Bombeo Mecanico

· 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.

El bombeo mecánico convencional nació prácticamente a la par con la industria

petrolera cuando el coronel Drake perforó su pozo en Pensilvania en 1859.

Para aquellos tiempos las perforaciones se hacían con herramientas de percusión. La

mecha se suspendía mediante un especie de Balancín hecho de madera u se dejaba caer

mas o nonos en la misma forma a como hoy se inician los pilotes en un construcción.

Cuando el pozo moría, era de mayor facilidad utilizar el balancín de madera que

había quedado en el sitio para operar la bomba de subsuelo, de allí el surgimiento del

bombeo mecánico convencional.

· Componentes del Bombeo mecánico:

Equipos de Superficie.

Unidad de Bombeo.

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:

1. La variación de la velocidad del balancín con respecto a las revoluciones por

minuto de la máquina motriz.

2. La variación de la longitud de carrera.

3. La variación del contrapeso que actúa frente a las cargas de cabillas y fluidos del

pozo.

Para la selección de un balancín, se debe tener los siguientes criterios de acuerdo a la

productividad y profundidad que puede tener un pozo:

Productividad

1. Los equipos deben ser capaces de manejar la producción

2. Los equipos de superficie deben soportar las cargas originadas por los fluidos y

equipos de bombeo de pozo.

3. Factibilidad de disponer de las condiciones de bombeo en superficie adecuada.

Profundidad

1. La profundidad del pozo es un factor determinante de los esfuerzos de tensión, de

elongación y del peso.

2. Afecta las cargas originadas por los equipos de producción del pozo.

3. 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.

· Descripción del equipo de superficie :

Motor.

Es el encargado de suministrar 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 último utilizado para alto deslizamiento.

3

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 máquina 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 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.

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.

· Clasificación de los Balancines :

Balancines convencionales.

Estos poseen un reductor de velocidad (engranaje) localizado en su parte posterior

y un punto de apoyo situado en la mitad de la viga.

Unidades Mark II.

Las unidades Mark II basan su geometría en tres características, las cuales

reducen el torque y la carga con respecto a una unidad Convencional. Estas son:

La ubicación de la caja reductora. La misma está ubicada de tal manera que con

un giro determinado de las manivelas crea una carrera ascendente de 195º de la rotación

de la manivela y una carrera descendente de aproximadamente de 165º de la rotación de

la manivela.

Una manivela desfasada, la cual produce un contrabalanceo más efectivo el cual,

al comienzo de la carrera ascendente, “arrastra” la carga del pozo en aproximadamente 7

1/2º. Igualmente en la carrera descendente, esta misma condición produce esta acción,

también “llevando” el contrapesado aproximadamente 71/2º

Independientemente de estos factores, las unidades Mark II producirán un torque

uniforme trabajando en forma conjunta, reduciendo un 35% del torque en la caja

reductora. Adicionalmente los costos de electricidad y del tamaño del motor pueden ser

reducidos.

Unidades Balanceadas a Aire / Air Balanced.

La utilización de aire comprimido en vez de pesadas manivelas y contrapesos

permite un control del contrabalanceo en forma manual. Como resultado, el tamaño de la

unidad es considerablemente más pequeño, minimizando los costos de traslado y de

montaje. Las unidades balanceadas a aire tienen la ventaja de tener tamaños más grandes

con largas carreras, donde con un sistema convencional o MARK II son prácticamente

imposibles.

· Tipos de Unidades de Bombeo:

M Mark II Unitorque

C Convencional

A Air Balanced

B Beam Balanced

LP Low Profile

RM Reverse Mark

CM Convencional ( portable )

228 Torque máximo de la caja reductora

(en miles de libras x pulgada)

D Tipo de reducción de la caja (simple, doble o triple)

173 Carga estructural máxima (en cientos de libras)

74” Valor máximo de la carrera (en pulgadas)

· Características de las Unidad de Bombeo

Convencional Balanceada por aire Mark II

1. Muy eficiente 1. La de menor eficiencia 1. Muy eficiente

2. Muy confiable debido a su

diseño simple

2. La más compleja de las

unidades

2. Igual que la convencional

3. La más económica 3. La más costosa 3. Moderadamente costosa

Las unidades de bombeo pueden ser clasificadas en función del torque máximo, la

carga estructural y la carrera máxima.

Torque Máximo .

El torque es el producto de la fuerza por un brazo de palanca. La fuerza proviene

de la variación de las cargas que transmite la unidad y el efecto de contrabalanceo. El

brazo de palanca es la distancia del centro de eje de salida de la caja reductora al centro

del perno de biela.

Carga estructural.

Es la carga máxima que puede soportar la unidad en la cabeza de mula, pudiendo

soportarla normalmente toda la estructura del equipo, como así también cojinetes y

accesorios.

Carrera máxima.

Es la máxima carrera a obtener en el vástago pulido

La designación sugerida por API es:

M - 228D-173-74”

Donde:

M es el tipo de unidad de bombeo mecánico

Equipos de Subsuelo.

Cabillas.

La sarta de cabillas conecta la bomba de fondo con la barra pulida. La función

principal es transmitir el movimiento oscilatorio de la barra pulida a la bomba. Esto

proporciona la potencia necesaria por la bomba para producir hidrocarburos. La

resistencia,

...