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BOMBEO MECNICOHARVEY BUITRAGO AVILAGEIBER GARCIA BUITRAGOOSCAR GUAYARA BARRETOCIFRAS APROXIMADAS DE USO DEL BOMBEO MECNICO

BOMBEO MECNICOUna unidad de bombeo es un mecanismo que imparte movimiento reciprocante a una barra pulida que a su vez esta unida a una sarta de varillas. Mediante este sistema se convierte el movimiento rotatorio del motor en un movimiento reciprocante vertical necesario para la barra lisa o pulida.

BOMBEO MECNICOEl principio fundamental de la mayora de las unidades es bsicamente el mismo pero el arreglo de las partes es diferente. El sistema de las unidades de bombeo se basa en un conjunto de contrapesos que en la mayora de los casos consiste en pesos ajustables en los cigeales, o en la compresin y descompresin de aire que generan el balanceo en el sistema y en la barra pulida la cual comunica el movimiento hasta el equipo de subsuelo.

BOMBEO MECNICOSe puede afirmar entonces que una instalacin de bombeo mecnico se divide en equipo de superficie y en equipo de subsuelo. El equipo de superficie est constituido por el motor, la unidad de bombeo, la barra pulida y la caja de engranaje, mientras que el equipo de subsuelo cuenta con la tubera de produccin, la sarta de varillas y la bomba de subsuelo.

6EQUIPO DE SUPERFICIE

FUNCIONAMIENTO

UNIDAD MOTRIZ O MOTORSu funcin es suministrar energa a la unidad de bombeo. El motor seleccionado, debe tener suficiente potencia para levantar el fluido a la rata deseada desde el nivel de fluido en el pozo. El motor puede ser de combustin interna o elctricos.

REDUCTOR DE VELOCIDADLa potencia se transmite de la polea del motor de dimetro d1, a la polea de la unidad en el eje de entrada del reductor, de dimetro d2, por medio de correas en V. N1=RPM del motorN2=RPM de la unidad reductora

N2 = N1( d1 / d2)

CONTRABALANCELa funcin primaria del sistema de contrabalance es almacenar energa en la carrera descendente y dar esa energa durante la carrera ascendente, distribuyendo con ms uniformidad las cargas y torques que deben ser soportados por el motor durante el ciclo.

11TRANSMISION DE MOVIMIENTOEl movimiento se transmite del reductor de engranaje a la viga viajera por medio de un brazo denominado pitman.

La distancia del eje de la manivela al brazo define la carrera de la barra lisa. La mayora de las unidades de bombeo se pueden operar con tres o ms longitudes de carrera.

BARRA LISAEs la conexin entre el equipo de superficie y las varillas. En la parte superior de la barra lisa va una grapa la cual permite que el elevador del cabezal en su carrera ascendente levante las varillas.El cabezal (carrierbar) va soportado del cabezote (horse head) y este de la viga viajera.

STUFFING BOXImpide el escape de gases y aceite.Esta va instalada sobre la cabeza del tubing, impidiendo las fugas de petrleo y gas por los lados de la barra lisa (polished rod).Debe existir inspecciones rutinarias a estos equipos para cambiar el material sellante, y as evitar escapes.

EQUIPO DE SUBSUELOVarillas de Bombeo.Bomba de Subsuelo.Barril o cuerpo de la bombaPistnVlvula fijaVlvula viajera

VARILLAS DE BOMBEOLas varillas de bombeo y sus accesorios son la conexin y dispositivo de accionamiento entre la unidad de superficie y el equipo en el fondo del pozo.

VARILLAS DE BOMBEODebido a restricciones de dimensionamientos, limitaciones de resistencia, a la tensin de los materiales utilizados y a las condiciones adversas encontradas en pozos petroleros, la varilla es considerada el punto dbil del sistema de bombeo mecnico.

VARILLAS DE BOMBEOEl API reconoce tres clases de varillas segn la norma API 11B. Estas son las clases C, D y K con las siguientes especificaciones:CARACTERSTICACLASE APICDKMxima Resistencia a Tensin9000011500085000Dureza Brinell185-235235-285175-235MetalurgiaAISI 1036CARBONCARBONO ALLOYAISI 46XXALLOYACOPLES DE VARILLAS DE BOMBEOAsegurar que la rosca macho y hembra estn limpias y sin daos.Utilizar el lubricante que cumpla con las normas API.Roscar la varilla al acople con la mano hasta que se unan completamente las superficies de las cajas.Utilizar la herramienta hidrulica para desplazar las dos secciones de la lnea que marca segn las especificaciones para la varilla en uso.Asegurar que la herramienta hidrulica est calibrada en por lo menos cuatro conexiones. Despus revisar la calibracin cada mil pies o cada cambio de tamao de varillas ya que vara el desplazamiento.

BOMBA DE SUBSUELOLas bombas de subsuelo usadas en el sistema de bombeo mecnico trabajan el principio de desplazamiento positivo. Sus partes bsicas son el barril o cilindro, un pistn y dos vlvulas. La vlvula en el fondo del barril acta como una vlvula de succin y es llamada vlvula fija, la otra vlvula contenida en el pistn acta como una vlvula de descarga y es llamada vlvula viajera.

