Sistema de Bombeo en La Industria Petrolera

FEBRERO 27-2003FEBRERO 27-2003

SISTEMA DE BOMBEO EN LA INDUSTRIA PETROLERA



BOMBAS

Son dispositivos mecánicos que tiene como actividad bombear un fluido de un

nivel más bajo a otro más alto añadiéndole energía.

En las actividades que se realizan con los equipos de Perforación y Reparación

Terminación de Pozos es imprescindible utilizar las bombas para lodos, ya que

proporcionan el medio para circular el fluido de control de la superficie al fondo

del pozo y viceversa



La transmisión de fuerza esta formada por dos catarinas , una motriz y otra

Impulsada ,unidas por una cadena de rodillo alojada y protegida dentro de una

Carcaza o guarda que incluye un sistema de lubricación.

Las bombas de lodo son impulsadas por motores diesel en los equipos

Convencionales y por motores eléctricos de corriente directa en los equipos

diesel- eléctricos.



Las Bombas mas utilizadas en la Reparación y Terminación de Pozos y

Perforación de Pozos son de 2 tipos:

• Bombas Duplex Acción doble

• Bombas Tripex Acción Sencilla.



Las Bombas Triplex de acción sencilla por ser de mayor velocidad que las

Bombas Duplex de doble acción , utilizan una bomba centrifuga instaladas

en las tuberías de succión, con el propósito de asegurar un llenado efectivo

de los cilindros de fluido. En uno de los extremos de los vástagos se instalan

los insertos de hule de pistón , los cuales efectúan un sello hermético con el

Interior pulido de la camisa.

El movimiento alternativo y reciprocarte del conjunto vástago –pistón dentro

De la camisa, realiza la succión y descarga del fluido de control de la forma

siguiente.



SUCCION

El conjunto vástago –pistón en su carrera de succión provoca un vacio que

fuerza a la válvula de succión a abrir , venciendo su resorte y permitiendo

La entrada de fluido que es impulsado por la bomba centrifuga auxiliar de

Carga para llenar dicho vacio; la válvula de descarga permanece cerrada

El tiempo que se da el recorrido.



DESCARGA

El conjunto vástago –pistón en su carrera de desplazamiento presiona al fluido,

el cual fuerza a la válvula de descarga hasta abrirla, venciendo la presión de

su resorte; la válvula al abrirse permite la salida del fluido al múltiple de

descarga.

Durante este recorrido la válvula de succión permanece cerrada por la presión

que ejerce su resorte




MULTLIPE DE SUCION –DESCARGA BOMBA TRIPLEX



MODULO DE BOMBEO BOMBA TRIPLEX



CAMISAS Y PISTONES BOMBA TRIPLEX

Lado de Potencia Lado de Bombeo



CAMISAS Y PISTONES BOMBA TRIPLEX


DIMENSIONES CONSIDERADAS

La longitud de la carrera y diámetro del pistón es igual al diámetro de la camisa

VOLUMEN TEORICO ENTREGADO POR EMBOLADA

Se calcula de acuerdo con las dimensiones.

V. Real = Vol. Teórico x Eficiencia Volumétrica .

Eficiencia Vol. Para bombas triplex es de 97 a 98 %




VALVULAS Y ASIENTOS BOMBA TRIPLEX


BOMBAS DE PRECARGA O DE ALIMENTACION

Suministra el fluido de perforación para la bomba de pistones en forma continua.

Se instala en la línea de succión de la bomba de lodos para succionar directa

-mente de la presa y alimentar la succión de la bomba de pistones.

Es una bomba de tipo Centrifuga , operada con motor diesel o comúnmente

con motor eléctrico



VALVULAS DE SEGURIDAD EN BOMBA DE LODOS

Cuando se efectúan operaciones de molienda, desarenamiento, o perforación

de cemento; el molino o barrena suelen taparse con los sólidos en suspensión

del fluido de control en el momento de parar la circulación para hacer una co-

-nexión u otra operación.

