela como en el mundo entero el Bombeo Mecánico se caracteriza por presentar un yacimiento con cierta presión, suficiente para que el petróleo alcance un cierto nivel en el pozo. Por tanto, el bombeo mecánico no es más que un procedimiento de succión y transferencia casi continúa, es decir, un ciclo del petróleo hasta la superficie. Es por ello que surgen las siguientes interrogantes: ¿Qué es el bombeo mecánico?, ¿Cuál es su operación?
De esta manera es importante hacer énfasis
del ciclo de producción de un pozo comenzando cuando deja de producir por flujo natural, requiriendo el uso de una fuente externa de energía, con el fin de levantar los fluidos desde el fondo del pozo hasta la superficie del hoyo. Esto ocurre por dos tipos de equipos, ¿Cuáles son estos tipos de equipos?
Así mismo el propósito de los métodos de levantamiento artificial es minimizar los requerimientos de energía en la cara de la formación productora y de esta manera lograr la mayor afluencia de fluidos, este método posee unos pro y unos contra, ¿Cuáles son estas ventajas y desventajas? Y ¿Cuál es la aplicación del bombeo mecánico en Venezuela y el mundo?
Con esto se dará a conocer la gran importancia y la eficacia que posee el bombeo mecánico en la industria petrolera.
Bombeo Mecánico (BM)
El bombeo mecánico es un procedimiento de succión y transferencia casi continua del petróleo hasta la superficie, considerando que el yacimiento posee una determinada presión, la cual es suficiente para que el petróleo alcance un determinado nivel en el pozo. Cabe destacas que es el sistema más reconocido de bombeo, ya que utiliza un movimiento vertical transmitido por contrapesos y un brazo mecánico que sube y baja. El yacimiento que ha de producir por bombeo mecánico tiene cierta presión, suficiente para que el petróleo alcance un cierto nivel en el pozo. Por tanto, el bombeo mecánico no es más que un procedimiento de succión y transferencia casi continúa del petróleo hasta
la superficie. El balancín de producción, que en apariencia y principio básico de funcionamiento se asemeja al balancín de perforación a percusión, imparte el movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de succión que mueve el pistón de la bomba, colocada en la sarta de producción o de educción, a cierta profundidad del fondo del pozo. El bombeo mecánico es método de levantamiento artificial más usado a nivel mundial. Este método consiste en una bomba de subsuelo de acción reciprocante que es abastecida con energía producida a través de una sarta de cabillas. La energía proviene de un motor electro ó de combustión interna, la cual moviliza a una unidad de superficie mediante un sistema de engranaje y correas. El bombeo mecánico tiene mayor aplicación en el ámbito mundial en la producción de crudos pesados y/o extrapesados, aunque también se usa en la producción de crudo mediano y liviano.
Este mecanismo depende del volumen de producción de gas, asociado al petróleo. Estos mecanismos se aplican en el caso de que la completación de los pozos sea sin anclaje de tubería ó con ancla de gas y con empacaduras de producción. La capacidad de desplazamiento requerida para bombear un pozo depende de factores tales como: producción de petróleo, gas y agua, eficiencia de ventilación de gas en el pozo, el factor de merma y las propiedades de los fluidos. La producción de gas libre puede afectar los requerimientos de capacidad de bombeo, ya que su manejo por la bomba de subsuelo redunda en una
reducción de producción. De allí, que para el diseño de una instalación de bombeo mecánico, deben considerarse factores tales como: presión de burbujeo, factores volumétricos de la formación y la relación gas-petróleo en solución. [pic] Figura 1. Funcionamiento del Bombeo Mecánico
Operaciones Del Bombeo Mecánico (BM)
La forma de operar con bombeo mecánico consiste en una serie de procedimientos tales como:
La bomba se baja dentro la tubería de producción y se asienta en el fondo con el uso de empacaduras. La bomba es accionada por medio de las varillas que le transmiten el movimiento desde el aparato de bombeo (éste consta de un balancín al cual se le transmite el movimiento de vaivén por medio de la biela y la manivela, éstas se accionan a través de una caja reductora movida por un motor).
El balancín de producción imparte un movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de succión que mueve el pistón de la bomba, colocada en la sarta de producción o de educción, a cierta profundidad del fondo del pozo.
La válvula fija permite que el petróleo entre al cilindro de la bomba. Por un lado en la carrera descendente de las varillas, la válvula fija se cierra y se abre la válvula viajera para que el petróleo pase de la bomba a la tubería de educción. Por otro lado, en la carrera ascendente, la válvula viajera se cierra para mover hacia la superficie el petróleo que está en la tubería y la válvula fija permite que entre petróleo a la bomba. La repetición
continua del movimiento ascendente y descendente (emboladas) mantiene el flujo hacia la superficie.
La bomba consiste en un tubo de 78, 74 – 288, 1889 pulgadas de largo con un diámetro interno de 1, 5 – 2, 25 pulgadas, dentro del cual se mueve un pistón cuyo extremo superior está unido a las varillas de bombeo. Este mecanismo se aloja dentro o se enrosca en el extremo de la tubería. El desplazamiento de fluido por cada diámetro de bomba depende del número de emboladas por minuto y de la longitud de la embolada, que puede ser de varios centímetros hasta 9 metros. Por tanto, el bombeo puede ser de fracciones de metro cúbico hasta unos 470 metros cúbicos/día. Como en el bombeo mecánico hay que balancear el ascenso y descenso de la sarta de varillas, el contrapeso puede ubicarse en la parte trasera del mismo balancín o en la manivela. Otra modalidad es el balanceo neumático, cuya construcción y funcionamiento de la recámara se asemeja a un amortiguador neumático; generalmente va ubicado en la parte delantera del balancín. Este tipo de balanceo se utiliza para bombeo profundo. Las bombas son del tipo llamado de tubería de educción, ya que el cilindro o pistón de la bomba va conectado a la tubería de educción y se mete en el pozo como parte integral de la sarta a la profundidad deseada de bombeo. El émbolo de la bomba, que lleva la válvula viajera, constituye la parte extrema inferior de la sarta de varillas de succión. La sarta de varillas se mete en la tubería de educción
hasta llegar a la válvula fija, ubicada en el fondo del cilindro. Luego se sube la sarta de varillas cierta distancia y por medio del vástago pulido, colgador y riendas se fija en el balancín, de manera que en la carrera descendente no golpee la válvula fija. Otro tipo de bomba es la integral, en la cual todos sus elementos conforman una sola pieza, que utilizando la sarta de varillas se puede colocar o extraer, sin necesidad de sacar la sarta de educción, para cambiarle algunos de sus componentes o reemplazarla por otra del mismo diseño. Este tipo requiere que la sarta de educción sea provista de un niple adecuado o dispositivo similar para encajarla. Como las válvulas fija y viajera deben ser resistentes a la corrosión y a la abrasión, sus esferas y asientos se fabrican de acero inoxidable, acero templado, metal monel, aleaciones de cobalto, acero tungsteno o bronce. Las varillas de succión son hechas de varias aleaciones de metales. Están sujetas a un funcionamiento mecánico que le impone esfuerzos de estiramiento,
encogimiento y vibración; fatiga, corrosión, erosión. Cada varilla tiene en un extremo una espiga (macho) redonda, sólida y roscada, y más abajo del hombrillo, en forma cuadrada, una muesca para encajar la llave para el enrosque y desenrosque. En el otro extremo lleva la caja o conexión hembra, internamente roscada, con muesca exterior o con muesca por debajo de la caja, para otra llave que facilita el enrosque o desenrosque de la varillas una tras otra. Las varillas
se fabrican, generalmente, en diámetros de 15,9; 19; 22,2; 25,4 y 28,6 milímetros, con sus correspondientes dimensiones para la espiga, hombrillo, caja, muesca, etc. La longitud de las varillas es de 7,6 y 9,15 metros. El peso de las varillas, en kg/30 metros de longitud, va desde 32,7 a 167,3 kilogramos. Para cada diámetro de tubería de educción existe un diámetro adecuado de varillas, para mayor efectividad de funcionamiento. La bomba en sí misma se encuentra en el fondo y se le transmite el movimiento a través de varillas que hacen su recorrido por dentro del tubing. Al descender, la válvula inferior se cierra y el pistón de la bomba baja llenándose de petróleo. Al subir, la válvula inferior se abre y mientras el pistón jala el petróleo que tiene dentro hacia arriba, a la vez llena la parte inferior por succión con una nueva carga que posteriormente elevará. Dado que el gran brazo de torque que tienen estas bombas, son el tipo de bomba preferido en caso de tener que generar grandes presiones. La motorización puede ser eléctrica o con motor a explosión.Equipos De Superficie y Subsuelo: Los componentes que conforman el sistema de bombeo mecánico se dividen en dos categorías: Equipo de superficie y equipo de subsuelo.Equipos De Superficie: • Motor. • Caja de engranaje. • Manivela. • Pesa o contra peso. • Prensa estopa. • Barra pulida. • Unidad de bombeo.Equipos De Subsuelo: • Tubería de producción. • Ancla de tubería. • Sarta
de cabilla. • Cabillas API o convencionales. • Cabillas no API o continuas.
