IntroduccinLos Sistemas Artificiales de Produccin (SAP), son utilizados en la mayora de los pozos productores de petrleo del mundo. A partir de que la energa del reservorio no es capaz de vencer los requerimientos de presin para que el fluido ascienda a superficie, un SLA ser necesario para producir el draw-down en el reservorio y brindarle esa energa extra que necesita el fluido.

Unidad 1 .Introduccin a los sistemas artificialesHoy da menos de un cuarto de los Pozos productores fluyen en forma Natural

Es un proceso de transferencia de energa al fondo del pozo o decremento de la densidad del fluido en para reducir la carga Hidrosttica sobre la formacin, de tal forma que la energa disponible del yacimiento fluye al pozo y los volmenes comerciales de hidrocarburos son levantados o desplazados a la superficie.

1. La instalacin de los sistemas artificiales de produccin obedece a razones econmicas y tcnicas. 2. Antes de instalar un sistema artificial, es conveniente tener un estudio econmico que compare todos los sistemas artificiales bajo las siguientes premisas: Inversin inicial, vida til del sistema, costos de operacin, produccin esperada, costos y duracin de intervenciones a pozos, produccin diferida por intervenciones y estadstica de fallas de los sistemas. 3. Es conveniente realizar un estudio de anlisis de riesgo, el cual debe incluir un anlisis estadstico de fallas, as como un anlisis de riesgo operativo al intervenir los pozos. 4. Deben revisarse las caractersticas geomtricas de los pozos, las propiedades de los fluidos producidos, la posible formacin de depsitos orgnicos e inorgnicos, la posible produccin de arena, la temperatura de los pozos, la produccin de gases amargos y la profundidad de media de los pozos, con la finalidad de escoger el sistema adecuado a las condiciones de los pozos. 5. Con el estudio econmico, el estudio de riesgo y el estudio tcnico, se est en posibilidad de elegir el sistema indicado para las condiciones especficas esperadas. Este estudio puede ser considerado como un estudio de factibilidad.

Sistemas Artificiales de Produccin PCP (Progressing Cavity Pumps) Consiste de dos engranes helicoidales, uno dentro del otro rotando a lo largo de su eje longitudinal correspondiente. El engrane externo tiene un diente ms que el interno. Cuando el rotor gira excntricamente dentro del estator, se forma una serie de cavidades selladas desde la entrada hasta la descarga de la bomba Cuando una cavidad disminuye, se crea otra cavidad del mismo volumen (Flujo de desplazamiento positivo sin pulsaciones). Por cada giro del rotor, el estator mover una cantidad de fluido. La capacidad de presin de la bomba est en funcin del nmero de lneas selladas.

Sistemas Artificiales de Produccin BHL (Hydraulic Lift) Es un mtodo que aplica energa energa adicional al fluido del pozo para mejorar o realizar el levantamiento El fluido de potencia acta en el componente de fondo para realizar el levantamiento Bombas Jet, Bombas de Pistn o Turbina Fluido de potencia Tpicamente 2000 4000 psi en la superficie Tpicamente requiere relaciones de 2 a 4 :1 del fluido de potencia al fluido del pozo Se puede utilizar aceite o agua

Sistemas Artificiales de Produccin BEC (Electro Submersible Pumps)

Sistemas Artificiales de ProduccinBN (Gas Lift)

Unidad 2. Diseo de tuberas de revestimientoBombeo neumtico continuoVentajas: Inversiones bajas para pozos profundos. Bajos costos en pozos con elevada produccin de arena. Flexibilidad operativa para cambiar las condiciones de presin. Adaptable en pozos desviados. Capaz de producir grandes volmenes de fluidos. El equipo superficial puede centralizarse en una estacin. Las vlvulas pueden ser recuperadas con lnea de acero.Desventajas: Requiere una fuente continua de gas. Costos operativos altos si el gas es comprado. Altos costos operativos al manejar gases amargos. Se requieren niveles de lquido altos. Se requiere alimentacin de gas a alta presin. Condiciones peligrosas al manejar gas a alta presin. La T.R. debe soportar una alta presin de gas

Bombeo hidrulico

Ventajas: Flexibilidad para cambiar las condiciones operativas. Instalaciones grandes ofrecen una inversin baja por pozo. La recuperacin de las bombas se hace por circulacin inversa. Se puede instalar en pozos desviados. Adaptable a la automatizacin. Inversiones bajas para volmenes producidos mayores a 400 BPD en pozos profundos. El equipo puede ser centralizado en un sitio.