Al obstruirse la barrena y poner en operación la bomba surge una sobrecarga

de presión en la tubería, en el múltiple del tubo vertical y descarga de la bomba

Lo cual produce en ocasiones valores muy altos que pueden originar




que uno de estos accesorios se rompan y causen daños mayores.

Con el fin de evitar esto, la descargas de la bomba se equipan con una válvula

de seguridad que puede ser de vástago con ajuste de resorte o con perno de

corte.




1.- CUERPO

2.- RESORTE

3.- PISTON

4.- COJIN DEL RESORTE

5.- BUJE DEL VASTAGO

6.- SELLO DEL CUERPO

7.- RETEN EXTERIOR

8.- RETEN INFERIOR

9.- SELLO EXTERIOR

10.- SELLO INTERIOR

11.- CONEXION



La descarga de la válvula de seguridad debe instalarse directamente a la presa

de succión con un codo y bajar hasta el fondo de la presa, asegurando perfec-

-tamente la línea para evitar que chicotée cuando suceda la descarga por contra-

presión.

Por ningún motivo instale la descarga en la succión de la bomba, ya que al

descargar la presión podría dañarse repentinamente las conexiones de baja

Presión.




Las válvulas de seguridad se ajustan un 10% más de la presión máxima de

Trabajo para el diámetro de la camisa que se estén usando de acuerdo a la

Recomendaciones del Instituto Nacional de Hidráulica U.S.A.

Antes de poner a funcionar la bomba, es necesario calibrar la válvula de

seguridad a la presión equivalente de trabajo del componente más débil o

en su caso a la presión que se obtenga con las camisas y pistones en uso.



AMORTIGUADOR DE PULSACIONES.

Aún con las condiciones ideales de succión , la descargas de las bombas triplex

de acción sencilla vibrará notablemente, transmitiendo esta vibración a las líneas

y mangueras del múltiple del tubo vertical, provocando en ocasiones fugas y

variación en las lecturas de presión .

Para dar solución a este problema se instala un amortiguador de pulsaciones en

el múltiple de descarga del cuerpo hidráulico .



AMORTIGUADOR DE PULSACIONES.

El amortiguador debe instalarse inmediatamente en la cruceta de descarga en

el múltiple, para que amortigüe rápidamente las pulsaciones de la succión de

La bomba y elimine las vibraciones de la descarga de la bomba.



BOMBAS SUBSUPERFICIALES.

Este tipo de bombas son utilizadas en los pozos de ABM (aparejo de bombeo

mecánico ).

Su función es la admitir fluidos de la formación al interior de esta y desplazar

el mismo a la superficie y sus tipos son los siguientes.

Bombas de Tubería de producción.

Bombas de Inserción.

Bombas de Tubería revestimiento.



BOMBAS TUBERIAS DE PRODUCCION

L as bombas de tubería de producción, por ser de un diámetro mayor, pueden

manejar volúmenes mayores de líquidos que las bombas de inserción, sin

embargo, la carga del fluido sobre la unidad de bombeo es mayor.

Las desventajas de estas bombas estriba en que el barril forma parte de la

misma tubería de producción , para efectuar alguna reparación o sustitución

de partes es necesario extraer la tubería de producción completa, lo que

significa una operación más complicada y por consiguiente más costosa.



BOMBAS TUBERIAS DE PRODUCCION

Un factor importante que debe tomarse en cuenta es la elongación de la varilla

Por la carga de un fluido, lo que se traduce en una disminución en la carrera

efectiva del embolo, siendo mas critica a medida que aumenta la profundidad.

Las bombas de tubería de producción operan mejor en pozos que tiene alto

nivel del fluido y donde la verticalidad del mismo haya sido comprobado.



BOMBAS DE INSERCION

Se Le denomina bombas de inserción ,porque el conjunto total de la bomba

(barril, émbolo con válvula viajera, válvula de pie y nariz de anclaje, que va

conectado en el extremo inferior de la sarta de varillas , se inserta en un

niple de asiento (zapata candado) instalado en la tubería de producción.

Esto representa una ventaja sobre las bombas de tubería de producción, ya

que para hacer una reparación o sustitución de la bomba , no es necesario

Extraer la tubería de producción.