Descripción De Los EquiposDescripción De Los Equipos De Superficie: Los equipos de superficie de una unidad de bombeo mecánico tienen por objeto transmitir la energía desde la superficie hasta la profundidad de asentamiento de la bomba de subsuelo con la finalidad de elevar los fluidos desde el fondo hasta la superficie. Estas unidades pueden ser de tipo balancín o hidráulicas.Cabezal de Producción: Es un conjunto de válvulas, colgadores y elementos empacadores, los cuales con sus accesorios sirven para producir el pozo de forma segura; su principal función es controlar y dirigir la entrada y salida de los fluidos o gases mediante el uso de las válvulas, colgar la tubería y los revestimientos y sellar espacios anulares entre tubería y revestimiento al nivel de la superficie. Figura 2. Componentes del Cabezal de Producción1. Prensa Estopa.2. Cruceta.3. Primera Válvula de 4” del brazo.4. Segunda Válvula de 4” del brazo.5. Válvula Toma muestra.6. Válvula del Revestidor.7. Válvula sonolog de 2”.8. Válvula de 2” del mechero.9. Brida superior del cabezal.10. Línea de flujo.11. Válvula Cheque.12. Válvula 2” de la tubería de producción.Motor: Es el encargado de suministra la energía necesaria a la unidad de bombeo para levantar los fluidos del pozo. Los motores pueden ser de combustión interna o eléctrica, los de combustión interna son de baja (operan entre
200 y 600 rpm y poseen un cilindro) o alta velocidad (funcionan entre 800 y 1400 rpm).
En la actualidad el tipo de motor más utilizado en la industria petrolera es el motor eléctrico, este posee también una velocidad constante (baja velocidad ) y una potencia que varía entre 5 y 100 hp, el motor de velocidad variable (alta velocidad) su potencia varía entre los 10 y 200 hp este ultimo utilizado para alto deslizamiento.Caja de engranaje:Es utilizada para convertir la energía del momento de rotación, sometidas a altas velocidades en el motor primario, a energía de momento de rotación alto de baja velocidad. La maquina motriz se conecta al reductor de velocidad (caja de engranaje) mediante correa. El reductor de velocidad puede ser: Simple, doble o triple. La reductora doble es la más usada.Manivela: Es la responsable de trasmitir el movimiento de la caja de engranaje o transmisión a la biela del balancín, que está unida a ellos por pines y estás están sujetas a su vez al eje de baja velocidad de la caja de engranajes y cada una de ellas tienen un número igual de orificios, los cuales representan una determinada carrera del balancín, en ellos se colocan los pines de sujeción de las bielas. El cambio de pines de un hueco a otro se llama cambio de tiro.Pesas o contra peso: Se utiliza para balancear las fuerzas desiguales que se originan sobre el motor durante las carreras ascendente y descendente del balancín a fin de reducir la potencia máxima efectiva y el momento de rotación.
Estas pesas generalmente, se colocan en la manivela y en algunas unidades sobre la viga principal, en el extremo opuesto del cabezote.Prensa estopa: Consiste en una cámara cilíndrica que contienen los elementos de empaque que se ajustan a la barra pulida permitiendo sellar el espacio existente entre la barra pulida y la tubería de producción, para evitar el derrame de crudo producido. Es importante señalar que una de las principales condiciones a considerar para mantener la integridad del empaque es mantener el elevador bien centrado sobre el pozo.
Figura 3. Prensa estopa
Barra pulida: Es una tubería fabricada de material resistente, generalmente se encuentran de
diámetros de 11/4 y 1 ½ pulgadas y longitud de 15 y 22 pies, encargándose de soportar el peso de la sarta de cabillas, de la bomba y del fluido dentro de la tubería.Tipos de prensa estopa: Tipo regular: Se emplea en pozos de muy baja presión. Su uso tiende a descontinuar, ya que algunas veces se requiere desahogar o “matar” el pozo para poder cambiar los empaques. Tipo ram: Es el de uso más generalizado. Esta provisto de un sistema de seguridad que permite cambiar las empacaduras sin necesidad de desahogar o “matar” el pozo, ya que al cerrar el sistema (girando los “rams” media vuelta a la izquierda) se sella por debajo de la empacadura el espacio existente entre la barra pulida y la tubería de producción.Unidad de bombeo: Es una unidad integrada cuyo objetivo es cambiar el movimiento
angular del eje del motor a reciproco vertical, a la velocidad apropiada con el propósito de accionar la sarta de cabillas y esta a la bomba de subsuelo, mediante la acción de correas y engranajes se logra reducir las velocidades de rotación y el movimiento rotatorio resultante se trasforma en uno reciprocante, a través de la manivela, la biela y el propio balancín.Cruceta: Es una pieza de cuatro vías con conexiones de líneas de tubería de 4”, sirve para ensamblar las conexiones en superficie.
Primera Válvula de 4” del brazo:Se Utiliza para bloquear la comunicación de la estación al pozo.
Segunda Válvula de 4” del brazo: Se utiliza para bloquear la presión entre la estación y el pozo.
Válvula Toma muestra: Es una válvula de ½” de diámetro que sirve para tomar muestras de crudo y la presión de cabezal (THP, siglas en ingles para tubing head pressure), mientras el pozo bombea.
Válvula del Revestidor:
Utilizada para desahogar la presión en el revestidor y tomar registros.
Válvula de 2” del Sonolog: Válvula instalada en la parte inferior que tiene como objetivo permitir el paso de la onda sonora que se propaga por el espacio anular revestidor/tubería de producción hasta detectar el nivel de fluido.Válvula de 2” del mechero: Está instalada en la válvula de 2” del casing en el cabezal del pozo, tiene como finalidad servir de vía de comunicación al fluido que viene del casing y va hacia la atmósfera.
Brida superior del cabezal:
Se utiliza para sellar el espacio anular, soporta el peso de la tubería de producción y permite las conexiones de superficie.
Líneas de flujo: Es una línea que se utiliza para transportar el crudo desde la superficie hasta la estación recolectora.Descripción De Los Equipos De Subsuelo: Los equipos de subsuelo son los que constituyen la parte fundamental de todo el sistema de bombeo. La Asociación Internacional de Petróleo (API) ha certificado las cabillas, las tuberías de producción y la bomba de subsuelo como parte de estos equipos.Tubería de producción: Es una serie de tubos que se usa para trasportar el fluido y, al mismo tiempo, sirve de guía a la sarta de cabilla que acciona la bomba. La tubería de producción tiene por objeto conducir el fluido que se está bombeando desde el fondo del pozo hasta la superficie. En cuanto a la resistencia, generalmente la tubería de producción es menos crítica debido a que las presiones del pozo se han reducido considerablemente para el momento en que el pozo es condicionado para bombear. Los tipos de tuberías más empleados para este tipo de completación (BM) son las EUE y la Hydrill.Ancla de tubería: Es la encargada de controlar los movimientos de la tubería, elimina los
esfuerzos durante la acción de bombeo, mantiene la tubería en una posición constante y reduce la fricción entre las cabillas y la tubería. Normalmente se utiliza en pozos de alta profundidad. Se instala en la tubería de producción, siendo éste
el que absorbe la carga de la tubería. Las guías de cabillas son acopladas sobre las cabillas a diferentes profundidades, dependiendo de la curvatura y de las ocurrencias anteriores de un elevado desgaste de tubería.Sarta de cabilla: Es el elemento de conexión entre la unidad de bombeo, instalada en la superficie y la bomba de subsuelo. Mediante esta se trasmite el movimiento reciproco a la bomba para el deslizamiento del fluido, generalmente son fabricadas en acero y por lo tanto, poseen propiedades de elasticidad, aunque existen cabillas de fibra de vidrio y las continuas, cada una de ellas diseñadas para diferentes diámetros y longitud. Las principales funciones de las mismas en el sistema de bombeo mecánico son: transferir energía, soportar las cargas y accionar la bomba de subsuelo.Cabillas API o convencionales: Existen tres tipos de cabillas API de acuerdo al material de su fabricante C., D, K. Las longitudes de las cabillas pueden ser de 25 o 30 pies, utilizando niples de cabillas (tramos de cabillas de menor longitud), en los casos que ameriten para obtener la profundidad de asentamiento de la bomba. En pozos productores de crudo pesado; donde se crea una especie de colchón que aumenta el efecto de flotación de las cabillas durante su carrera descendiente, dificultando el desplazamiento del pistón dentro del barril de la bomba 0, con una consecuente disminución de la eficiencia volumétrica de la bomba, es ventajoso utilizar barra de peso en la sarta de cabillas, ya que
facilita el desplazamiento de crudo viscoso al mantener tensión en la sarta de cabillas.