Desventajas: Mantenimiento del fluido motor limpio. Condiciones peligrosas al manejar aceite a alta presin en lneas. La prdida de potencia en superficie ocasiona fallas en el equipo subsuperficial. El diseo es complejo. En ocasiones requiere de sartas mltiples. Es difcil la instalacin de la bomba en agujero descubierto. El manejo de arena, incrustaciones, gas o corrosin ocasionan muchos problemas. Demasiada inversin para producciones altas a profundidades someras e inmediatas.

Bombeo electrocentrfugo

Ventajas: Buena habilidad para producir altos volmenes de fluido a profundidades someras e intermedias. Baja inversin para profundidades someras. Adaptable a la automatizacin. Es aplicable a profundidades de 4200 m. Desventajas: El cable elctrico es la parte ms dbil del sistema. Poca flexibilidad para variar las condiciones de produccin. Tiempos de cierre prolongados. Requiere fuentes econmicas de suministro de energa elctrica. Los problemas de incrustaciones son fatales para la operacin. Difcil para manejar alto porcentaje de arena o gas.

Bombeo de cavidades progresivas

Ventajas: Bajas inversiones para pozos someros y bajos gastos. Excelente eficiencia hidrulica (50-70%). Fcil de instalar y operar. Excelente para manejar arena. Opera en pozos con aceite viscoso. Desventajas: Se requiere de experiencia y conocimiento. Vida til corta por los problemas del elastmero. Baja eficiencia para gas.

Unidad 3 bombeo mecnicoIntroduccinEl bombeo mecnico es elmtododeproduccinprimaria mediante elevacin artificial del fluido que se encuentra en el pozo y que por falta de energa no puede surgir a superficie. Es uno de losmtodosms utilizados a nivel mundial (80-90%). Consiste en una bomba de subsuelo deaccinreciprocante que es abastecida con energa transmitida a travs de una sarta de varillas (cabillas). La energa proviene de unmotor elctrico o decombustininterna, la cual moviliza a una unidad de superficie mediante unsistemade engranaje y correas.El bombeo mecnico es unprocedimientode succin y transferencia casi continua delpetrleohasta la superficie. La unidad de superficie imparte elmovimientode sube y baja a la sarta de varillas de succin que mueve el pistn de la bomba, colocada en la sarta deproduccin, a cierta profundidad del fondo del pozo .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 relacingaslquido sean muy altas, ya que afecta considerablemente laeficienciade la bomba.

Levantamiento artificial por bombeo mecnicoEl bombeo mecnico es el mtodo ms usado en el mundo. Consiste una bomba de subsuelo de accin reciprocante, que es abastecida con energa producida a travs de una sarta de cabillas. La energa es suministrada por un motor elctrico o de combustin interna colocada en la superficie. Tiene su mayor aplicacin mundial en la produccin de crudos pesados y extra pesados, aunque tambin se utiliza en la produccin de crudos medianos y livianos.Lafuncinprincipal de la unidad de bombeo mecnico es proporcionar el movimiento reciprocante apropiado, con el propsito 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.Cuando el balancn est en el punto muerto inferior susvlvulasfija y viajera se hallan cerradas. Al comenzar la carrera ascendente, lapresinde fondo y el efecto de succin del pistn permite la apertura de la vlvula fija; el fluido pasa del pozo hacia el interior de la bomba. Al mismotiempo, la columna de fluido ejerce una presin sobre la vlvula viajera y permanecer cerrada durante la carrera ascendente.VENTAJAS

Gracias aldesarrollode simuladores, hoy en da es muy fcil elanlisisydiseode las instalaciones. Puede ser usado prcticamente durante toda la vida productiva del pozo. La capacidad de bombeo puede ser cambiada fcilmente para adaptarse a las variaciones del ndice deproductividad, IPR. Puede producir intermitentemente mediante el uso de temporizadores (POCs) o variadores de frecuencia conectados auna redautomatizada. Puede manejar la produccin de pozos con inyeccin de vapor.

Desventajas

Susceptible de presentar bloque por excesivo gas libre en la bomba. En pozos desviados la friccin entre las cabillas y la tubera puede inducir a fallas de material. La unidad de superficie es pesada, necesita mucho espacio y es obtrusiva alambiente. En sitios poblados puede ser peligrosa para las personas. Cuando no se usan cabillas de fibra devidrio, la profundidad puede ser una limitacin.