Las bombas de inserción se desancla y se extra con la sarta de varillas.




CAMISA DE LA BOMBA

NARIZ DE ANCLAJE

VÁLVULA DE PIE

VÁLVULA VIAJERA

ÉMBOLO O PISTÓN

MANDRIL DE COPAS

VÁLVULA GUÍA DE LA VARILLA DEL ÉMBOLO

CANDADO CONECTOR

VARILLA DE SUCCIÓN

COPAS O SELLOS

EXTENSIÓN SUPERIOR

EXTENSIÓN INFERIOR

SELLO BABBIT

PARTES BOMBAS DE INSERCION


PARTES BOMBAS DE INSERCION


Niple sello Mandril de copas Zapata candado Nariz de anclaje

CamisaPistón

Bola y asiento de Válvula de pie y válvula viajera


BOMBAS TUBERIA DE REVESTIMIENTO

Este tipo de bombas son solo una versión mas grandes de las bombas de

tuberías.

Dentro de los tres tipos de bombas , las mas usuales son las inserción.



PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA SUBSUPERFICIAL

En términos generales es como sigue:

Cuando el embolo inicia su carrera ascendente, se cierra la válvula viajera por

el peso del aceite arriba de el; la válvula de pie se abre y da paso al aceite del

Pozo, llenando la camisa de la bomba.

Al descender el embolo , se abre la válvula viajera y da paso al aceite de la

camisa de la bomba hacia arriba, llenando el interior del embolo, y cerrando la

válvula de pie que impide que se regrese el aceite del pozo.




El embolo es accionado desde la superficie por una unidad de bombeo

mecánico , por medio de la varilla pulida y la varilla de succión , de manera

que al levantar el embolo , desaloja hacia la superficie un volumen de aceite

igual al contenido de la camisa de la bomba , cuyo volumen va ser igual al

producto del área de la sección transversal del interior de la camisa, por la

carrera del pistón aproximadamente , ya que siempre se tiene alguna presen-

-cia de volumen de gas en el fluido procedente del yacimiento.




El numero de emboladas por minuto dependerá de los cálculos que se hagan

de las condiciones del pozo , tanto en capacidad de producción como profundidad

del mismo, ya que unas veces estará limitada esa velocidad por falta de aceite

Y otras por la profundidad del pozo.





Crudo procedente del

Yacimiento

El aceite se transfiere a la parte interior del émbolo


PARAMETRO PARA SELECCIÓN DE LA BOMBA SUBSUPERFICIAL DE

INSERCION.

Para seleccionar la bomba debemos considerar:

Volumen a producir

Profundidad del intervalo a producir.

Viscosidad del aceite producido.

Existencia de arena en el aceite.

Volumen de gas producido



PARAMETRO PARA SELECCIÓN DE LA BOMBA SUBSUPERFICIAL DE

INSERCION.

Temperatura.



PROFUNDIDAD

A profundidades menores de 1500 m se recomienda el anclaje inferior y

Preferiblemente con sellos en la parte superior.

TIPO DE CRUDO.

VISCOSIDAD.

Cuanto mayor es la viscosidad , la tolerancia en embolo y camisa de la bomba

deben ser menos ajustadas y utilizar válvulas de pie de mayor tamaño.



TIPOS DE CRUDO

ARENA

Es recomendable utilizar émbolos largos y el uso de las bolas y asiento de

Carburo de tungsteno en las válvulas tanto de pie como viajeras y alojar la

Bomba lo más arriba posible de las perforaciones.

GAS.

Tratar de que la válvula viajera y la válvula de pie se encuentren lo más cerca

posible entre si durante el fin de la carrera descendente, para comprimir el

gas en un área mas pequeña.



TEMPERATURA.

A mayor temperatura se reduce la viscosidad y este factor es importante para

Considerar la tolerancia entre el embolo y la camisa de la bomba.

El gas permanece en el fondo de los pozos pero puede liberarse bajo las si—

--guientes condiciones; presión de fondo baja, turbulencia y temperatura


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