Bombeo Mecanico

Autores

Camejo María

Mujica Julio

Padrón Yliana

Sánchez Yessica

Segovia Jonathan.

Ing. en gas VI Semestre. (2013) UNEFA

Resumen - Fundamentalmente este artículo científico se basa en el bombeo mecánico para la extracción de hidrocarburos, donde daremos a conocer los diferentes equipos que se necesitan para llevar a cabo esta operación, los diferentes tipos de balancín, de qué manera influyen este método y su eficiencia de productividad.

Palabras Clave – Balancín, bombeo, unidades, cabillas, fallas y motores.

I Introducción - Los sistemas de bombeo mecánicos, son los métodos de producción más utilizados, 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 están constituidos básicamente por las siguientes partes: unidad de bombeo, motor (superficie), cabillas, bomba de subsuelo, anclas de tubería, tubería de producción (subsuelo).

II características Generales.

Bombeo Mecánico

¿Qué es y cuál es su función?

Es uno de los levantamientos artificiales más comunes y antiguo del mundo, debido a su sencillez y fuerza y es posible su aplicación en casi todos los tipos de pozos. Su mecanismo consiste en la succión y transferencia casi continua del petróleo hasta la superficie y esto ocurre por una bomba de subsuelo abastecida con energía suministrada a través de una sarta de varilla, la energía proviene de un motor eléctrico o de combustión interna la cual moviliza la unidad de superficie mediante un sistema de engranajes y correas.

¿Dónde se aplica este sistema?

Tiene su principal aplicación en el ámbito mundial en la producción de crudos pesados y extra pesados, cabe destacar que se usan en la producción de crudos medianos y livianos. Este sistema no es posible aplicarlo en pozos desviados y tampoco es recomendable cuando la producción de sólidos y la relación gas/liquido sea muy alta ya que afecta considerablemente la eficiencia de la bomba.

¿Cuáles son los componentes de este sistema?

Este sistema se divide en 2 equipos los cuales son:

En Superficie.

Motor: Es el encargado de suministrar la energía necesaria a la unidad de bombeo para levantar los fluidos de pozo. Los motores pueden ser de combustión interna o eléctrica.

Reductor de engranajes: Reduce la velocidad del motor para una velocidad adecuada de bombeo.

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 sujetos al eje de baja velocidad de la caja de engranajes

Contrapeso: Se utiliza para balancear las fuerzas desiguales que se originan sobre el motor.

Barra Pulida: es una pieza solida de acero que se mueve dentro de la tubería y es la que soporta la mayor carga del sistema

Prensaestopas: 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 crudo producido.

En Sub-Suelo.

Sarta de Cabillas (varillas). Es una parte vital del sistema de bombeo mecánico ya que es la que conecta los componentes de fondo con los de superficie. Por tanto, es indispensable un diseño apropiado de la sarta para asegurar la continuidad de la operación y evitar pérdidas de producción y aumento de costos. La sarta se construye conectando las cabillas individuales una por una hasta la profundidad deseada de la bomba. Dentro de estas cabillas tenemos las de acero, pero debido a su peso y debilidad frente a la corrosión se han fabricado cabillas de fibra de vidrio, la cual consiste de un cuerpo plástico y dos conexiones de acero soldadas al mismo con una resina epóxica. Cabe señalar las cabillas continuas (COROD), estas surgieron para evitar las conexiones de las cabillas convencionales; es decir, es una sarta continua mejorando de esa manera la vida útil de la misma.

Bomba: Es un equipo de desplazamiento positivo (reciprocante), la cual es accionada por la sarta de cabillas desde la superficie. Una bomba de sub-suelo consta de 5 partes principales:

•Barril o cámara (fijo o movible). Es una pieza cilíndrica pulida en la cual se almacena el fluido.

•Pistón o émbolo (movible o fijo). Es el elemento movible dentro de la bomba y su función en el sistema es bombear de manera indefinida.

•Válvula viajera contenida en el pistón. Esta ubicada en el pistón, el tipo bola y asiento, permite la entrada de flujo del barril hacia el pistón en su descenso y posteriormente hacer un sello hermético en la carrera ascendente permitiendo la salida del crudo hacia la superficie.

•Válvula fija de tipo bola y asiento. Permite el flujo de petróleo desde el pozo hasta el barril de 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

•Sistema de anclaje. Es la combinación de las partes reunidas inferiormente para obtener el anclaje de la bomba y efectuar un sello hermético.

•Filtro de gas. Consiste en un tubo ranurado o perforado, colocado bajo la zapata de anclaje. Su objetivo es separar gas/liquido antes de la entrada del fluido a la bomba.

Fig. 1 Esquema de los equipos de bombeo mecánico

Fig. 2 Esquema típico de bomba de sub-suelo.

API ha divido estas bomba en: Bombas de tubería (T) y Bombas de cabillas o insertadas (R).

Fig. 3 Como influye API en las bombas de sub-suelo

¿Cuál es la eficiencia del Desplazamiento de la Bomba y la Tasa de Producción con respecto a este sistema en los pozos?

- 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%.

Unidades de bombeo

Las unidades de bombeo han sido divididas por el grupo de palanca al cual pertenece:

Modelo convencional.

Es el más antiguo y usado en las industrias y la rotación de sus manivelas puede ser en ambas direcciones. Los modelos de geometría avanzada tienen dos variantes: el de balanceo neumático y el Unitorque.

Ventajas.

• Los componentes son fácilmente intercambiables.

• Es eficiente simple y fácil de operar

• Puede levantar petróleo de alta viscosidad y temperatura

Desventajas.

• Pueden presentar bloqueos por excesivo gas libre a la entrada de la bomba

• La unidad de superficie es muy pesada

• En sitios poblados puede presentar un peligro para las personas.

Fig. 4 Modelo Convencional

Mark II o Unitorque

A diferencia de los demás su diseño requiere de menos energía para levantar la misma carga de fluido. Pero sin embargo este diseño crea una situación de riesgo para el personal que está trabajando en el balancín en movimiento, debido a que 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°; es decir, que pasa dos veces por el mismo sitio en un ciclo.

Ventajas.

• Es más eficiente que el convencional en las mayorías de los casos

• Su costo es menor al convencional

Desventajas

• Solo puede rotar en sentido anti horario

• En varias aplicaciones, no puede bombear tan rápido como uno convencional debido a su velocidad en la carrera descendente

Fig.5 Mark II o Unitorque

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 y DynaPump.

Rotaflex

Cumple casi a la perfección con la situación 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). Así como su mantenimiento es muy bajo por ser una unidad con menos partes movibles.

DynaPump.

Es un sistema de unidad de bombeo computarizado, el cual utiliza sensores electrónicos equipamiento hidráulico y sistema de monitoreo con la finalidad de extraer petróleo lo más eficientemente posible para pozos profundos. Este equipo consta de 2 componentes principales

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