BOMBEO MECANICO

BOMBEO MECÁNICO

1. Levantamiento Artificial por Bombeo Mecánico

Consiste en confinar los fluidos y desplazarlos a través de una bomba de una zona de baja presión a una zona de alta presión, lo cual permite bajar la presión de fondo. Esto se puede hacer:

• Suministrando energía a los fluidos dentro de la tubería mediante el uso de una bomba reciprocante conectada y accionada en superficie por una sarta de cabilla. La energía es transferida al fluido a través de la compresión por movimiento del pistón.

• Como la energía es cedida dentro del pozo es claro que la bomba incrementa presión y no succiona al yacimiento, este únicamente se ve favorecido al tener menor contrapresión en fondo como sucede con cualquier otro método.

2. Ventajas y desventajas del uso del Bombeo Mecánico

Como cualquier otro método de levantamiento artificial, el bombeo mecánico tiene sus pros y contras que son importantes cuando se determina que método de levantamiento usar para una aplicación particular. Usualmente la decisión de que método de levantamiento utilizar depende de muchos factores que incluyen: localización geográfica, disponibilidad de electricidad o gas, producción de arena u otros sólidos, desviación del pozo, acumulación de escamas y parafinas, costos del equipo, etc. Para ayudar en tales decisiones, lo que sigue es un resumen de las principales ventajas y desventajas del Bombeo Mecánico:

2.1. Ventajas

• Puede cambiarse fácilmente la tasa de producción cambiando la velocidad de bombeo o la longitud de la carrera.

• Puede disminuir la presión de entrada de la bomba para maximizar la producción.

• Pueden intercambiarse fácilmente las unidades de superficie.

• Puede ser monitoreado de manera remota con un sistema controlador de bombeo.

• Puede usar modernos análisis dinamométricos de computadora para optimizar el sistema.

• Aplicable a crudos pesados y extra-pesados.

• Aplicable a pozos con bajo nivel de fluido.

• Capaz de manejar agua.

• Empleado en la descarga de líquido en pozos de gas.

• El sistema es eficiente, simple y fácil de operar por el personal de campo.

• Se puede aplicar en completaciones sencillas y múltiples.

• Puede utilizar gas o electricidad como fuente de energía.

• Puede bombear crudos viscosos y a altas temperaturas

• Bajo costo de mantenimiento.

2.2. Desventajas

• Es problemático en pozos desviados.

• No puede usarse costa afuera por el tamaño del equipo de superficie y la limitación en la capacidad de producción comparado con otros métodos.

• No es oportuno en áreas urbanas.

• Limitado a profundidad máxima de 7000 pies.

• El equipo de superficie es pesado y voluminoso.

• Altos costos por instalación.

• Sensible a la alta producción de arena.

• Perdida de eficiencia volumétrica para pozos con alta producción de gas

3. Aplicación del Bombeo Mecánico

• Pozos con 0,1 < IP < 5.

• Tasas de producción entre 20 y 4000 BPD

• Tasa de gas entre 0,01 – 0,15 MMPCD.

• RGL entre 10 – 300.

• Nivel de fluido entre 400 – 7000 pies.

• Viscosidad entre 100 – 80.000 cPs.

• API entre 6 – 25.

• Profundidad entre 400 – 8.000’.

• Diámetro del revestidor 4 ½ - 9 5/8.

4. Rango de aplicación del Bombeo Mecánico

• Este método de levantamiento se encuentra entre 20 y 2000 (BPPD)

• Se pueden aplicar a una profundidad no mayor a 9000 pies.

• No se puede utilizar en pozos desviados.

• No debe existir presencia de arenas.

• Solo se utiliza en pozos unidireccionales

• Se utiliza en pozos con temperaturas no mayores a 500 ºF.

