BOMBAS DE CAVIDAD PROGRESIVA (PCP)

2INTRODUCCIONEn la actualidad, el uso de la bomba de cavidad progresiva en lasaplicaciones de fondo de pozo es uno de los segmentos de mayorcrecimiento en la industria de la impulsin artificial.

En los ltimos 20 aos, el uso del sistema PCP se ha desarrolladosustancialmente. Inicialmente solo era usado para producir aceitesde alta viscosidad, aceites cargados de arena y aceites pesados,el PCP actualmente es un sistema ampliamente aceptado paracortes de agua que varan de superficiales a altos, altosvolmenes de produccin y deshidratacin de pozos de gas.3Se espera que la popularidad de este mtodo contine aumentandoprincipalmente por dos factores:

Se espera que la popularidad de este mtodo contine aumentandoprincipalmente por dos factores:1. Hoy da el sistema PCP ofrece un rango alto de volmenes ycapacidades de levantamiento.2. Se han venido desarrollando nuevos materiales para realizarproducciones ms agresivas. Entre otros desarrollos se incluye unextenso mejoramiento en la experiencia requerida para aplicarcorrectamente el sistema y el servicio de bombeo; para una mejor

4aplicacin del sistema se han desarrollado programas paraseleccionar el sistema PCP y base de datos que sealen lainstalacin e informacin de la vida y corrida de la bomba.Las bombas de cavidad progresiva (PCPs) constan de un rotorelpsoidal el cual gira excntricamente dentro de un estator(elstomero).

La unidad de PCP es una bomba de desplazamiento positivo. Elrotor gira dentro del estator en cavidades ubicadas a 180 gradosuna de la otra. A medida que una cavidad se cierra, la cavidadopuesta se abre desplazando la misma cantidad de fluido creandoas un fluido constante.Las bombas de cavidad progresiva son generalmente operadasmediante el uso de varillas conectadas a un motor en la superficie.La bomba PCP est conectada al fondo de la tubera deproduccin.

5VENTAJAS

Los caballos de fuerza requeridos son mnimos.Bajo costo, bajo consumo de energa y niveles de ruido.Bajo perfil en equipos de superficie.Alta resistencia a la abrasin.Alta eficiencia.Instalacin simple.No presenta vlvulas internas de seguridad o que sean susceptibles de pegarse.Alta capacidad para bombear fluidos de diferentes viscosidades.Altos rangos de ratas de produccin y presiones.6DESVENTAJASSu uso es limitado debido a las varillas.No funcionan muy bien en pozos direccionales.Es sensible a los ambientes corrosivosOpera mejor en crudos pesados.Profundidad limitada hasta 6000 ft.Requiere de equipo para mantenimiento7Parmetros para ser tenidos en cuenta en el diseo.

Volumen del fluido.Presin y temperatura de fondo.Tipo de fluido de produccin.Contenido de aromticos.Nivel de CO2 y H2S.8Caractersticas

Velocidad de bombeo continuo desde 2 hasta ms de 4500 BFPD.Gama de bombeo efectivo hasta ms de 6000 pies (1800mts)Maneja de manera eficiente las gravedades del petrleo desde 5 hasta 45 API.Maneja fcilmente una alta relacin agua-aceite.Trabaja con la mayora de los fluidos de la formacin.Maneja fluidos arenosos y abrasivos.Instalacin econmica

Los componentes compactos de superficie y de fondo de pozo reducen el costo de los pozos.No se requiere una plataforma de hormign o grava, reduciendo as los costos.Instalacin ms fcil y conveniente que la de los sistemas de unidad de bombeo por balancn.Virtualmente no tienen costo de transporte.Mantenimiento simple

El avanzado diseo sin vlvulas elimina los problemas de bloqueo por gas en pozos con alto contenido gaseoso, disminuyendo as el costo del tiempo improductivo.Solo hay una pieza mvil en el fondo del pozo para ofrecer una reduccin del mantenimiento y de los trabajos de complemento.Funcionamiento continuo, incluso en pozos con partculas altamente abrasivas en el fluido de formacin.