APLICACIONES

Pozos de profundidades hasta 8000 pies (no mayores a 9000 pies). Pozos de crudos extrapesados, pesados, medianos y livianos. No es recomendable aplicar en pozos que producen altos volmenes de gas. Puede realizar levantamientos de crudos a altas temperaturas, as como de fluidos viscosos. No debe existir presencia de arena. Solo en pozos unidireccionales. Se puede usar en pozos desviados. Este mtodo de levantamiento se encuentra entre 20 y 2000 (BPPD).EPM (embolas por minutos)

Estas son las cifra de repeticiones continuas del movimiento ascendente y descendente (emboladas) que mantienen el flujo hacia la superficie. Como en el bombeo mecnico hay que balancear el ascenso y descenso de la sarta de varillas, el contrapeso puede ubicarse en la parte trasera del mismo balancn o en la manivela. Los dimetros de la bomba varan de 25,4 a 120 milmetros. El desplazamiento de fluido por cada dimetro de bomba depende del nmero de emboladas por minuto y de la longitud de la embolada, que puede ser de varios centmetros hasta 9 metros.Existen instrumentos que contabilizan el nmero de emboladas, donde se demuestran en pantallas de cristal lquido (LCD), estos aparatos monitorean y presentan lavelocidaddel nmero de emboladas por minuto (EPM) y el nmero total de emboladas de lasbombas. Se calcula de la velocidad de cada embolada y actualiza la pantalla de velocidad de bombeo de cada segundo, contabiliza aproximadamente de 6 a 350 emboladas por minuto y de 0 a 9999emboladas totales acumuladas. El Contador de emboladas es accionado por medio de una batera con una vida til de 3 aos. Elcontrolde la unidad es por medio de cristales, razn por la cual no requiere de calibracin. Presenta tambin, un indicador de bajo voltaje de la batera y un sistema nico deparototal en situaciones donde se presente un voltaje extremadamente bajo, para prevenir daos a las pantallas LCD.La caja, construida enaceroinoxidable, es resistente alagua. Todos los letreros se gravan permanentemente en la caja. El paquete completo est diseado para operar en forma confiable en elmedio ambientede perforacin de pozos petroleros, con altas vibraciones y uso constante, tanto en localizaciones entierracomo costa afueraLongitud de CarreraDistancia que recorre el vstago desde el tope hasta el fondo, con un dimetro ya establecido, una carrera larga por ejemplo, puede llegar hasta 9.3 metros se debe hacer lo posible por trabajar a bajos ciclos por minuto esto permite un completo llenado de la bomba y una menor cargadinmica, pero cuando la carrera es muy larga el esfuerzo mecnico del vstago y de los cojinetes es demasiado grande, para evitar elriesgode pandeo, si las carreras son grandes deben adoptarse vstagos de dimetros superior a lo normal. Adems al prolongar la carrera de distancia entre cojinetes aumenta, y con ello, mejora la gua del vstago.Equipos a nivel de superficie