FFigura 4. Clases de cabilla APICabillas no API o continuas: Son aquellas cabillas que no cumplen con las normas API, ellas son; Electra, continuas, fibra de vidrio dentro de las cuales las más usadas son las cabillas continuas, su elongación es 3.8 veces mayor que las cabillas de acero para la igual carga y diámetro.Bomba de subsuelo:
Es un equipo de desplazamiento positivo desde el fondo hasta la superficie, que funciona mediante presiones diferenciales del sistema sobre sus componentes; razón por la cual, también es conocida como bomba de fuerza. Los componentes básicos de la bomba de subsuelo son simples, pero construidos con gran precisión para asegurar el intercambio de presión y volumen a través de sus válvulas. Los principales componentes son: el barril o camisa, pistón o émbolo, 2 o 3 válvulas con sus asientos y jaulas o retenedores de válvulas. Partes de una bomba de subsuelo: Funcionamiento de la bomba de subsuelo: Para facilitar el estudio del funcionamiento de la bomba de subsuelo, se supone el ciclo de bombeo lentamente haciendo énfasis en los cambios de estado de los componentes debido al movimiento del balancín y las presiones actuantes: La unidad de bombeo en su movimiento tiene dos puntos muy bien definidos: muerto superior y muerto inferior. Cuando el balancín ésta en el punto muerto inferior, las válvulas fija y viajera
están cerradas. Al comenzar la carrera ascendente, la presión de fondo y el efecto de succión del pistón permite la apertura de la válvula fija; por lo tanto, el fluido pasa del pozo hacia el interior de la bomba. Al mismo tiempo la columna de fluido ejerce una presión sobre la válvula viajera y permanece cerrada durante la carrera ascendente. El fluido llenando la bomba hasta llegar al punto muerto superior. La válvula fija cierra y comienza la carrera descendente. El pistón se mueve hacia abajo y produce un efecto de compresión; al chocar con el fluido, la presión interna abre la válvula viajera. El pistón continúa su viaje descendente, mientras el fluido es transferido a la tubería y se repite el ciclo de bombeo.
Tipos de bombas de subsuelo: El Instituto Americano de Petróleo (API) ha clasificado las bombas de subsuelo fundamentalmente en dos tipos de bombas de tubería (T) y de cabillas o inserción (R). Ambas consisten como dijimos anteriormente en unidades metálicas con sistema pistón / barril y bolas /asientosFigura 5. Equipos de Superficie y SubsueloVentajas del Bombeo Mecánico • El diseño es poco complejo. • El sistema es eficiente, simple y fácil de operar por el personal de campo.
• Es aplicado en crudo pesado y altamente viscoso. • Puede utilizar combustible o electricidad como fuente de energía. • El equipo puede operar a temperatura elevadas. • Permite variar la velocidad de embolada y longitud de carrera para el control
de la taza de producción. • Puede cambiarse fácilmente la tasa de producción cambiando la velocidad de bombeo o la longitud de la carrera. • Puede disminuir la presión de entrada de la bomba para maximizar la producción. • Pueden intercambiarse fácilmente las unidades de superficie. • Puede usar controladores de bombeo remoto con un sistema controlador de bombeo. • Puede usar modernos análisis dinamométricos de computadora para optimizar el sistema.Desventajas y Limitaciones del Bombeo Mecánico • La efectividad del sistema puede verse afectada severamente por la presencia del gas. • La presencia de arenas ocasionan el desgaste severo del equipo. • Requiere altos costos de mantenimiento. • Posee profundidades limitadas. • El equipo es pesado y ocupa mucho espacio. • La taza de producción declinan rápidamente. • Es problemática en pozos pesados. • No puede manejar producción excesiva de arena. • No es oportuno en áreas urbanas.Tipos de unidades de bombeo, nomenclatura:Balancines tipo API Son diseñados basados en especificaciones API, operan con movimientos armónicos simples que realiza una viga viajera activada por la caja de engranajes, conectada a un motor por medios de correas, estos balancines pueden clasificarse de acuerdo a su geometría y contrapeso de las unidades en:Convencional Es la unidad más conocida y popular de todos los campos petroleros, por ventajas económicas, fácil operación y mantenimiento.
El movimiento rotatorio del motor es trasmitido por medios de correas, a la caja de trasmisión la cual reduce la velocidad a través de un sistema de engranajes. Este movimiento más lento es comunicado a la viga viajera mediante conexión biela / manivela y convertidor alternativo vertical que se refleja en la barra pulida.Unitorque La unidad unitorque (Mark II), es un diseño que parte del modelo convencional, se caracteriza por ser capaz de soportar más fluido sin necesidad de sobre cargar el equipo, aunque es más costoso manufactura. Su estructura requiere mayor contra-balance. El balanceo de esta unidad se hace en la manivela y su requerimiento adicional es para contrarrestar el balance estructural originado por su geometría de fabricación.Balanceada por aire Se caracteriza por utilizar un cilindro con aire comprimido en lugar de usar pesas de hierro, su costo por trasporte e instalación es mas económica que las convencionales por lo cual puede ser usada costa afuera o cuando es necesario mover con frecuencia la unidad, el mantenimiento del cilindro de aire, pistón compresor y controles de neumáticos, lo hacen ser la unidad más costosa en cuanto a operaciones, pero son más resistentes a cargas que las convencionales.Aplicaciones del Bombeo Mecánico En Venezuela y El Mundo. En Venezuela para diciembre 2000 de los 15422 pozos activos, aproximadamente 6500 producían por el Bombeo Mecánico (BM), mas aun, hasta el presente es el único método capaz de manejar
la producción de los pozos de inyección a vapor. En Cabimas estado Zulia; los cuales producen por Bombeo Mecánico Como sistema de levantamiento artificial en el año 2008 se estudiaron 30 pozos, también se aplico en el 2000 y 2006; así mismo para el año 1997 se uso en Lagunillas el bombeo mecánico en la empresa MARAVEN S.A. En el estado Monagas se uso el Bombeo Mecánico (BM) en el yacimiento CARITO ubicado en el norte e Monagas con un valor de presión no manejado en el mundo. Este levantamiento artificial es el más popular y usado en la industria petrolera a nivel mundial, aproximadamente el 95% de todos los pozos de los EE.UU. esta bajo las influencias de este mecanismo. En México en el estado de Veracruz se aplica el Bombeo Mecánico bajo la concesión de la transnacional SCHLUMBERGER.
El 80% de los pozos de extracción artificial en la Argentina utilizan este medio. El costo promedio de este equipo asciende a U$S 70.000 aproximadamente. Es considerado como uno de los medios de extracción artificial más usados.
