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Bombeo Mecnico

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Bombeo Mecnico

Su principal caracterstica es la de utilizar

una unidad de bombeo para transmitir

movimiento a la bomba de subsuelo a

travs de una sarta de varillas y mediante

la energa suministrada por un motor.

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Bombeo Mecnico

El mtodo de levantamiento artificial ms comn y antiguo del mundo es el

bombeo mecnico. Debido a su simplicidad y robustez, es posible su

aplicacin en casi todos los tipos de pozos que requieren levantamiento.

Sin embargo, existen lmites fsicos para la aplicacin en cuanto a

profundidad y caudales a levantar.

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Bombeo Mecnico

El bombeo mecnico es un procedimiento de succin y transferencia casi

continua del petrleo hasta la superficie.

La unidad de superficie imparte el movimiento de sube y baja a la sarta de

varillas de succin que mueve el pistn de la bomba, colocada en la sarta de

produccin, a cierta profundidad del fondo del pozo.

Este mtodo consiste fundamentalmente en una bomba de subsuelo de

accin reciprocante, abastecida con energa suministrada a travs de

una sarta de varillas. La energa proviene de un motor elctrico o de

combustin interna, la cual moviliza una unidad de superficie mediante

un sistema de engranajes y correas.

Sucker Rod Pump Principles - sample.mp4 BOMBEO MECANICO.mp4

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Bombeo Mecnico

El Bombeo Mecnico Convencional

tiene su principal aplicacin, en el

mbito mundial, en la produccin

de crudos pesados y extra pesados,

aunque tambin se usa en la

produccin de crudos medianos y

livianos.

No se recomienda en pozos

desviados y tampoco es

recomendable cuando la

produccin de slidos y/o la

relacin gas lquido sea muy alta,

ya que afecta considerablemente la

eficiencia de la bomba.

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Bombeo Mecnico

Ventajas Desventajas

- Puede ser usado durante toda la vida productiva

del pozo.

- Susceptible de presentar bloqueo por excesivo gas

libre a la entrada de la bomba

- La capacidad de bombeo puede ser cambiada

fcilmente para adaptarse a las condiciones de

productividad del pozo.

- En pozos desviados la friccin entre las varillas y la

tubera puede generar fallas en el material

- Puede producir intermitentemente, a travs del

uso de temporizadores y controladores remotos.

- La unidad de superficie es pesada, necesita mucho

espacio y es obtrusiva al ambiente.

- Los componentes son fcilmente intercambiables.- En sitios poblados puede representar un peligro

para las personas.

- Puede Manejar la produccin de pozos con

inyeccin de vapor.

- Cuando no se usan varillas de fibra de vidrio la

profundidad puede ser una limitante.

- Las unidades pueden cambiarse a otros pozos a

mnimos costos.

- Es eficiente, simple y fcil de operar

- Puede levantar petrleos de alta viscosidad y

temperatura.

- Puede utilizar gas o electricidad como fuente de

poder.

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El sistema de Bombeo Mecnico est compuesto por: Equipo de Superficie

(Unidad de Bombeo) Motor Varillas Bomba de Subsuelo

Sistema de Bombeo Mecnico

Bombeo Mecnico

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La funcin de la Unidad de Bombeo es convertir el

movimiento rotatorio del motor principal en movimiento

ascendente y descendente de la sarta de varillas. Este

movimiento es denominado recorrido.

La Unidad de Bombeo est compuesta por:

Caja Reductora (Gear Reducer)

Contrapesos (Counterweight)

Unidad de Bombeo

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CAJA REDUCTORA

CONTRAPESO

COJINETE CENTRAL

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El Instituto Americano del Petrleo identifica de acuerdo con lageometra y forma de la estructura, tres clases de unidades debombeo mecnico: Convencional, Neumtico, Mark II. De lamisma manera el API ha desarrollado un mtodo estndar parala descripcin de las unidades de bombeo:

TIPO DE UNIDADC: ConvencionalA: Balanceadas por AireB: Con Contrapeso en el BalancnM: Mark IIRM: Reverse Mark

Mxima carga dediseo estructural encientos de libras.

Mximo recorrido enpulgadas.

Mximo torque en la caja reductoraen miles pulg-lbs. Se le adiciona laletra D si la caja tiene doblereduccin.

C - 320 - 256 - 100

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La funcin del motor es suministrar la energa que elsistema de bombeo necesita para moverse. Lapotencia del motor depende de la profundidad de labomba, el nivel de fluido, la velocidad de bombeo ydel balanceo de la unidad y dems caractersticaspropias del pozo.

Hay dos tipos de motores usados principalmente:

Motores Elctricos

Motores de Combustin Interna

Motor

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La sarta de varillas conectala bomba de subsuelo conla varilla pulida, suprincipal funcin estransmitir el movimientoreciprocante de la varillapulida a la bomba.

Varillas

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Problemas en Cabillas

Fallas por Sobretorque

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Problemas en Cabillas

Fatiga por Diseo y Operacin

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Problemas en Cabillas

Fallas por H2S

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Problemas en Cabillas

Fallas por CO2

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Problemas en Cabillas

Fallas por TensinFallas por Tensin

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Problemas en Cabillas

Fallas por Pandeo

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Las partes bsicas de la bombade subsuelo son simples, peroconstruidas con una granprecisin para asegurar suintercambiabilidad y eficiencia.