Motor: Es el encargado de suministra la energa necesaria a la unidad de bombeo para levantar los fluidos de pozo. Esmotorespueden ser de combustin interna o elctricos.Caja de engranaje: Se utiliza para convertir energa del momento de rotacin, sometidas a altas velocidades del motor primario, a energa de momento de rotacin 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 ms usada.Manivela: Es la responsable de trasmitir el movimiento de la caja de engranaje o transmisin a la biela del balancn, que est unida a ellos por pnes se estn sujetas al eje de baja velocidad de la caja de engranajes y cada una de ellas tienen un nmero igual de orificios, los cuales representan una determinada carrera del balancn, en ellos se colocan los pines de sujecin de las bielas. Elcambiode pines de un hueco a otro se llama cambio de tiro.Pesas o contrapeso: Se utiliza para balancear las fuerzas desiguales que se originan sobre el motor durante a las carreras ascendente y descendente del balancn a fin de reducir lapotenciamxima efectiva y el momento de rotacin. 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 cmara cilndrica que contienen los elementos deempaqueque se ajustan a la barra pulida permitiendo sellar el espacio existente entre la barra pulida y la tubera de produccin, para evitar el derrama de de crudo producido.Unidad de bombeo: Su funcin principal es proporcionar el movimiento reciprocante apropiado, con el propsito de accionar la sarta de cabilla y estas, la bomba de subsuelo Mediante la accin de correas y engranajes se logra reducir las velocidades de rotacin.Equipos a nivel 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 tuberas de produccin y bomba de subsuelo.Tubera de Produccin: La tubera de produccin tiene por objeto conducir el fluido que se est bombeando desde el fondo del pozo hasta la superficie. En cuanto a laresistencia, generalmente la tubera de produccin es menoscrticadebido 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 Succin: La sarta de cabillas es el enlace entre la unidad de bombeo instalada en superficie y la bomba de subsuelo. Las principalesfuncionesde las mismas en el sistema de bombeo mecnico son: transferir energa, soportar las cargas y accionar la bomba de subsuelo.Anclas de Tubera: Este tipo est diseado para ser utilizados en pozos con el propsito de eliminar el estiramiento y compresin de la tubera de produccin, 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 tubera de produccin, siendo ste el que absorbe la carga de la tubera. Las guas de cabillas son acopladas sobre las cabillas a diferentes profundidades, dependiendo de la curvatura y de las ocurrencias anteriores de un elevado desgaste de tubera.Bomba de Subsuelo: Es un equipo de desplazamiento positivo (reciprocante), la cual es accionada por la sarta de cabillas desde la superficie. Los componentes bsicos de la bomba de subsuelo son simples, pero construidos con gran precisin para asegurar el intercambio de presin yvolumena travs de sus vlvulas. Los principales componentes son: el barril o camisa, pistn o mbolo, 2 o 3 vlvulas con sus asientos y jaulas o retenedores de vlvulas.Pistn: Su funcin en el sistema es bombear de manera indefinida. Est compuesto bsicamente por anillos sellos especiales y un lubricante especial. El rango de operacin se encuentra en los 10K lpc y unatemperaturano mayor a los 500F.BOMBAS DE SUBSUELOEs el primer elemento que se debe considerar al disear una instalacin de bombeo mecnico para un pozo, ya que del tipo, tamao y ubicacin de la bomba depende el resto de los componentes. Es una bomba de desplazamiento positivo.TIPOS DE BOMBAS DE SUBSUELOBOMBAS DE TUBING (TH):Son bombas resistentes en suconstrucciny simples en su diseo. El barril se conecta directamente al tubing y la sarta de varillas se conecta directamente al pistn. En la parte inferior del barril se ubica un niple de asiento, que alojar la vlvula fija. Una de las posibilidades es bajar la vlvula fija con un pescador acoplado a la parte inferior del pistn, hasta fijarla al niple. Luego el pistn se libera de la vlvula fija, rotndolo en sentido contrario a las agujas del reloj. La bomba TH provee el mximo desplazamiento de fluido para una determinada caera de produccin, el dimetro del pistn es ligeramente menor que el dimetro interno del tubing. Deestructurarobusta, el barril de pared gruesa est conectado directamente al tubing por un niple. Las varillas se conectan directamente a la jaula superior del pistn, eliminando la necesidad de usar vstago. Las ventajas de esta bomba la hacen una de las ms utilizadas por los productores en pozos que no requieren frecuentes intervenciones.Como factores limitativos se puede sealar que: Para cambiar el barril hay que sacar todo el tubing. No es lo ms aconsejable para pozos con gas, ya que tiene un gran espacio nocivo debido al pescador de la vlvula fija, lo que en este caso reduce la eficiencia de la bomba. Los grandes volmenes desplazados hacen que las cargas en las varillas y el equipo de bombeo sean muy importantes. Estas cargas tambin provocan grandes estiramientos de tubing y varillas con consecuencias en la carrera efectiva de la bomba.BOMBAS INSERTABLES (RH / RW): Su caracterstica principal es que se fijan al tubing mediante un sistema de anclaje, por lo cual para retirarlas del pozo no es necesario sacar el tubing, ahorrando en esta operacin, ms del 50 % de tiempo. Para su instalacin, se debe colocar en el tubing un elemento de fijacin denominado niple de asiento. Posteriormente se baja la bomba mediante la sarta de varillas, hasta que el anclaje de la bomba se fija al asiento, quedando sta en condiciones de operar. El uso ampliamente difundido de estas bombas ha llevado al diseo de una gran variedad de opciones en bombas insertables, entre otras:BOMBA DE BARRIL MVIL CON PARED FINA O GRUESA (RWT RHT): La particularidad de esta bomba es que el elemento mvil es el barril con su vlvula, en lugar del pistn. En este caso, el pistn est anclado al asiento mediante un tubo hueco denominado tubo de tiro. Las vlvulas fija y mvil estn ubicadas en la parte superior del pistn y del barril respectivamente. El movimiento del barril, en su carrera ascendente y descendente, mantiene la turbulencia del fluido hasta el niple de asiento, imposibilitando que la arena se deposite alrededor de la bomba aprisionndola contra el tubing. Al tener la vlvula mvil en la jaula superior del barril, en caso de pararse el pozo por alguna causa, la vlvula se cerrar impidiendo el asentamiento de la arena dentro de la bomba, lo cual es de suma importancia ya que slo una pequea cantidad de arena depositada sobre el pistn es suficiente para que ste se aprisione al barril cuando la bomba se ponga en marcha nuevamente.Las siguientes son importantes ventajas de este diseo: Las varillas se conectan directamente a la jaula superior del barril, que es mucho ms robusta que la jaula superior del pistn. Ambas vlvulas tienen jaulas abiertas que permiten un mayor pasaje de fluido. Por ser una bomba de anclaje inferior, las presiones dentro y fuera del barril son iguales, hacindola ms resistente al golpe de fluido.Se pueden considerar como limitaciones las siguientes: No es aconsejable en pozos con bajo nivel dinmico debido a la mayor cada de presin entre el pozo y la cmara de la bomba, producida por la circulacin del fluido en el interior del tubo de tiro. Como la vlvula fija est en el pistn, es de menor dimensin que la vlvula fija de una bomba de barril estacionario. Si, debido a la profundidad, el peso del fluido es importante puede llegar a pandear el tubo de tiro.BOMBA BARRIL DE PARED FINA O GRUESA CON ANCLAJE INFERIOR (RWBRHB): En este tipo de bomba el anclaje est colocado por debajo de la vlvula fija del barril, por lo tanto las presiones dentro y fuera del barril en la carrera descendente son iguales y la profundidad no debiera ser un inconveniente. Una excepcin es el caso en que, por excesiva restriccin en la vlvula de entrada (fluido muy viscoso u obturacin parcial de la vlvula), el barril no se llena completamente durante la carrera ascendente, disminuyendo la presin en el interior del mismo y produciendo la falla por abolladura o colapso. Es ideal para pozos con nivel dinmico de fluido bajo, no slo porque la entrada a la bomba est muy prxima a la vlvula del barril, sino tambin porque esta vlvula es mayor que la correspondiente a la RHT y RWT. Ambas condiciones mejoran notablemente el llenado de la bomba.El inconveniente ms importante se produce en pozos con presencia de arena, la cual decanta y se deposita entre el barril y el tubing desde el anclaje inferior hasta la parte superior de la bomba, impidiendo la extraccin de la misma. Esta situacin obliga a la extraccin del tubing lleno depetrleo. Debido a que el barril est abierto en la parte superior, y en caso deoperacionesintermitentes durante la parada del equipo, la arena u otros elementos se pueden introducir en el interior de la bomba, bloqueando el pistn en el arranque.BOMBA BARRIL DE PARED FINA O GRUESA CON ANCLAJE SUPERIOR (RWARHA): Las bombas de anclaje superior son extensamente usadas en el bombeo de fluidos con arena. Por su diseo, la descarga de fluido de la bomba se produce prcticamente a la altura del anclaje evitando el depsito de arena sobre el mismo y por lo tanto el aprisionamiento de la bomba. Debe prestarse especialatencinen las instalaciones profundas, sobre todo en el caso de barriles de pared fina, ya que la presin interior durante la carrera descendente es a menudo muy superior a la exterior creando riesgo de reventn del barril. En esta brevedescripcinde equipos, ventajas y limitaciones de los mismos y variedad de aplicaciones, se puede apreciar que la tarea de seleccionar la bomba ms adecuada puede resultar bastante compleja.Especificaciones de las bombas de subsuelo