Conclusión Actualmente el petróleo es considerado como la mayor fuente de energía en el mundo, siendo un factor clave en el continuo progreso de los países. Sus bases se fundamentan en la planificación futura de tal modo que los gobiernos y la industria tengan un estimado de las cantidades de petróleo disponible para la producción y cantidades que se esperan estén disponibles dentro de un tiempo prudencial a través de desarrollo adicional
de los yacimientos, avances tecnológicos o exploración. Ahora bien, es importante hacer énfasis en la diversidad de métodos de levantamiento que existen con el objetivo de obtener un mayor recobro de la producción de hidrocarburos, sabiendo que cuando un pozo deja de producir por flujo natural, se requiere el uso de una fuente externa de energía para de este modo obtener un equilibrio entre la oferta y la demanda de energía. El uso de esta fuente tiene como objetivo el levantar los fluidos desde el fondo del pozo hasta el separador, comúnmente se denomina levantamiento artificial. El propósito de los métodos de levantamiento artificial es actuar de forma tal que genere la mayor afluencia de fluidos, sin que esto ocasione problemas de producción. De este modo, dentro de la diversidad de métodos de levantamiento artificial, se encuentra el Bombeo Mecánico (BM), cuya utilización se aproxima entre un 80 y 90%, siendo uno de los métodos más antiguos y utilizado a nivel mundial en la industria petrolera, su aplicación se estima en pozos cuya profundidad va desde 2.400 a 2.500 m. Su funcionamiento consiste en una bomba que desciende dentro de la tubería de producción, la cual es accionada por medio de unas varillas que transmiten un movimiento desde el aparato de bombeo que consta de un balancín. La principal dificultad que presenta la implementación de este método es el hecho de que no puede ser utilizado a grandes profundidades debido a las amplias extensiones de varillas
que deberían usarse. Unas de las ventajas que caracterizan a este método es que es de fácil manejo, es decir, su operación y servicio es eficiente, simple y fácil de operar por personal de campo al igual que puede ser utilizado para bombear crudos viscosos y de altas
temperaturas. Entre sus equipos se pueden mencionar los de superficie encargado de transmitir la energía desde la superficie hasta las profundidades del pozo tales como el motor, la caja de engranaje, la manivela, el contra peso, la prensa estopa y por último la barra pulida. Y una segunda clasificación de los equipos del bombeo mecánico está los de subsuelo entre ellos tenemos la tubería de producción, el ancla de tubería, y la sarta de cabilla.
Bibliografía • PARTIDAS, Héctor. “Bombeo Mecánico” (Optimización, Diagnostico y Operación). ESP Oil International Training Group • DOMINGO, Luis. “Diseño de Instalaciones de Levantamiento Artificial por Bombeo Mecánico” PDVSA
Consultas a la Web
• http://www.monografias.com/trabajos63/metodos-levantamiento-artificial/metodos-levantamiento-artificial2.shtml • http://www.monografias.com/trabajos11/pega/pega.shtml#mewto • http://www.monografias.com/trabajos16/bombeo-mecanico/bombeo-mecanico.shtml • http://blogpetrolero.blogspot.com/2009/06/bombeo-mecanico-diseno.html • http://industria-petrolera.blogspot.com/2008/01/mtodos-de-levantamiento-artificial_12.html • http://www.seed.slb.com/v2/FAQView.cfm?ID=886&Lang
http://www.buenastareas.com/ensayos/Bombeo-Mecanico/2659858.html
BOMBEO MECANICO
FUNDACION UNIVERSIDAD DE AMÉRICA
Facultad Ingenierías
Departamento de Ingeniería de Petróleos
Área Producción II
GENERALIDADES
El bombeo mecánico es un procedimiento de succión y transferencia casi continua
del petróleo hasta la superficie.
La unidad de superficie imparte el movimiento de sube y baja a la sarta de varillas
de succión que mueve el pistón de la bomba, colocada en la sarta de producción, a
cierta profundidad del fondo del pozo.
Este método consiste fundamentalmente en una bomba de subsuelo de acción
reciprocante, abastecida con energía suministrada a través de una sarta de varillas.
La energía proviene de un motor eléctrico o de combustión interna, la cual moviliza
una unidad de superficie mediante un sistema de engranajes y correas.
El Bombeo Mecánico Convencional tiene su principal aplicación en el ámbito
mundial en la producción de crudos pesados y extra pesados, aunque también se
usa en la producción de crudos medianos y livianos.
No se recomienda en pozos desviados y tampoco es recomendable cuando la
producción de sólidos y/o la relación gas – líquido sea muy alta, ya que afecta
considerablemente la eficiencia de la bomba.
COMPONENTES DE UN SISTEMA DE BOMBEO MECÁNICO
* Motor de la Unidad de Bombeo Mecánico
La función del motor de la Unidad de Bombo Mecánico es suministrar a la
instalación energía mecánica la cual eventualmente es transmitida a la bomba y
usada para levantar el fluido. El motor seleccionado para
una instalación debe tener suficiente potencia de salida para levantar el fluido a la
tasa deseada desde el nivel de fluido de trabajo en el pozo.
* Estructura del Balancín Petrolero
Este componente se encarga de soportar los componentes de superficie del
sistema de bombeo mecánico, también se encarga de transfiere energía para el
bombeo del pozo desde el motor hacia la parte superior de las varillas, haciendo
que este deba cambiar el movimiento rotatorio del motor a un movimiento
reciprocante.
* Caja reductora de velocidad
Este dispositivo permite cambiar por medio de engranajes la alta velocidad angular
entregada por el motor a un mayor torque suficiente para permitir el movimiento del
balancín (como en el campo de Unipetro ABC).
* Vastago pulido - Varillón pulido
La relación directa entre la sarta de varillas y el equipo de superficie es el varillon
pulido o vástago pulido. Los vástagos pulidos están disponibles en tres tamaños, el
tamaño para cualquier instalación depende del tamaño del tubing y del diámetro de
las varilla de succión en el tope de la sarta de varillas.
Otros componentes de superficie del Bombeo Mecánico
Cerca del final superior del varillon pulido esta una abrazadera del varillon el cual es
soportado por barra cargadora. La barra cargadora a su vez es soportada por
cables flexibles conocidos como riendas que pasan por encima del cabezal del
balancín (horse head) hasta el final del balancín (walking beam).
* Balancin Petrolero
El
balancín petrolero (walking beam) es soportado cerca del centro de gravedad por
una estructura llamada el poste maestro (Sampson Post); el movimiento es
transmitido al walking bem por la viela (Pitman) y este a su vez es movido por el
crack.
La distancia entre la unión de crack y la viela determina la longitud de la carrera del
varillon.
Funcion del Balancin Petrolero
La principal función es almacenar energía en al carrera descendente, y entregar
energía en la carrera ascendente.
Equipos de subsuelo
* Sarta de Varillas
Transmite energía desde el equipo de superficie hacia la bomba de subsuelo. Las
varillas soportan el peso del fluido además de su propio peso.
* Bomba de Subsuelo
Las funciones de la bomba son:
* Recibir el fluido desde la formación hacia dentro de la sarta de producción.
* Levantar el fluido hacia la superficie .
Componentes principales de la bomba de subsuelo
* Barril de trabajo
* Pistón
* Stading valve (válvula estacionaria)
* Traveling valve (válvula viajera)
Funcionamiento de una bomba de subsuelo
La válvula estacionaria permite que el petroleo entre al cilindro de la bomba. En la
carrera descendente de las varillas, la válvula fija se cierra y se abre la válvula
viajera para que el petróleo pase de la bomba a la tubería. En la carrera
ascendente, la válvula viajera se cierra para mover hacia la superficie el petróleo
que está en la tubería y la válvula viajera permite que entre petróleo a la
bomba. La repetición continua del movimiento ascendente y descendente mantiene
el flujo.
Carrera efectiva del pistón
El volumen de petróleo manejado durante cada stroke del pistón de la bomba no
depende de la longitud de la carrera del vástago pulido si o del movimiento relativo
del pistón en el working barrel.
Las carreras del pistón y del vástago pulido difieren debido a que las varillas y el
tubing se estiran, por el sobreviaje del pistón debido a la aceleración. La carga del
fluido es transmitida alternadamente puesto que la válvula estacionaria y la viajera
se abren y cierran durante el ciclo de bombeo originando deformaciones en las
varillas y tubing.
En la carrera descendente la válvula estacionaria está cerrada y la viajera abierta.
En la carrera ascendente la válvula viajera se cierra y la estacionaria se abre.
Cargas del vástago pulido
Cinco factores contribuyen a la carga neta del vástago pulido:
* Carga del fluido.
* Peso muerto de las varillas de succión.
* Aceleración de la carga de las varilla de succión.
* Fuerzas de flotación sobre las varillas de succión sumergidas en el fluido.
* Fuerzas de fricción.
Desplazamiento de la Bomba y Tasa de Producción del Sistema de Bombeo
Mecánico
Pozos con condiciones gaseosas o liquidas espumosas frecuentemente tendrían un
25% a 50% de eficiencia.
Pozos gaseosos con clara separación de gas de formación en el hueco tendrían de
50% a 70%.
Para pozos con buena separación en el hueco y amplia
sumergencia de la bomba, las eficiencias serian de 70 % a 80 % .
Para pozos con nivel alto de fluido y con no interferencia de gas, la eficiencia
volumétrica puede alcanzar hasta 100%.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL SISTEMA DE BOMBEO MECÁNICO DE
PETRÓLEO
* Ventajas del Sistema de Bombeo Mecánico de Petróleo
* Fácil de operar y de hacer mantenimiento
* Se puede cambiar fácilmente de rate de producción por cambio en la velocidad
de bombeo o stroke.