Estas partes son:

Barril

Pistn

Vlvula viajera

Vlvula fija

Bombas de Subsuelo

Bombeo Mecnico

Pump Jack Valves Animation.mp4

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20-125-R H B C-10-4-2Dimetro de la tubera15= 1.9 OD20= 2-3/8 OD25= 2-7/8 OD30= 3-1/2 OD

Dimetro ID de la bomba125= 1-1/4150= 1-1/2175= 1-3/4200= 2225= 2-1/4250= 2-1/2275= 2-3/4

Tipo de barril para pistn metlicoH= de pared gruesa

W= de pared delgadaTipo de barril para pistn soft packed

S= de pared delgadap= de pared gruesa

Longitud total de las extensiones en pies

Longitud nominal del pistn en pies

Longitud del barril en pies

Tipo de anclajeC = CopasM = Metlico

Localizacin del anclajeA = en el TopeB = en el fondo

Tipo de bombaR = InsertaT = Tubera

El API ha desarrollado un mtodo para la designacin de las bombas de subsuelo.

Bombeo Mecnico

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Tipo de Bombas de Subsuelo

TPTH

RWARHA

Bombas de Tubera: son aquellas en lascuales el barril forma parte integral de latubera. Esta varilla est conectada al fondode la tubera y corre con la sarta de la tuberade produccin.

Bombas de Varilla: Es un ensamblecompleto de bombeo que va dentro del pozo,sobre la sarta de varillas. Slo el Nipple deasentamiento va con la sarta de tubera deproduccin a la profundidad de bombeodeseada.

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VENTAJAS

Diseo del sistema relativamente simple. Unidades fciles de cambiar a otros pozos con costo mnimo. Eficientes, simples y fciles de operar en campo. Puede utilizar bajas

presiones para su bombeo. Flexible, puede semejar la rata de desplazamiento a la capacidad del

pozo a medida que este declina. Puede levantar petrleo con altas viscosidades y temperaturas. Se puede cambiar fcilmente de la tasa de produccin por cambio en la

velocidad de bombeo o stroke. Puede ser monitoreada remotamente con un sistema de control de

supervisin de bomba. Se pueden usar motores a gas si la electricidad no esta disponible.

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Bombeo Mecnico

DESVENTAJAS

No apto para locaciones urbanas. Pesado y voluminoso en operaciones costa fuera. Susceptible a las parafinas. La tuberia no puede ser revestida internamente para prevenir la

corrosin. Alta produccin de slidos. En pozos de gas se obtienen bajas eficiencias volumtricas. Limite de profundidad, debido a la capacidad de las varillas

principalmente. Es problemtico en pozos con alta desviacin. No funciona con produccin de arena excesiva. La eficiencia volumtrica cae drsticamente cuando se tiene gas libre.

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Tipos de Balancn

Unidad Convencional

Unidad Mark II

Unidad Balanceada por Aire

Unidad Reverse Mark

Unidad Rotaflex

Unidades Portatiles

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Unidad Convencional

Es el ms antiguo y usado en la industria

cuyos orgenes se basan en los aparatos

usados para perforar los pozos. La

rotacin de la manivela puede ser en

ambas direcciones.

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Unidad Convencional

Ventajas

Costos de mantenimiento bajos.

Cuesta menos que otras unidades.

Usualmente es mejor que el Mark II

con sarta de varillas de fibra de vidrio.

Puede rotar en sentido horario y

antihorario.

Puede bombear ms rpido que las

Unidades Mark II sin problemas.

Requiere menos contrabalanceo que

las Mark II.

Desventajas

Podra requerir cajas de

engranaje ms grandes que

otros tipos de unidad

(especialmente con varillas de

acero).

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Unidad Mark II

Se introdujo a principio de los aos

60 con su revolucionario diseo que

requera menos energa que uno

convencional para levantar la misma

carga de fluidos.

Las contrapesas estn colocadas en

una manivela de doble brazo

separados y opuestos a la manivela

de los pines con un ngulo de

desfase que oscila entre 19 y 28.

Este desfasamiento hace que el

torque de las pesas se atrase

respecto al de la carga de fluidos al

comienzo de la carrera ascendente y

que se adelante al comienzo de la

descendente.

Mark II Pumping Unit.mp4

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Unidad Mark II

El Mark II, debido al desfase angular, es ms rpido en la carrera descendente lo

que se traduce en mayor aceleracin y menores cargas mnimas en la barra pulida.

En crudos viscosos, esta caracterstica debe ser tomada en cuenta para evitar

velocidades que puedan generar flotacin de la sarta de varillas.

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Unidad Mark II

Tiene menor torque en la mayora

de los casos.

Podra costar menos (-5%, -10%)

comparada con el siguiente tamao

en una Unidad Convencional.

Es ms eficiente que las unidades

convencionales en la mayora de los

casos.