CICLO DE BOMBEOAl comienzo del recorrido ascendente, el pistn ya ha alcanzado su posicin ms baja; la vlvula viajera se cierra debido a la alta presin hidrosttica ejercida sobre ella; el fluido contenido dentro del tubo sobre la vlvula viajera es levantado a superficie durante el movimiento ascendente del pistn; al mismo tiempo la presin cae en el espacio entre las vlvulas fija y viajera, causando que la vlvula fija se abra.

CICLO DE BOMBEOLa presin en el fondo del pozo conduce el fluido de la formacin a travs de la vlvula fija hasta la zona del barril por debajo del pistn. El levantamiento de la columna de lquido y el llenado del barril continua hasta que finaliza el recorrido ascendente.

CICLO DE BOMBEODespus de que el pistn ha alcanzado el tope de su recorrido, La sarta de varillas inician su movimiento hacia abajo, el recorrido descendente comienza, la vlvula viajera se abre inmediatamente y la vlvula fija se cierra.

CICLO DE BOMBEODurante el recorrido descendente el pistn hace su descenso con la vlvula viajera abierta dentro del barril que se encuentra lleno con fluido de la formacin. En el final del recorrido descendente la direccin del movimiento de la sarta de varillas es reversado y de esta manera se inicia otro ciclo de bombeo.

BOMBAS TIPO TUBING

En las bombas de este tipo, el barril est integrado a la tubera, est conectado a la parte baja del tubo y baja a la profundidad deseada junto con la sarta de tubera. Este tipo de bomba presenta la desventaja de tener que sacar la tubera completa para poder realizarle algn tipo de servicio al barril.

BOMBAS TIPO INSERTAS

Las bombas tipo insertas, en contraste con las bombas tipo tubing, son una herramienta ensamblada en una misma pieza, la cual es corrida dentro del pozo junto con la sarta de varillas. Este ensamblaje contiene el barril, el pistn dentro del barril y el juego de dos vlvulas (fija y viajera). El niple es la nica pieza que baja junto con la sarta de tubera a la profundidad deseada para la bomba.

VALVULASLas vlvulas viajera y estacionaria que se encuentran instaladas en una bomba de subsuelo para un sistema de bombeo mecnico, son una combinacin de una esfera y una silla. Estas vlvulas son consideradas el corazn del bombeo mecnico debido a que un eficiente bombeo, depende primordialmente del desempeo de las vlvulas fija y viajera, las cuales son simples vlvulas cheque.

VALVULASEl asiento o silla es elaborado a precisin y terminado con metales resistentes a la corrosin y a la abrasin, son usualmente reversibles y pueden ser usadas por ambos lados.

VALVULASLas esferas metlicas son tambin terminadas a precisin, y cada combinacin de esfera y silla es traslapado para proveer un sello perfecto. Cualquier imperfeccin inicial o de manufactura o daos posteriores por corrosin o abrasin pueden causar escurrimiento o deslizamiento de lquido y un rpido deterioro de la vlvula.

UNIDAD CONVENCIONALEs la de mayor uso dentro de las unidades de bombeo tipo balancn, tienen el punto de apoyo del balancn en su punto medio. Se fabrican con diversas especificaciones, los recorridos varan de 12 a 192 pulgadas, y las cajas reductoras varan de 25000 a 912000 pulgadas-libra. En las unidades convencionales el efecto de contrabalanceo se obtiene colocando contrapesos en el crank para producir un efecto de mayor o menor contrapeso.

UNIDAD MARK IIEn estas unidades el punto de apoyo del balancn esta en uno de sus extremos (Sistema de palanca clase III, geometra montada en el frente y contrabalanceo en el crank). Estn diseadas con el objeto de mantener un torque neto uniforme en la caja reductora y en el motor.

UNIDAD MARK IILa reduccin en el torque mximo hasta de un 40% y la carga mxima en la barra pulida es hasta de un 10% en condiciones ideales. Las unidades Mark II estn equipadas con contrapesos en el crank. Estas unidades tienen longitudes de carrera que van desde 64 a 216 pulgadas y cajas reductoras que varan de 114000 a 1280000 pulg.- lb.

UNIDAD BALANCEADA POR AIREEn estas unidades el punto de apoyo del balancn est en uno de sus extremos (Sistema de palanca clase III, geometra montada en el frente y contrabalanceado por aire). Son unidades ms livianas y compactas.

UNIDAD BALANCEADA POR AIREEsta unidad tiene la ventaja de ser ms compacta y menos pesada que las otras geometras. Se prefieren estas unidades para lugares en donde es difcil el transporte de equipos y en casos donde existen cambios en la viscosidad de los fluidos.

BOMBEO MECANICOVentajasPersonal de campo y operativo familiarizados con este tipo de levantamiento, la instalacin y la operacin no son complicadas.Ofrece un amplio rango de tasas de produccin.Econmico para operar.El costo de instalacin inicial es relativamente bajo.Es independiente de otros pozos bajo el mismo sistema, siempre y cuando la alimentacin de combustible para los motores no est interconectada.BOMBEO MECANICODesventajasLimitaciones en pozos con alta relacin gas-aceite.Limitaciones en pozos que producen arena, parafina y altamente desviados.Problemas con pozos que producen fluidos corrosivos.Manejo inapropiado de las varillas puede causar muchos problemas.Nivel de fluido en el pozo es crtico para la operacin eficiente.

FIN