* Puede bombear el pozo a una muy baja presión de entrada para obtener la
máxima producción.
* Usualmente es la más eficiente forma de levantamiento artificial.
* Se puede fácilmente intercambiar de unidades de superficie.
* Se puede usar motores a gas como movedores primarios si la electricidad no
esta disponible.
* Se puede usar la bomba con el control apagado para minimizar la carga del
fluido, costos de electricidad y las fallas de varilla.
* Puede ser monitoreada remotamente con un sistema de control de supervisión
de bomba.
* Se puede usar computadoras modernas de análisis dinamométrico para la
optimización del sistema.
* Desventajas del Sistema de Bombeo Mecánico de Petróleo
* Es problemático en pozos con alta desviación.
* No puede ser usada en pozos off shore por los grandes equipos de superficie y
la limitada capacidad de producción es comparada con otros métodos.
* No puede funcionar con excesiva producción de arena.
* La eficiencia volumétrica
cae drásticamente cuando se tiene gas libre.
* El rate de producción cae con la profundidad comparado con otros métodos de
levantamiento artificial
* Es obstrusivo en áreas urbanas
TIPO DE EQUIPOS
UNIDAD CONVENCIONAL
El modelo convencional es el más antiguo y usado en la industria cuyos orígenes
se basan en los aparatos usados para perforar los pozos. La rotación de la
manivela puede ser en ambas direcciones. Los modelos de geometría avanzada
tienen dos variantes: el de balanceo neumático y el Unitorque.
* BALANCEO NEUMÁTICO
El de balanceo neumático usa la presión dentro de un cilindro para generar el
contrapeso requerido por la carga del pozo. Son generalmente más livianos que el
resto pero tienen la gran desventaja de que los compresores desaparecen muy
fácilmente lo cual ha limitado su uso a áreas vigiladas.
En algunos campos se han instalado cilindros de aire a alta presión (2000 lpc) que
se van recargando periódicamente. Requieren un mayor mantenimiento pero
eliminan el peligro de manipular piezas muy pesadas al balancearlos. La rotación
de la manivela puede ser en ambas direcciones.
* EL MARK II O UNITORQUE
Se introdujo a principio de los años 60 con su revolucionario diseño que requería
menos energía que uno convencional para levantar la misma carga de fluidos. Las
contrapesas están colocadas en una manivela de doble brazos separados y
opuestos a la manivela de los pines con un ángulo de desfase que oscila entre 19 y
28°. El Mark
II, debido al desfase angular, es más rápido en la carrera descendente lo que se
traduce en mayor aceleración y menores cargas mínimas en la barra pulida.
UNIDAD BALANCEADA POR AIRE
Desarrollada en 1920, a partir de una unidad convencional.
UNIDADES DE CARRERA EXTRA-LARGA
La unidad cuya carrera máxima sea superior a 216” se denomina de carrera extra-
larga y por lo general su velocidad está limitada a no más de 5 SPM.
En este grupo hay dos unidades con distintos mecanismos de contrapesas:
Rotaflex
* ROTAFLEX :
Básicamente el Rotaflex puede incluirse como una unidad Clase I ya que el pivote
se encuentra entre la carga del pozo y la generación de torque. La gran diferencia
está en que el brazo del torque es de solamente 18” y por tanto necesita menos
esfuerzo. El Rotaflex cumple casi a la perfección con la situacion ideal para bombeo
mecánico: carrera larga y baja velocidad. Esta combinación asegura un mejor
llenado de la bomba y cargas parásitas muy bajas (aceleración, fricción mecánica y
viscosa) y por eso, la carta de superficie de una instalación con Rotaflex es casi
parecida a la ideal.
* DYNAPUMP :
El Dynapump también puede ser catalogado como Clase I con la diferencia que el
sistema operativo es hidráulico. El DynaPump está constituido de dos componentes
básicos:
•La Unidad Motriz y
•La Unidad de Bombeo.
La Unidad Motriz es el centro de control, el cual provee la capacidad de convertir la
energía eléctrica en energía hidráulica
y de controlar la carrera de la bomba por medio de computadoras, según sea
necesario, para proveer una óptima eficiencia de bombeo.
La Unidad de Bombeo es un elevador de carrera larga, activado hidráulicamente,
que se conecta a la barra pulida.
DISEÑO Y EJEMPLO
Desarrollo del Método API RP-11L
1. Recolección de datos, éstos pueden ser de una instalación existente o de datos
calculados.
2. Calculo de los parámetros adimensionales independientes
3. Utilizando las gráficas de diseño API, obtener los parámetros adimensionales
dependientes
4. A partir de los parámetros adimensionales dependientes, se determina los
parámetros operacionales del sistema
El método de diseño es descrito con detalles en el boletín RP 11L, el cual contiene
un ejemplo completo, donde se explica cómo efectuar los cálculos de diseño. Un
ejemplo más simple, se describe a continuación, utilizando el procedimiento y
gráficas de dicho boletín.
Datos:
* Unidad de bombeo: convencional
* Longitud de carrera en superficie: 100 pulgs.
* Combinación de cabillas: 7/8” x 3/4”
* Profundidad de la bomba: 6000 pies
* Diámetro del pistón: 1,25 pulgs.
* Velocidad de bombeo: 11 gpm
* Gravedad específica del fluido: 0,8
* Tubería de producción: anclada
Calcular las cargas, esfuerzos, potencia, contrabalanceo requerido y el torque para
un pozo con éstas características de bombeo.
Solución:
a) Para una bomba con pistón de 1,25 pulgs. De diámetro y
una combinación de cabillas de 7/8” x 3/4”, el método API sugiere la siguiente
distribución por tamaño de cabillas:
b) El peso de las cabillas en el aire (Wr) es igual a 1.814 lbs/pie (este dato también
se encuentra tabulado en el boletín). Entonces, el peso total de la sarta (W) será:
Como la sarta de cabillas está sumergida en un fluido con gravedad específica de
0,8, su peso será menor, debido a la flotabilidad.El peso total de la sarta de cabillas
en flotación (Wrf) sería:
Donde:
Wrf= Peso total cabillas en flotación, Lbs.
W= Peso total cabillas en el aire, Lbs.
G= Gravedad específica del fluido, adimensional
Entonces,
c) La carga de fluido sobre la bomba (Fo), depende de la gravedad específica del
fluido (G) propiamente dicho, la profundidad de levantamiento (H) y el diámetro del
pistón (D). Así que,
La información suministrada indica que la bomba está instalada en el fondo; por lo
tanto, si el pozo tiene un nivel de fluido alto, el levantamiento neto (H) será menor
de 6000 pies.
d) El cálculo del estiramiento de cabillas adimensional, (Fo/SKr), es una de las
relaciones claves para determinar una carta dinagráfica parecida. La constante
elástica de la sarta de cabillas (Er) es un valor tabulado en el reporte. Esto es, Er =
0,812 x 10–6 pulgs/Lbs-pie
Las propiedades de estiramiento total de la sarta de cabillas, están relacionadas
con su constante Kr, cuyo recíproco es:
Esto significa que los 6.000 pies de cabillas se estirarán 4,87
x 10-3 pulgs por cada libra aplicada sobre ella. Ahora podemos calcular la relación
adimensional de estiramiento:
Esto quiere decir, que los 6000 pies de cabillas se estirarán alrededor del 12,5% de
la carrera de superficie, cuando levanta 2550 Lbs de carga de fluido. Entonces, la
carrera del pistón (SP) será:
SP = longitud de carrera - estiramiento
SP = 100 – 12,5 = 87,5 pulg.
e) La otra relación importante es la velocidad de bombeo adimensional (N/No').