CabillasTipos de cabillas

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 podran ser una barra (Sinker Bar), diseado para adicionar peso al colocar en la parte inferior de la barras de peso es de 1 a 2 pulgadas. En pozos productores de crudo pesado; donde se crea una especie de colchn que aumenta el efecto de flotacin de las cabillas durante su carrera descendiente, dificultando el desplazamiento del pistn dentro del barril de la bomba 0, con una consecuente disminucin de la eficiencia volumtrica de la bomba, es ventajoso utilizar barra de peso en la sarta de cabillas, ya que facilita el desplazamiento de crudo viscoso al mantener tensin en la sarta de cabillas.Cabillas no api o continuas: Son aquellas cabillas que no cumplen con lasnormasAPI, ellas son; Electra, continuas, fibra de vidrio dentro de las cuales las ms usadas son las cabillas continuas, su elongacin es 3.8 veces mayor que las cabillas de acero para la igual carga y dimetro.Ventajas a)La ausencia de cuellos y uniones elimina la posibilidad de fallas por desconexin. b)La falta de uniones y protuberancias elimina la concentracin de esfuerzos en un solo punto y consiguiente desgaste de la unin y de la tubera de produccin. c)Por carecer de uniones y cuellos, no se presentan los efectos de flotabilidad de cabillas.Desventajas a)Presentan mayorescostospor pies que las cabillas convencionales. b)En pozos completados con cabillas continuas y bomba de tubera, la reparacin de la misma requiere de la entrada de una cabria convencional

Especificaciones de las Cabillas Se fabrican en longitudes de 25 pies, aunque tambin 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 localizacin de los cuellos de cabillas, a fin de distribuir el desgaste de la tubera de produccin. Se fabrican en dimetros de 5/8, 3/4, 7/8, 1, 1-1/8 de pulgadas