Ventajas Desventajas

En varias aplicaciones, no puede

bombear tan rpido como una unidad

convencional debido a su velocidad en

la carrera descendente.

Solo puede rotar en sentido anti

horario.

En caso de existir golpe de fluido podra

causar mas dao a la sarta de varillas y

la bomba.

Puede colocar la base de la sarta de

varillas en severa compresin causando

fallas por pandeo.

Puede experimentar torques mas altos

que las unidades convencionales

cuando se usan varillas de fibra de

vidrio, adems, de la posibilidad de

colocarlas en compresin

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Unidad Balanceada por Aire

Estas unidades utilizan aire comprimido para compensar la carga y en lugar de

set de pesos tienen manivelas. El sistema de aire ha sido tan simplificado que

las nicas partes de funcionamiento continuo son el cilindro y el pistn de

equilibrio. La capacidad del depsito del cilindro se agranda por medio de un

receptor de acero que se mueve con el cilindro como una unidad.

Perfecto contrabalanceo con el torque de los pistones.

Longitudes de carrera de hasta 20 pies para pozos con alto potencial.

Fcil de Instalar

Air Balanced Pumpjack.mp4

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Unidad Balanceadas por Aire

Ventajas

Es ms compacta y fcil de balancear

que las otras unidades.

Los costos de transporte son mas

bajos que otras unidades (debido a

que pesa menos) .

Vienen en tamaos ms grandes que

cualquier otro tipo de unidad.

Puede rotar tanto en sentido horario

como anti horario.

Desventajas

Son ms complicadas y requieren

mayor mantenimiento (compresor de

aire, cilindro de aire).

La condensacin del aire en el cilindro

puede constituir un serio problema.

La caja de engranaje podra daarse si

el cilindro pierde la presin de aire.

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Unidad Reverse Mark

La manivela del Reverse Mark gira slo en

sentido horario. En el campo, la

identificacin se realiza con el observador

colocado al costado de la unidad con el

cabezal del pozo a su derecha.

A partir del cambio de la posicin de las

contrapesas, se reduce el torque y el

requerimiento de energa. Adems la

eficiencia de la bomba aumenta debido a

que el movimiento reciprocante se

reduce.

Reverse Mark.mp4

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Rotaflex

El Rotaflex esta cercano decumplir a la perfeccin con lasituacin ideal para BombeoMecnico: carrera larga y bajavelocidad. Esta combinacinasegura un mejor llenado de labomba y cargas parsitas muybajas (aceleracin, friccinmecnica y viscosa) y por eso,la carta de superficie de unainstalacin con Rotaflex esparecida a la ideal.

Los fabricantes aseguran quelos requerimientos de torquedel Rotaflex puede ser hastaun 80% ms bajo que los deuna Unidad Convencional.

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Rotaflex

Otra ventaja del Rotaflex es la facilidad para

balancearlo ya que esta operacin consiste

simplemente en quitar o agregar bloques a la

caja de contrapesas. El mantenimiento es muy

bajo por ser una unidad con menos partes

mviles.

Tiene un dispositivo de seguridad que apaga el

motor y aplica el freno automticamente si se

produce un cambio de velocidad en la unidad

que est fuera de los valores previamente

establecidos por el operador.

Belt Drive Unit.mp4

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Unidades Portatiles

Es un trailer montado porta vlvulas, de una unidad convencional de bombeo

que reduce el costo de transporte por carretera. Puede ser levantado y

totalmente funcional en pocos minutos en el sitio. Estas unidades estn

disponibles para la venta, alquiler o arrendamiento. Las aplicaciones tpicas

incluyen: la eliminacin de los fluidos de fracturamiento, stripping de pozo,

extraccin de agua, pruebas de pozos y una alternativa a las unidades de

limpieza.

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Bombeo Mecnico

Consideraciones para Bombeo Mecnico:

- Bomba de Subsuelo

- Tasa de Produccin

- Manejo de Slidos

- Profundidad y Sarta de Varillas

- Costos de Inversin

- Cargas en las varillas y cajas de engranajes

- Costos de Energa

- Eficiencia del Sistema

Bombeo Mecnico

Cartas Dinamomtricas

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Cartas Dinamomtricas

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Cartas Dinamomtricas

Anclajes Libres o Flojos: la

vlvula viajera abre durante la

carrera descendente, la carga

del fluido es transferida al

pistn provocando un

estiramiento en la sarta de

tubera.

Llenado Completo de Bomba:

Condiciones de operacin

normal de la bomba

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Cartas Dinamomtricas

Desgaste de Vlvula o Pistn:

Cuando el pistn atraviesa la

seccin desgastada, ocurre

una fuga de fluido, causando

una cada de carga de fluido.

Golpe de Bomba: Cuando el

pistn de la bomba queda

espaciado muy abajo, puede

quedar golpeando el fondo en

la carrera descendente.

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Cartas Dinamomtricas

Golpe de Fluido: Cuando la

bomba se llena parcialmente

en la carrera ascendente,

debido a bajo aporte de la

formacin.

Interferencia por Gas: Este

problema puede ocasionar el

bloqueo total de la bomba y el

pozo se queda sin produccin.