Este factor es el coeficiente entre la velocidad de bombeo y la frecuencia natural de
las cabillas. Esta última, es la frecuencia mediante la cual, la sarta de cabillas
vibrará sin fricción, y si estuviera fija en tope y libre en el fondo. Aplicando la
siguiente ecuación
El valor 1.077 es el factor de corrección de frecuencia (Fc) obtenido de la tabla 2-1,
columna 5, el cual depende del diseño de cabillas. Es importante destacar que, la
frecuencia natural de una sarta combinada es mayor que una de un solo diámetro
de igual longitud; es decir, Fc es mayor que uno (1) cuando se utiliza combinación
de diámetros de cabillas. Para el ejemplo, significa que, la sarta utilizada vibrará
naturalmente (si no existe fricción) a razón de 44 ciclos/minuto si está fija en el tope
y libre en el fondo. Igualmente la velocidad de bombeo adimensional, para la sarta
combinada 7/8” x 3/4”, sería:
La relación de bombeo (N/No') significa que la velocidad de 11 gpm es el 25 % de
la frecuencia natural de la sarta combinada
de 44 cpm. Ambas relaciones de (N/No') son necesarias como información al
computador para sus correlaciones.
f) En la figura 2.3 se muestra una gráfica que permite obtener una relación
adimensional (F1/SKr), para calcular la carga máxima en la barra pulida, utilizando
los factores adimensionales base conocidos; N/No' = 0,269 y Fo/Skr = 0,125.
De dicha figura, obtenemos F1/SKr = 0,31. Entonces,
Lbs.
De acuerdo a la figura 2.3, se obtiene la siguiente relación, para obtener carga
máxima en la barra pulida (PPRL):
Esto significa que la máxima carga sobre la estructura o viga de la unidad será
16096 Lbs, y esto determina las especificaciones de carga de la unidad de bombeo.
La selección, bien podría ser, un balancín con una capacidad estructural de 25,3
MLbs y trabajaría en 63,6 %. Pero, en ningún caso, se debería utilizar uno con
capacidad 14.3 MLbs, porque estaría sobrecargado.
g) De la figura 2.4, se obtiene la relación adimensional (F2/SKr) = 0,151, utilizando
los mismos factores base de velocidad (N/No') = 0,269 y estiramiento de cabillas
(Fo/SKr) = 0,125.
La importancia del cálculo de ésta carga mínima es la siguiente:
* Si la carga es negativa, se requiere unas consideraciones diferentes de diseño;
por ejemplo, una velocidad de bombeo más baja. Esto se explica, porque las
cabillas no bajarían lo suficientemente rápido en las carreras descendente; por lo
tanto, produciría un fuerte golpe en el sistema elevador/espaciador, lo cual
se traduce en daños sobre el equipo mecánico. Esto es conocido como “problemas
de seno”. Este golpe puede ser imperceptible pero afectará la eficiencia de
bombeo.
* El rango entre las cargas máximas y mínimas en la barra pulida, gobiernan los
límites de esfuerzos impuestos sobre la sarta de cabillas, y son factores claves en
la fatiga y vida útil de la misma.
h) El torque máximo en la caja de engranajes, es otro parámetro importante en la
selección de la unidad de bombeo. La figura 2.5 muestra una gráfica para calcular
una relación adimensional de torque (2T/S2 Kr), usando los valores, también
adimensionales, de velocidad y estiramiento de cabillas, mencionados en los pasos
anteriores.
Originalmente, cuando el computador fue utilizado para generar cartas dinagráficas
calculadas, el peso específico de las cabillas en flotación (Wrf) fue estimado y
graficado para valores de (Wrf/SKr) = 0,3. Si el fluido del pozo bajo análisis es
diferente a ésta relación, es necesario hacer una corrección al torque calculado.
Para este ejemplo, sería:
Como (Wrf/SKr) es diferente a 0,3 se utiliza la figura 2.6 para realizar la corrección
respectiva al torque calculado.
Utilizando los factores adimensionales base de velocidad N/No' = 0,25 (No usar
No/No' = 0,269) y de 32 % por cada valor de 0,1 en Wrf/SKr por encima de 0,3.
Entonces, el valor de ajuste (Ta) al torque calculado es:
Esto significa que una caja de engranajes con capacidad de 228 MLbspulgs estaría
sobrecargada
bajo estas condiciones; en cambio, una de 320 MLbs-pulgs no lo estaría y
trabajaría en un 86 % de su capacidad máxima.
i) La cantidad de peso necesario para el contrabalance de la unidad de bombeo,
también debe ser considerado en el diseño. El método API, utiliza la siguiente
ecuación para determinar el contrabalance efectivo (CBE):
En principio, 11707 Lbs de contrabalance efectivo en la barra pulida debe balancear
la unidad, de tal manera que, el torque máximo en la carrera ascendente sea igual
al de la carrera descendente. Este valor de contrabalance es equivalente a 5853,5
Lbs-pulgs.
j) La potencia requerida para mover la carga en la barra pulida (PRHP) se obtiene
a través de la siguiente ecuación:
La relación adimensional (F3/S Kr) se obtiene de la figura 2.7, utilizando los valores
adimensionales fundamentales de velocidad (N/No' = 0,269) y de estiramiento de
cabillas (Fo/S Kr = 0,125).
Esto indica que la potencia necesaria para mover las cargas del pozo, soportas por
la barra pulida, es de 10,8 HP. Pero, el motor debe tener una capacidad o potencia
mayor de 10,8 HP, debido a las cargas cíclicas del motor, pérdidas mecánicas en la
caja de engranajes y estructura de la unidad de bombeo. Probablemente, un motor
con una potencia doble a la calculadora será el adecuado.
k) La carrera del pistón de la bomba de subsuelo, gobierna la tasa de producción,
conjuntamente con la velocidad de bombeo, tamaño de la bomba y capacidad
misma
de producción del pozo. La relación adimensional de longitud de carrera (Sp/S) se
obtiene de la figura 2.8, con los valores adimensionales base de velocidad N/No' =
0,25 (No N/No' = 0,269) y de estiramiento de cabillas Fo/S Kr = 0,125.
Obteniéndose el valor de Sp/S = 1,01
El valor obtenido de SP / S = 1,01 significa que la carrera efectiva del pistón en el
fondo (Sp) es 1 % mayor que la superficie (S). Es decir,
Sp = S x 1,01 = 100 x 1,01 = 101 pulgs.
Como la tubería de producción está anclada, el estiramiento de ésta no tiene efecto
sobre la carrera efectiva del pistón.
El desplazamiento de la bomba es calculado, utilizando la siguiente ecuación, como
sigue:
Esto significa que la bomba tiene la capacidad de levantar 202,4 B7D (Eficiencia
100 %), pero no quiere decir que esta sea la producción real del pozo. El efecto de
escurrimiento mecánico, encogimiento asociado del petróleo y llenado de la bomba,
deben ser considerado en la eficiencia volumétrica.
Los cálculos que involucra el método API no son complicados, pero se consume
mucho tiempo en su utilización. En tal sentido, se programaron varios casos,
parecidos al efectuado, utilizando el computador y se generaron alrededor de 60 mil
casos predictivos, con una gran variedad de combinaciones de equipos,
profundidades y tasas de producción. Esta información está tabulada en el boletín
API 11 L3, éste compendio hace el diseño de una instalación de bombeo mecánico,
mucho más fácil y elimina el tedioso tiemp
http://www.buenastareas.com/ensayos/Bombeo-Mecanico/4040873.html
LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR BOMBEO MECÁNICO (BM)
LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL POR BOMBEO MECANICO ( BM ).
El bombeo mecánico es el método más usado en el mundo (80-90%). Consiste una bomba de subsuelo de acción reciprocante, que es abastecida con energía producida a través de una sarta de cabillas. La energía es suministrada por un
motor eléctrico o de combustión interna colocado en la superficie.
Aplicación de BM.
Tiene su mayor aplicación mundial en la producción de crudos pesados y extrapesados, aunque también se utiliza en la producción de crudos medianos y livianos.
Principio de Funcionamiento.
La función principal de la unidad de bombeo mecánico es proporcionar el movimiento reciprocante apropiado, con el propósito de accionar la sarta de cabillas y estas, la bomba de subsuelo. La unidad de bombeo, en su movimiento, tiene dos puntos muy bien definidos: muerto superior y muerto inferior.
La bomba se baja dentro de la tubería de producción y se asienta en el fondo con el uso de empacaduras. La bomba es accionada por medio de las varillas que le transmiten el movimiento desde el aparato de bombeo (éste consta de un balancín al cual se le transmite el movimiento de vaivén por medio de la biela y la manivela, éstas se accionan a través de una caja reductora movida por un motor).
El balancín de producción imparte un movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de succión que mueve el pistón de la bomba, colocada
en la sarta de producción o de educción, a cierta profundidad del fondo del pozo.
La válvula fija permite que el petróleo entre al cilindro de la bomba. Por un lado en la carrera descendente de las varillas, la válvula fija se cierra y se abre la válvula viajera para que el petróleo pase de la bomba a la tubería de educción. Por el otro, en la carrera ascendente, la válvula viajera se cierra para mover hacia la superficie el petróleo que está en la tubería y la válvula fija permite que entre petróleo a la bomba. La repetición continua del movimiento ascendente y descendente mantiene el flujo hacia la superficie.