Diagrama de GoodmanEl sistema de bombeo mecnico (sucker rod pumping) requiere de varillas de bombeo parapodertransmitir el movimiento alternativo desde la superficie al pistn de la bomba. Durante esteprocesoalternativo, las varillas de bombeo estn sometidas a cargas mximas y mnimas, pasando por estados intermedios. Este sometimiento a cargas cclicas tiende a llevar al material a la fatiga del mismo, lo que entre otras cosas provocar una modificacin en su lmite mximo en lo que respecta a la tensin mxima admisible (ya no regir la tensin admisible en condiciones estticas).Si bien no existe una relacin que nos permita conocer elcomportamientoen fatiga de un acero condatosestticos, se han logrado buenas aproximaciones. Goodman recopil y generaliz losensayosde Whler y los resumi en undiagrama, el Diagrama de Goodman que establece la zona detrabajosegura para cada material y para un nmero dado de ciclos. A continuacin se presenta una planilla declculoque permite calcular y graficar las tensiones mnimas, mximas y las admisibles para distintos tramos de varillas de bombeo, basado en el Diagrama de Goodman modificado por el API.UNIDADES DE SUPERFICIE Unidad de bombeo hidrulico (UBH)El motor mueve una bomba hidrulica, para que mediante el sistema hidrulico se muevan en forma reciprocante unos cilindros (gatos hidrulicos). Unidad de balancn (bimba)En una BIMBA el motor mediante la reduccin de engranes hace girar las manivelas y que a su vez mueven el balancn. Dinmica de balanceoEl peso de la sarta de varillas, la sarta y la columna de fluidos desequilibran lafuerzanecesaria para el movimiento reciprocante, es decir, se requiere mucha fuerza para levantar el aparejo, y solo de la gravedad para bajarlo.Para disminuir este esfuerzo el peso del aparejo se equilibra o balancea con masas de acero (contrapesos), en el caso de las BIMBA y de la UBH, con la fuerza que proporciona el nitrgeno a presin.Una vez balanceado, solo es necesaria poca fuerza para subir y bajar la bomba en el fondo, esto reduce por mucho elconsumode energa necesaria.TIPOS DE BALANCIN. Unidad ConvencionalEs el ms antiguo y usado en laindustria. Las unidades convencionales basan sugeometraen un sistema de palancaCLASEI, es decir, con un punto de apoyo en medio de la viga balancn. La rotacin de la manivela puede ser en ambas direcciones.Ventajas a)Bajocostodemantenimiento. b)Costos menores que otro tipo de unidades. c)Puede girar en sentido de las agujas del reloj y de forma contraria. d)Puede bombear ms rpido que la Mark II sinproblemas. e)Requiere menos balanceo que la Mark II.Desventajas a)Para muchas aplicaciones, no es tan eficiente como la Mark II. b)Puede requerir una caja de velocidades mayor que otro tipo de unidades (especialmente con varillas de acero). Unidad Mark IILas unidades Mark II basan sugeometratres ciertas caractersticas, las cuales reducen el torque y la carga con respecto a una unidad convencional. Estas son: La ubicacin de la caja reductora. Un punto de apoyo en el extremo de la unidad. Una manivela desfasada.Adicionalmente los costos del tamao de motor yelectricidadpueden ser reducidos.Ventajas a)Tiene bajo torque en muchos casos (con varillas de acero) b)Puede bajar entre 5 y 10% los costos, comparada con el siguiente tamao de la unidad convencional.Desventajas a)En muchas aplicaciones no puede bombear tan rpido como la convencional. b)Puede girar solamente en sentido contrario a las agujas del reloj. c)Puede causar masdaoa las varillas y bomba en caso de fluido pesado. Unidad Balanceada por AireLa utilizacin deairecomprimido en vez de pesadas manivelas y contrapeso, el sistema de aire ha sido tan simplificado que las nicas partes de funcionamiento continuo son el cilindro y el pistnequilibrio. Como resultado el tamao de la unidad es considerablemente ms pequeo, minimizando los costos de traslado y montaje.Ventajasa)Es ms compacta y fcil de balancear que las otras unidades.b)Los costos de envo son ms bajos que otras unidades (debido a que pesa menos).c)Puede rotar tanto en sentido horario como antihorario.Desventajasa)Son ms complicadas y requieren mayor mantenimiento (compresor de aire, cilindro de aire).b)La condensacin del aire en el cilindro puede constituir un serio problema.c)La caja de engranaje podra daarse si el cilindro pierde la presin del aire.Unidad Reverse Mark IIEsta unidad ofrece una alternativa mejorada al diseo y geometra de las unidades convencionales. A pesar de las similitudes en la apariencia, la geometra de las unidades Reverse Mark II pueden reducir el torque y los requerimientos de potencia en muchas aplicaciones de bombeo.Unidad de Bombeo ChurchillDisponibles nicamente por el fabricante Lufkin, estas ofrecen la misma dureza y resistencia que las unidades convencionales. Han sido utilizadas regularmente en pozos poco profundos.Unidades de Bombeo de Bajo PerfilUnidades de bombeo compactas diseadas para la instalacin en campos de irrigacin consistemasde aspersores mviles o en areas urbanas donde las caractersticas del bajo perfil serian deseadas.Unidades de Bombeo RotaflexUtilizatecnologaprobada eninnovacinen el diseo para proveer una eficiencia excelente yeficaciaen los costos para pozos profundos, problemticos y de alto potencial.El Rotaflex cumple casi a la perfeccin con la situacin ideal para bombeo mecnico: carrera larga y baja velocidad. Esta combinacin asegura un mejor llenado de la bomba y carga parasitas muy bajas (aceleracin, friccinmecnicay viscosa) y por esola cartade superficie de instalacin con Rotaflex, es casi parecida a la ideal.Caractersticas para reducir significativamente los costos de levantamiento con diseos de carreras largas: Manejo eficiente de altos volmenes, mayores cargas y desviacin de pozos. Reduce el desgaste y las cabillas en las tuberas. Incrementando la vida til. Menos ciclos. Aumento en la eficiencia del sistema. Fcil de instalar y hacerservicio. Torques menores, lo que se traduce en menores requerimientos de energa. Reduccin significativa de las cargas dinmicas. Resultando en menores costos operacionales. Proporciona una mejor razn de compresin a la bomba lo que minimiza problemas de bloqueo por gas. Facilidad para balancearlo ya que esta operacin consiste simplemente en quitar o agregar bloques a la caja de contrapeso. Unidad de Bombeo DynapumpEs un sistema de unidad de bombeo computarizado. Utilizasensoreselectrnicos, equipamiento hidrulico y sistemas de monitoreo computarizado con el propsito de extraer petrleo lo mas eficientemente posible 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 unacomputadoracontrolada con un sistema demodemradio,electrnicasolida, controladores de motor y bombas hidrulicas.MotoresLa funcin del motor es suministrar la energa que el sistema de bombeo necesita para moverse. La potencia del motor depende de la profundidad de la bomba, nivel del fluido, de la velocidad de bombeo y del balanceo de la unidad y dems caractersticas propias del pozo, normalmente se usan dos tipos de motores, unos elctricos y otros de combustin interna podemos definirlo de la siguiente manera.Un motor elctricoes una mquina elctrica que transformaenerga elctricaen energamecnicapor medio de campos electromagnticosvariables. Algunos de los motores elctricos son reversibles, pueden transformar energa mecnica en energa elctrica funcionando como generadoresUnmotor de combustin interna,es un tipo de mquina que obtieneenerga mecnicadirectamente de laenergaqumicade uncombustibleque arde dentro de una cmara de combustin. Su nombre se debe a que dicha combustin se produce dentro de la mquina en s misma, a diferencia de, por ejemplo, lamquina de vapor.