Funcionamiento que ahorra costos

Diseo de alta eficiencia

El movimiento de bombeo rotatorio aumenta la productividad y elimina los problemas de cada de la varilla en pozos con fluidos viscosos.Los diversos controles electrnicos, mecnicos o hidrulicos permiten un ajuste sencillo de la velocidad para afrontar la produccin variable del pozo.Proporciona un ajuste de compresin crtico de rotorestator para minimizar el resbalamiento de fluidos, reducir la friccin interna de la bomba y brindar una mxima eficiencia volumtrica.TIPOS

Con motor en cabeza de pozo

Con motor en el fondo del pozo (ELECTRO PCP)Funcionamiento

El rotor gira dentro del estator, formando cavidades que progresandesde el extremo de succin hasta el extremo de descarga de labomba, proporcionando un camino de flujo relativamente recto y unflujo constante, no pulsante. El sello continuo entre las hlices delrotor y estator mantiene el fluido en movimiento permanente, a unavelocidad fija directamente proporcional a la velocidad rotacionalde la bomba.

El rotor es accionado por medio de varillas, las cuales son movidasdesde superficie por medio de un motor elctrico a travs debandas. El PCP consiste de un sencillo rotor de hlice, el cual gira excntricamente, dentro de un estator de doble hlice del mismo dimetro menor, y dos veces la longitud del extremo. Cuando una cavidad es cerrada, contrariamente es abierta otra cavidad a exactamente la misma velocidad. El resultado es un constante flujo no-oscilante, el cual no producir emulsin ni bloqueo por gas. El material con que est hecho el rotor est endurecido con recubrimienro de cromo, con acero inoxidable y varios otros endurecedores de acabados como opcin. El elastmetro del estator est hecho de una mezcla de gomas compuestas, diseadas para manejar una variedad de fluidos producidos, slidos y gases. Un tpico sistema de PCP tiene de 5 hasta 35 etapas, y cada una de ellas es capaz de manipular 100 psi de presin. Cada modelo de PCP tendr una diferente geometra con la longitud del extremo, excntricamente y cambiando el dimetro para encontrar la produccin requerida para un modelo particular de bombeo. El PCP es idealmente usado para la produccin de fluidos viscosos y abrasivos.BOMPA PCP

Principio de funcionamiento y definiciones El estator y el rotor no son concntricos y el movimiento del rotor es combinado, uno rotacional sobre su propio eje y otro rotacional (en direccin opuesta a su propio eje) alrededor el eje del estator.La geometra del conjunto es tal, que forma una serie de cavidades idnticas y separadas entre si. Cuando el rotor gira en el interior del estator estas cavidades se desplazan axialmente desde el fondo del estator (succin) hasta la descarga, generando de esta manera el bombeo por cavidades progresivas. Debido a que las cavidades estn hidrulicamente selladas entre si, el tipo de bombeo, es de desplazamiento positivo.

La geometra del sello helicoidal formado por el rotor y el estator

D: dimetro mayor del del rotor(dimetro nominal)d: dimetro de la seccin transversal del rotorE : excentricidad del rotor Pe: paso del estator (long de la cavidad = long de la etapa)Pr: paso del rotor Cada ciclo de rotacin del rotor produce dos cavidades de fluido . La seccin de esta cavidad es: A = 4 . d . E.

El rea es constante, y a velocidad de rotacin constante, el caudal es uniforme. Esta es una importante caracterstica del sistema que lo diferencia del bombeo alternativo con descarga pulsante. Esta accin de bombeo puede asemejarse a la de un pistn movindose a travs de un cilindro de longitud infinita.La mnima longitud requerida por la bomba para crear un efecto de accin de bombeo es UN PASO, sta es entonces una bomba de un etapa. Cada longitud adicional de paso da por resultado un etapa ms. El desplazamiento de la bomba, es el volumen producido por cada vuelta del rotor (es funcin del rea y de la long del rotor) V = A . P . = 4 . d . E. PeEn tanto, el caudal es directamente proporcional al desplazamiento y a la velocidad de rotacin N Q = V . N = 4 . d . E . Pe . NLa capacidad de la bomba PCP para vencer una determinada presin est dada por las lneas de sello hidrulico formados entre ROTOR-ESTATOR. Para obtener esas lneas de sello se requiere una interferencia entre rotor/estator, es decir una compresin entre rotor y estator.

MOTOR EN CABEZA DEPOZO

Componentes de superficieMotor elctricoCaja reductora de velocidadesCaja lubricadora o prensaestopasSistema de frenoMOTOR EN CABEZA DEPOZO

Componentes de subsueloBomba PCP (Estator, rotor)Varillas acopladas con la bomba PCP

COMPONENTES PCPCONVENCIONALELECTRO PCP

El motor elctrico no se encuentra en lacabeza de pozo sino sumergido en el pozoen la parte mas baja de la sarta deproduccin como se hace en el sistema ESP.No usa varillas y por lo tanto no existeproblemas en pozos direccionales.

COMPONENTES DELELECTRO PCP