Rango de aplicación del bombeo mecánico.
- Este método de levantamiento se encuentra entre 20 y 2000 (BPPD).
- Se pueden aplicar a una profundidad no mayor a 9000 pies.
- No se puede utilizar en pozos desviados.
- No debe existir presencia de arenas.
- Solo se utiliza en pozos unidireccionales.
- Se utiliza en pozos con temperaturas no mayores a 500 °F.
COMPONENTES DEL SISTEMA BM
Equipo de Superficie.
La unidad de superficie de un equipo de bombeo mecánico tiene por objeto transmitir la energía desde la superficie hasta la profundidad de asentamiento de la bomba de subsuelo con la finalidad de elevar los fluidos desde el fondo hasta la superficie. Estas unidades pueden ser de tipo balancín
o hidráulicas.
➢ Motor de Unidad.
Es el encargado de suministrar la energía necesaria a la unidad de bombeo para levantar los fluidos del pozo. Estos motores pueden ser de combustión interna o eléctrico.
Los motores de combustión interna pueden ser de baja o alta velocidad; los de baja velocidad operan entre 200 y 600 rpm y poseen un cilindro, los de alta velocidad funcionan entre 800 y 1400 rpm.
En la actualidad el tipo de motor más utilizado en la industria petrolera es el motor eléctrico, este posee también una velocidad constante (baja velocidad ) y una potencia que varía entre 5 y 100 hp, el motor de velocidad variable (alta velocidad) su potencia varía entre los 10 y 200 hp este ultimo utilizado para alto deslizamiento.
➢ Manivela.
Es la responsable de trasmitir el movimiento de la caja de engranaje o transmisión a la biela del balancín, que está unida a ellos por pines se están sujetas al eje de baja velocidad de la caja de engranajes y cada una de ellas tienen un número igual de orificios, los cuales representan una determinada carrera del balancín, en ellos se colocan los pines de sujeción de las bielas. El cambio de pines de un hueco a otro se llama cambio de tiro.
➢ Pesas o contra peso
Se utiliza para balancear las fuerzas desiguales que se originan sobre el motor
durante a las carreras ascendente y descendente del balancín a fin de reducir la potencia máxima efectiva y el momento
de rotación. Estas pesas generalmente, se colocan en la manivela y en algunas unidades sobre la viga principal, en el extremo opuesto el cabezote.
➢ Unidad de Bombeo (Balancín)
Es una máquina integrada, cuyo objetivo es de convertir el movimiento angular del eje de un motor o reciproco vertical, a una velocidad apropiada con la finalidad de accionar la sarta de cabillas y la bomba de subsuelo.
Para la selección de un balancín, se debe tener los siguientes criterios de acuerdo a la productividad y profundidad que puede tener un pozo:
1. Productividad
a) Los equipos deben ser capaces de manejar la producción disponible.
b) Los equipos de superficie deben soportar las cargas originadas por los fluidos y equipos de bombeo de pozo.
c) Factibilidad de disponer de las condiciones de bombeo en superficie adecuada.
2. Profundidad
a) La profundidad del pozo es un factor determinante de los esfuerzos de tensión, de elongación y del peso.
b) Afecta las cargas originadas por los equipos de producción del pozo.
c) Grandes profundidades necesitan el empleo de bombas de subsuelo de largos recorridos.
La disponibilidad de los balancines va a depender fundamentalmente sobre el diseño de los mismos. Los balancines sub-diseñados, limitan las condiciones del equipo de producción y en consecuencia la tasa de producción del pozo. Los balancines sobre-diseñados, poseen capacidad, carga, torque y carrera
están muy por encima de lo requerido y pueden resultar muchas veces antieconómicos.
➢ Barra pulida
Tubería fabricada de material resistente, generalmente se encuentran de diámetros de 11/4 y 1 ½ pulgadas y longitud de 15 y 22 pies. Se encarga de soportar el peso de la sarta de cabillas, de la bomba y del fluido dentro de la tubería.
➢ Prensa estopa
Consiste en una cámara cilíndrica que contienen los elementos de empaque que se ajustan a la barra pulida permitiendo sellar el espacio existente entre la barra pulida y la tubería de producción, para evitar el derrame de crudo producido.
Equipo de Subsuelo
El equipo de subsuelo es el que constituye la parte fundamental de todo el sistema de bombeo. La API ha certificado las cabillas, las tuberías de producción y bomba de subsuelo.
➢ Tubería de Producción.
La tubería de producción tiene por objeto conducir el fluido que se está bombeando desde el fondo del pozo hasta la superficie. En cuanto a la resistencia, generalmente la tubería de producción es menos crítica debido a que las presiones del pozo se han reducido considerablemente para el momento en que el pozo es condicionado para bombear.
➢ Cabillas o Varillas de Succión.
La sarta de cabillas es el enlace entre la unidad de bombeo instalada en superficie y la bomba de subsuelo. Las principales funciones de las mismas en el sistema de bombeo mecánico son: transferir
energía, soportar las cargas y accionar la bomba de subsuelo. Las principales características de las cabillas son:
a) Se fabrican en longitudes de 25 pies, aunque también pueden manufacturarse de 30 pies.
b) Se dispone de longitudes de 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 y 12 pies denominados por lo general “niples de cabilla” que se utilizan para complementar una longitud determinada y para mover la localización de los cuellos de cabillas, a fin de distribuir el desgaste de la tubería de producción.
c) Se fabrican en diámetros de 5/8, 3/4, 7/8, 1, 1-1/8 de pulgadas.
De acuerdo a las especificaciones de la API, las cabillas de acero sólido es del
tipo de cabillas más utilizado y ha sido estandarizada por la API, sus extremos son forjados para acomodar las roscas, un diseño que desde 1926 no ha cambiado hasta la fecha. Todos los efectos negativos inciden en la vida útil de las uniones de las cabillas de succión, y hacen que el 99% de los rompimientos por fatiga en los pines de la cabilla, lo cual es ocasionado por un incorrecto enrosque de la misma. Entre las principales fallas podemos encontrar: tensión, fatiga y pandeo. En la producción de crudos pesados por bombeo mecánico en pozos direccionales y algunos pozos verticales, se presenta este tipo de problema (pandeo), la corta duración de los cuellos y la tubería debido al movimiento reciproco-vertical o reciprocante (exclusivo en el bombeo mecánico) del cuello en contacto con la tubería causando
un desgaste o ruptura de ambas. Para el pandeo (Buckling de cabillas) se deben colocar de 1 o 2 centralizadores por cabilla según sea la severidad. Hay cabillas que tienen centralizadores permanentes.
➢ Anclas de Tubería.
Este tipo está diseñado para ser utilizados en pozos con el propósito de eliminar el estiramiento y compresión de la tubería de producción, lo cual roza la sarta de cabillas y ocasiona el desgaste de ambos. Normalmente se utiliza en pozos de alta profundidad. Se instala en la tubería de producción, siendo éste el que absorbe la carga de la tubería. Las guías de cabillas son acopladas sobre las cabillas a diferentes profundidades, dependiendo de la curvatura y de las ocurrencias anteriores de un elevado desgaste de tubería.
➢ Bomba de Subsuelo.
Es un equipo de desplazamiento positivo (reciprocante), la cual es accionada por la sarta de cabillas desde la superficie. Los componentes básicos de la bomba de subsuelo son simples, pero construidos con gran precisión para asegurar el intercambio de presión y volumen a través de sus válvulas. Los principales componentes son: el barril o camisa, pistón o émbolo, 2 o 3 válvulas con sus asientos y jaulas o retenedores de válvulas.
Componentes de la bomba de subsuelo:
1. Barril o cilindro de la bomba: Es una pieza cilíndrica pulida en la cual se almacena el fluido
2. El embolo o pistón: Es el elemento movible dentro de la bomba. Su diámetro determina la capacidad
de desplazamiento y su resistencia es menor que el que la del cilindro.
3. La válvula viajera: Está regulada por las diferencias de fuerzas sobre ella y por debajo de ella.
4. La válvula fija de tipo bola y asiento: Esta facilita la entrada del fluido desde el pozo hasta el barril de la bomba.
5. Anclaje o zapata: Es la combinación de las partes reunidas inferiormente para obtener el anclaje de la bomba y efectuar un sello hermético.
VENTAJAS Y LÍMITES DEL BOMBEO MECÁNICO.