Cartas dinagrficasLa produccin petrolera requiere cada da instrumentos de anlisis muy sofisticados que le permitan mantener su ritmo y sus costos.Una de lasherramientasms usadas en eldiagnsticooperacional de pozos de bombeo mecnico es el de lasCartasDinagrficas de Fondo. Estas cartas son curvas de esfuerzo versus desplazamiento de la cabilla de la bomba pero calculadas en el fondo del pozo a partir de datos tomados en la superficie. Para este clculo uno de los mtodos ms usados es el de la solucin de la ecuacin de onda de la cabilla, mtodo desarrollado por Gibbs en los aos sesenta.

La acertada identificacin de problemas de fondo es esencial en el bombeo mecnico para lograr una produccin ptima y reducir los costos de operacin y mantenimiento. Es necesario desarrollar y aplicar metodologas que permitan identificar de forma rpida problemas que puedan afectar la operacin. La condicin mecnica ydesempeodel equipo de fondo (sarta de varillas, bomba, vlvulas, entre otros componentes) y las propiedades fsicas del pozo, como interferencia de gas y fugas en las bombas, pueden ser evaluadas utilizando cartas dinagrficas. Se presenta unametodologade anlisis de fallas y condiciones de operacin del sistema de bombeo, que incluye el desarrollo de unsoftwarede anlisis basado enredes neuronalespara identificar problemas en el sistema usando dinagramas de fondo.El sistema desarrollado permiti identificar un conjunto de los problemas ms comunes con una alta precisin y es una herramienta que podra asistir a ingenieros ypersonalde operaciones en los trabajos diarios en sistemas de bombeo mecnico. Adicionalmente, fue desarrollada una funcionalidad bsica para identificar las cartas ms cercanas de acuerdo a caractersticasestadsticasy geomtricas, la cual puede ser usada como punto de partida para desarrollar un sistema inteligente para predecir potenciales fallas a futuro.

