Politicas Bolivianas

A continuación se detallan los pasos a seguir para calcular y analizar las variables de diseño de una

instalación de bombeo con PCPump( Bomba de Cavidades Progresivas). Es una guía simple y simplificada debido a las condiciones planteadas, las cuales podrían volverse más complejas según el tipo de fluído, caudales, profundidad y tipo de pozo a ser producido. Los pasos son los siguientes:

1. Datos del pozo

2. Datos de la Bomba

3. Calculo teórico del caudal

4. Cálculo de presión sobre la bomba

5. Calculo de la potencia consumida

6. Cálculo de torques

7. Cálculo de esfuerzos axiales

1- Debido a la presión sobre la bomba

2- Debido al peso de las varilla

8. Cálculo de las tensiones combinadas

9. Cálculo de estiramiento de la sarta de varillas

*( Para este ejemplo, los cálculos fueron realizados habiendo elegido previamente un modelo de bomba,

teniendo en cuenta los requerimientos de caudal)

1- Datos del pozo

Casing : 7”

Tubing : 3 ½” 7.4#

Varilla: 1” x 25’ grado D

Caudal requerido: 225 [m3/d]

Profundidad de instalación: 900 [m ]

Nivel dinámico: 750 [m]

% de agua: 98

densidad del petróleo: 0.86

densidad del agua: 1.01

presión en boca de pozo: 10 [kg/cm2]

2- Datos de la Bomba

Marca: GEREMIA

Modelo: 20-40-2100

- 2000 PSI presión máxima

- 40 serie 4” de OD

- 2100 barriles/día @ 500 rpm

Geometría : Single lobular

Elastómero: NBRA (base)

Pr : Paso del rotor

Pe : paso del estator = 2 * Pr

D-d = 2 * E

Dimensiones de diseño de la bomba

D: 60 mm

d: 40 mm

E : 10 mm

Pe: 300 mm

Pr: 150 mm

Ensayo en banco de test

Si bien por catálogo, se puede obtener la constante volumétrica de la bomba, se plantea el ejercicio para

determinar la constante volumétrica de la bomba según sus dimensiones, las cuales podrían ser suministradas por el fabricante.

La sección de cada cavidad generada es:

A = 4 * d * E

A = 4* 4 [cm] * 1[cm]

A = 16 [cm2]

La mínima longitud requerida por la bomba para crear un efecto de acción de bombeo es UN PASO(un

paso de estator), esta es entonces una bomba de un etapa. Cada longitud adicional de paso da por

resultado un etapa más.

El desplazamiento de la bomba, es el volumen producido por cada vuelta del rotor (es función del área y

de la long de la etapa)

V = A * Pe

V = 16 [cm2] * 30 [cm]

V = 480 [cm3] = 0.00048 [m3]

En tanto, el caudal es directamente proporcional al desplazamiento y a la velocidad de rotación N.

Q = V . N = V . RPM = 1/min

Q = 0.00048 [m3] * 1/min * 60 min/ h * 24 h/ dia

Q = 0.6912 [m3/d /RPM] (cte volumétrica C)

4- Cálculo de presión sobre la bomba(TDH)

La presión total sobre la impulsión de la bomba esta dada por los siguientes términos:

a)- Pbdp : presión de boca de pozo

b)- P.fricción: perdida de carga por fricción entre tubing y varilla

c)- P. Nivel: presión debido a la columna de líquido a elevar

a)- Pbdp= 10 kg/cm2

b)- P.Fricción = long. Tubing * factor de pérdida de carga

De la tabla 1(Friction loss factor) para un caudal de 220 m3/d y varilla de 1” dentro de tbg de 31/2”:

Factor= 0.000107 [kg/cm2 / m / cp]

Si consideramos que para una viscosidad

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