Ventajas.
• Confiabilidad y bajo mantenimiento. • Alto conocimiento en todas las aplicaciones (Crudos pesados y livianos). • Facilidad para ajustar la tasa en superficie. • Permite alcanzar un alto grado de depleción. • Varias alternativas para la fuente de poder (motor diesel o eléctrico). • Operación, análisis sencillos y fácil reparación técnica.
• Tolera altas temperaturas. • Facilidad para el intercambio de unidades entre pozos. • Aplicable a huecos estrechos y completamiento múltiples. • Permite el levantamiento de crudos con viscosidades relativamente altas. • Fácil aplicación de tratamientos contra la corrosión y la formación de escamas. • Disponibilidad de diferentes tamaños de unidades.
Limitaciones.
• La efectividad del sistema puede verse afectada severamente por la presencia del gas.• La presencia de arenas ocasionan el desgaste severo del equipo.• Posee profundidades limitadas.•
El equipo es pesado y ocupa mucho espacio.• La taza de producción declinan rápidamente.
TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO
Las unidades de bombeo mecánico se clasifican según su geometría en tres tipos principales:
• Unidades convencionales: las cuales tienen el apoyo en el punto medio del balancín. • Unidades neumáticas, cuyo punto de apoyo se ubica en el extremo delantero del balancín. • Unidades MARK II, que tienen el apoyo en el extremo trasero del balancín.
Unidades Convencionales:
Las unidades convencionales basan su geometría en un sistema de palanca CLASE I, es decir con punto de apoyo en el medio de la viga balancín y emplea manivelas.
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Unidades neumáticas
Estas unidades de bombeo utilizan un cilindro con aire comprimido en lugar de pesas de hierro. Esta cualidad permite mejor transporte de la unidad y por ser un 40% más livianos que las convencionales, se reducen los costos de transporte e instalación. Sin embargo, los costos de operación son altos debido al mantenimiento del sistema de balanceo (cilindro de aire, pistón, compresor y controles neumáticos).
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Unidades de Bombeo Mark II
La unidad unitorque Mark II, es una variante del diseño convencional donde cambia la posición de los brazos y el poste maestro para obtener un sistema unitorsional, con el fin de reducir el torque en la caja de engranajes. Esta, generalmente, es capaz de soportar
más fluido sin sobrecargar el equipo en comparación con la unidad convencional o la balanceada por are, sin embargo, su manufactura es más costosa y requiere mayor balanceo. El balanceo de ésta unidad se realiza, necesariamente, en la manivela y su requerimiento adicional es para contrarrestar el desbalance estructural, originado por su geometría. La capacidad de la caja varía de 114 Mlbs-pulg hasta 1280 Mlbs-pulg y la longitud de carrera entre 64 y 216 pulgs.
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Otros tipos Unidades de bombeo mecánico.
Unidad de Bombeo Reverse Mark II
Esta unidad ofrece una alternativa mejorada al diseño y geometría de las unidades convencionales. A pesar de las similitudes en la apariencia la geometría de las unidades reverse mark II pueden reducir el torque y los requerimientos de potencia en muchas aplicaciones de bombeo. En algunos ejemplos cajas de engranajes y motores más pequeñas pueden usarse.
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Unidad de Bombeo Churchill
Disponibles exclusivamente por el Fabricante Lufkin, estas ofrecen la misma dureza y resistencia que las unidades convencionales. Han sido utilizadas regularmente en pozos poco profundos.
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Unidades de Bombeo de bajo Perfil
Unidades de bombeo compactas diseñadas para instalación en campos de irrigación con sistemas de aspersores móviles o en áreas urbanas donde las características del bajo perfil serian deseadas.
http://www.buenastareas.com/ensayos/Bombeo-Mecanico/4145280.html
ANALISIS DE DIAGNOSTICO PARA BOMBAS MECANICAS
RODDIAG para Windows es un programa de diagnostico de la ecuación de onda computarizado. RODDIAG usa la Kinemática exacta de las unidades de Bombeo para analizar cualquier geometría de unidad de Bombeo disponible. RODDIAG calcula de manera interactiva el nivel de fluido, presión de entrada de la bomba, desplazamiento neto de la bomba a partir de la forma de la carta dinamométrica de fondo.RODDIAG es capaz de usar información dinamométrica a partir de archivos almacenados en discos duros, dinamómetros computarizados (incluyendo dinamómetro Nabla DYNOMITE), sistemas centralizados compatibles con controladores de Bombeo (POC). Esto hace de RODDIAG el único programa experto de análisis de diagnostico verdaderamente independiente del hardware.RODDIAG puede incluso usar cartas dinagráficas de líneas sólidas que no contienen información de tiempo (normalmente necesaria para resolver la ecuación de onda). El software realiza esto calculando internamente la data de tiempo faltante usando modelos kinemáticos exactos de la unidad de bombeo.El manual del usuario de RODDIAG contiene varias páginas para evaluar las formas de las cartas dinagráficas de fondo, lo que permitirá determinar con precisión la condición de la bomba.
Fuentes de datos dinamometricos
RODDIAG para Windows es compatible con diversos dinamómetros disponibles en el Mercado incluyendo los controladores de Bombeo. Los más conocidos son los siguientes:
• CAC • Delta-X • Echometer • Highland/Sargent POC • Intellution • Lufkin Automation • Pickford • Praxis
También es posible digitalizar cartas dinagráficas analógicas con Summagraphics o block gráficos compatibles.
Theta Enterprises genera sus archivos de formato dinamometrico disponible para cualquiera que lo requiera. Esta política, junto con la popularidad del
programa RODDIAG, ha hecho de este formato el estándar en la Industria.CARACTERISTICAS
Resumen de las características de RODDIAG
1. Calcula la carta dinamométrica de fondo para sistemas con cabillas de acero o fibra de vidrio usando la ecuación de onda.2. Calcula la tensión crítica en el tope y base de cada Sección de cabillas. 3.Calcula el consumo de energía mensual, costos de electricidad por barril de fluido y por barril de petróleo usando para esto las curvas de eficiencia de los motores Nema D o de alto deslizamiento.4.Calcula el desplazamiento total de la bomba, eficiencia volumétrica, eficiencia general del sistema, torques pico y cargas en la caja de engranaje para las condiciones existentes y de balanceo, además del Contrabalance necesario para balancear la unidad. El Reporte también muestra la diferencia entre el balancear la unidad usando el criterio de mínimo torque vs. mínima energía. 5.A partir de la carta dinagrafica de fondo se calculan las cargas de fluido, nivel de fluido, presión de entrada de la bomba, embolada neta, y llenado de la bomba. 6.Grafica tanto la carta dinagrafica de superficie como la de fondo, además del grafico de cargas permisibles. El software también puede imprimir una sola página que incluye todas las cantidades calculadas por el programa, incluyendo los gráficos mencionados.
Ampliación
Base de datos de la Unidad de Bombeo
RODDIAG viene con una base de datos de unidades de Bombeo extensa (con mas de 3000 unidades) Incluye datos de los siguientes fabricantes:
• American • Ampscot • Bethlehem • Cabot • Churchill • Darco • Emsco • Jensen • Lacy Air Balanced • Legrand • Lufkin Conventional (new and old), Mark II, Reverse Mark, Low Profile and Air Balanced units • National • Oilwell • Parkersburg • Rotaflex • Rigmaster • Smaco.
Y muchas mas. RODDIAG le permite personalizar la lista para mostrar solo las unidades de Bombeo que usa con frecuencia, además RODDIAG le permite agregar las dimensiones de su propia unidad de bombeo a la base de datos.
CONFIGURACION DEL RODDIAG
RODDIAG para Windows le permite seleccionar el sistema de Unidades Ingles, Internacional (Métrico), o Canadiense (mezcla del ingles con el métrico). Usted
puede personalizar el programa introduciendo el nombre de la Compañía, costos de electricidad, grados de cabillas y dimensiones de Unidades de Bombeo para
evitar tener que cargarlas cada ves que se corre un caso nuevo.
Increíblemente Amigable
RODDIAG para Windows es realmente fácil de usar. Tiene un a ayuda experta para cada campo de entrada, y viene con un glosario de levantamiento artificial con
definiciones para cientos de términos. Además, la barra de herramientas de RODDIAG la permite ir hacia cualquier pantalla de entrada de datos en cualquier
momento con un simple click al Mouse.
Contacto:Henry Cumare.Business Development ManagerTeléfono: 972-992-8025 Correo: [email protected]