5. Embolas por Minuto (EPM)

Estas son las cifras de repeticiones continuas del movimiento ascendente y descendente (emboladas) que mantienen el flujo hacia la superficie. Como en el bombeo mecánico hay que balancear el ascenso y descenso de la sarta de varillas, el contrapeso puede ubicarse en la parte trasera del mismo balancín o en la manivela. Los diámetros de la bomba varían de 25,4 a 120 milímetros. El desplazamiento de fluido por cada diámetro de bomba depende del número de emboladas por minuto y de la longitud de la embolada, que puede ser de varios centímetros hasta 9 metros. Existen instrumentos que contabilizan el número de emboladas, donde se demuestran en pantallas de cristal líquido (LCD), estos aparatos monitorean y presentan la velocidad del número de emboladas por minuto (EPM) y el número total de emboladas de las bombas. 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 9999 emboladas totales acumuladas. El Contador de emboladas es accionado por medio de una batería con una vida útil de 3 años. El control de la unidad es por medio de cristales, razón por la cual no requiere de calibración. Presenta también, un indicador de bajo voltaje de la batería y un sistema único de paro total en situaciones donde se presente un voltaje extremadamente bajo, para prevenir daños a las pantallas LCD. La caja, construida en acero inoxidable, es resistente al agua. Todos los letreros se gravan permanentemente en la caja. El paquete completo está diseñado para operar en forma confiable en el medio ambiente de perforación de pozos petroleros, con altas vibraciones y uso constante, tanto en localizaciones en tierra como costa afuera.

La Longitud de carrera es conocida como la distancia entre la unión de crack y la viela determina la longitud de la carrera del varillón.

6. Componentes del Sistema de Bombeo Mecánico

Los componentes individuales de un sistema de bombeo mecánico se pueden dividir en dos principales grupos: el equipo de superficie y el equipo de fondo.

6.1. Equipo de Superficie

El equipo de superficie incluye:

a) El motor primario, el cual proporciona la potencia de impulsión al sistema y puede ser un motor eléctrico o gasolina.

b) Los engranajes reductores o caja reductora, los cuales reducen la elevada velocidad rotacional del motor primario a la velocidad requerida para efectuar el bombeo y al mismo tiempo incrementar el torque disponible sobre su eje de baja velocidad.

c) La unidad de bombeo, un acople mecánico que transforma el movimiento de rotación del engranaje reductor en un movimiento oscilante requerido para operar la bomba de fondo. Su elemento principal es el balancín, el cual trabaja sobre el principio de una palanca mecánica.

d) La barra lisa, la cual conecta el balancín a la sarta de varillas y asegura una superficie de sellamiento en el cabezal del pozo con el fin de mantener los fluidos dentro del pozo.

e) El ensamble del cabezal del pozo, el cual contiene el prensaestopas que sella sobre la barra lisa para hacer que los fluidos del pozo lleguen hasta la línea de flujo. El espacio anular de la tubería de revestimiento usualmente está conectado a través de una válvula de cheque a la línea de flujo.

6.2. Equipo de Subsuelo

Está constituido principalmente por la Bomba de Subsuelo, un equipo de desplazamiento positivo (reciprocante), la cual es accionada por la sarta de cabillas desde la superficie. Sus componentes son: el barril o camisa, pistón o émbolo, 2 o 3 válvulas con sus asientos y jaulas o retenedores de válvulas.

a) Barril o cilindro de la bomba: Es una pieza cilíndrica pulida en la cual se almacena el fluido.

b) Émbolo o pistón: Es el elemento movible dentro de la bomba. Su diámetro determina la capacidad de desplazamiento y su resistencia es menor que el que la del cilindro.

c) Válvula viajera: Esta ubicada en el pistón, el tipo bola y asiento, permite la entrada del fluido del barril al pistón.

d) Válvula fija de tipo bola y asiento: Esta facilita la entrada del fluido desde el pozo hasta el barril de la bomba.

e) Anclaje o zapata: Es la combinación de las partes reunidas inferiormente para obtener el anclaje de la bomba y efectuar un sello hermético.

Imagen N°1. Componentes del Equipo de Subsuelo

7. Descripción de una Bomba de Subsuelo

Imagen N°2. Descripción de las características de una

Bomba de Subsuelo

7.1. Funcionamiento de los Componentes

La bomba se baja dentro la tubería de producción y se asienta en el fondo con el uso de empacaduras. La bomba es accionada por medio de las varillas que le transmiten el movimiento desde el aparato de bombeo, éste consta de un balancín al cual se le transmite el movimiento de vaivén por medio de la biela y la manivela, éstas se accionan a través de una caja reductora movida por un motor.

El balancín de producción imparte un movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de succión que mueve el pistón de la bomba, colocada en la sarta de producción o de educción, a cierta profundidad del fondo del pozo.

La válvula fija permite

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