LIDESoft, S.A., conjuntamente con PROYTEK, S.A., ha desarrollado prototipos de software yhardwarepara hacer este tipo de clculos y mostrarlo a operadores en forma grfica para su inmediato anlisis y estudio. Para ello se desarroll una interfaz conprotocoloModbus que permite leer los datos de lacartade superficie de una unidad remota de adquisicin de datos. Estos datos son procesados por lote en uncomputadorpara resolver la ecuacin de onda particular de ese pozo y mostrar la carta de fondo.El desarrollo est hecho tanto enlenguaje Ccomo en Python para asegurar rapidez de ejecucin y versatilidad en el mantenimiento delcdigodelprograma. Se usan adems poderosas libreras en software libre que permiten el anlisis de los datos sin importar si la mquinaclientees enWindowso enLinux. La unidad remota usada es la Sixnet IPM la cual es programada en C y cuenta con ambiente linux incorporado.Diseo de una competicin de pozo con bombeo mecnico

Este sistema de levantamiento artificial es el ms antiguo y el ms utilizado en el mundo, debido principalmente a los bajos costos operativos, facilidad operativa y bajosriesgosde derrame por ser una operacin a baja presin. El sistema es accionado por un motor a diesel o elctrico, que alimenta la potencia necesaria por movimiento rotacional. La unidad de transmisin transfiere la energa suministrada por el motor a travs de correas y engranajes al balancn, el cual transforma dicha energa en movimiento armnico simple. Este movimiento es transferido desde el balancn a la barra pulida y de sta a la sarta de varillas quien a su vez acciona la bomba de subsuelo y finalmente por diferencia de nivel desplaza el fluido por la tubera de produccin haca la superficie.El bombeo mecnico generalmente consiste en el balancn, el cabezal del pozo, el vstago pulido, las cabillas, el cuello de las cabillas y la bomba mecnica. El sistema de bombeo mecnico est constituido principalmente por:

EQUIPO DE SUPERFICIE Unidad de bombeo (Balancn) Motor de la unidad Cabezal del pozo Barra pulidaEQUIPO DE SUBSUELO Tubera de produccin Sarta de varillas Bomba de subsuelo Ancla de gas Ancla de tuberaCompletacin de pozos con bombeo mecnico

Sarta de velocidad

Una sarta de tubera de dimetro pequeo corrida en el interior de la tubera de produccin de un pozo como tratamiento de remediacin para resolver los problemas de carga de fluidos. A medida que se agota la presin de yacimiento de un pozo de gas, puede suceder que la velocidad sea insuficiente para transportar todos los fluidos del pozo. Con el tiempo, estos fluidos se acumulan y deterioran la produccin. La instalacin de una sarta de velocidad reduce el rea de flujo e incrementa la velocidad de flujo para permitir el transporte de los fluidos desde el pozo. Las sartas de velocidad se corren generalmente utilizando tubera flexible como conducto de sarta de velocidad. El trabajo seguro en un pozo activo y la movilizacin rpida permiten que las sartas de velocidad con tubera flexible constituyan una solucin econmicamente efectiva para la carga de fluidos en los pozos de gas.

Sarta de velocidad. Una sarta de velocidad se corre a modo de tratamiento de remediacin en los pozos de gas para asegurar el transporte eficiente de los fluidos del yacimiento a travs del pozo.

ConclusinLa aplicacin del bombeo mecnico, como mtodo de produccin de fluidos constituye un factor relevante dentro de la industria petrolera. Cuando los yacimientos han declinado su presin a tal punto que no producen de manera artificial, habr un efecto causado por las presiones capilares que pueden hacer que un cierto volumen de fluido se eleve a una cierta profundidad del pozo, y es en este momento cuando la utilizacin de las unidad de bombeo mecnico que este en uso, tiene la funcin de terminar de levantar esa columna de fluidos que se elevo hasta cierta profundidad del pozo.El uso de cada una de las unidades de superficies (Balancn) como mtodo de recuperacin secundaria, debe depender de ciertos parmetros a evaluar. Estos parmetros son la productividad que tenga el equipo de manejar la produccin disponible y de soportar las cargas generadas por los fluidos y equipos de bombeo del pozo, as como tambin los niveles de profundidad a los que estarn sometidos y en los cuales influye los esfuerzos de tensin, elongacin y peso. Elobjetivoprincipal siempre es recuperar la mayor cantidad dehidrocarburosde la formacin, de acuerdo al programa de produccin, lademanday la capacidad instalada.