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BOMBEO MECANICO.
I. INTRODUCCINEl bombeo mecnico es un mtodo de levantamiento artificial de
produccin primaria. Consiste en una bomba de subsuelo de
accin reciprocante que es abastecida con energa transmitida a
travs de una sarta de varillas (cabillas). Esta energa proviene
de un motor elctrico o de combustin interna, la cual moviliza a
una unidad de superficie mediante un sistema de engranae !
correas.
II. MARCO TEORICO
1. RECUPERACION SECUNDARIA
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"egunda etapa de produccin de #idrocarburos durante la cual
el fluido e$terno, como agua o gas, se in!ecta en el !acimiento
a travs de pozo de in!ecciones ubicadas en la roca que
tengan comunicacin de fluidos con los pozos productores. El
propsito de la recuperacin secundaria es mantener la
produccin del !acimiento ! desplazar los #idrocarburos #acia
el pozo. %as tcnicas de recuperacin secundaria ms
comunes son la in!eccin de agua ! la inundacin con agua.
&ormalmente, el gas se in!ecta en el casquete de gas ! el
agua se in!ecta en la zona de produccin para barrer elpetrleo del !acimiento. 'urante la etapa de recuperacin
primaria, puede comenzar un programa de mantenimiento de la
presin, pero es una forma de recuperacin meorada. %a
recuperacin secundaria alcanza su lmite cuando el fluido
in!ectado (agua o gas) se produce en cantidades considerable
de los pozos productores ! la produccin dea de ser
econmica. El uso sucesivo de la recuperacin primaria !
recuperacin secundaria en un !acimiento de petrolero,
produce alrededor de * al +* del petrleo original
e$istente en el lugar.
2. BOMBEO MECANICO
El bombeo mecnico es el mtodo de levantamiento artificial
ms usado en el mundo. Consiste fundamentalmente en una
bomba de subsuelo de accin reciprocante, abastecida de
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energa a travs de una sarta de cabillas. %a energa proviene
de un motor elctrico o de combustin interna, la cual moviliza
una unidad de superficie, mediante un sistema de engranaes !
correas. El bombeo mecnico convensional tiene su principal
aplicacin en el mbito mundial en la produccin de crudo
pesados ! e$trapesados, aunque tambin se usa en la
produccin de crudos mediano ! livianos.
-ara que ocurra la accin de bombeo, el pistn realiza un
movimiento reciprocante dentro del barril, la tubera confina la
sarta de cabillas de succin que acciona a su vez la bomba en
el subsuelo posee vlvulas fias ! viaeras, son vlvulas de no
retorno de bola ! asiento de modo que solo permite el fluo en
una sola direccin #acia el cabezal.
3. FUNCIONAMIENTO
El levantamiento del crudo se realiza mediante la accin de las
bombas de subsuelo, las cuales son accionadas por la sarta de
varillas que les transmiten la potencia requerida, generada en
superficie.
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Estas bombas consisten esencialmente de un pistn dentro de
un barril con vlvulas de entrada ! salida de fluido, ! pueden
ser de accin simpe o de accin doble.
%as bombas de accin simple son usadas generalmente encombinacin con sistemas de empue mecnico, mientras que
las de accin doble se emplean con ma!or frecuencia con
sistema de empue #idrulico.
%a vlvula fia ! cierra ! comienza la carrera descendente. El
pistn se mueve #acia abao ! produce un punto de
compresin cuando la presin interna es superior a la quee$iste en la vlvula viaera, esta se abre ! el fluido es
transferido al pistn #asta llegar al punto muerto inferior, donde
se repite el ciclo de bombeo. &o obstante #a! que tener
presente que la tubera deba ser capaz de soportar la presin
debido a la columna de fluo sobre la bomba.
4. EQUIPOS
%os componentes que conforman el sistema de bombeo
mecnico se dividen en / categoras0 Equipo de superficie !
equipo de subsuelo.
4.1. SUPERFICIE
4.1.1.UNIDAD DE BOMBEO"u funcin principal es proporcionar el movimiento
reciprocante apropiado, con el propsito de accionar la
sarta de varillas ! estas, la bomba de subsuelo mediante la
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accin de correas ! engranaes se logra reducir las
velocidades de rotacin.
El movimiento rotatorio resultante se transforma en uno
reciprocante, a travs de la manivela, la biela ! el propiobalancn.
4.1.1.1. COMPONENTES DE LA UNIDAD DE
BOMBEO
4.1.1.1.1. ESTRUCTURA
Es la parte principal de la unidad de bombeo (base) la
cual se fabrica con perfiles de acero. "irve como
miembro rgido que une el soporte maestro reductor !
motor con una alineacin apropiada para el
mecanismo de trabao
4.1.1.1.2. SOPORTE MAESTROConstituido de 1 soportes de perfiles de acero. 'ebe
tener suficiente rigidez ! resistencia para soporta el
doble de la carga m$ima del varilln pulido.
4.1.1.1.3. BLOQUE VIAJEROEste elemento est constituido de un perfil de acero,
el mismo que se coloca sobre un coinete que se
encuentra en el centro del soporte maestro.
4.1.1.1.4. BIELA
Es un elemento fabricado de acero, la misma que
sirve para transmitir el movimiento del boque viaero.
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4.1.1.1.5. MANIVELA"e fabrica de #ierro fundido ! esta acoplado al ee del
reductor de velocidades para transmitir el movimiento
a las bielas.
4.1.1.1.6. CAJA DE ENGRANAJES
2ambin conocida como reductor de velocidades. Es
un conunto de engranaes #elicoidales cu!o obetivoes reducir la velocidad ! cambiar el movimiento de
rotacin entre el motor ! el sistema biela (manivela
que esta accionado por medio de correas o bandas).
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4.1.1.1.7. PESAS O CONTRA PESO
"e utiliza para balancear las fuerzas desiguales que
se originan sobre el motor durante a las carreras
ascendente ! descendente del balancn a fin de
reducir la potencia m$ima efectiva ! el momento de
rotacin. Estas pesas generalmente, se colocan en la
manivela ! en algunas unidades sobre la viga
principal, en el e$tremo opuesto el cabezote.
4.1.1.1.8. PRENSA ESTOPAConsiste en una cmara cilndrica que contienen los
elementos de empaque que se austan a la barra
pulida permitiendo sellar el espacio e$istente entre la
barra pulida ! la tubera de produccin, para evitar el
derrame de crudo de petrleo.
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4.1.1.1.. BARRA PULIDA
2ubera fabricada de material resistente,
generalmente se encuentran de dimetros de 3 !
4 pulg. 5 longitud de ! // pies. "e encarga de
soportar el peso de la sarta de varillas, de la bomba !
del fluido dentro de la tubera.
4.1.1.2. UNIDADES CONVENCIONALES
Es el ms antiguo ! usado en la industria, %as cuales
tienen el apo!o en el punto medio del balancn. Es la
unidad ms conocida ! popular de todos los campos
petroleros, por ventaas econmicas, fcil operacin !
mantenimiento. %a rotacin de la manivela puede ser en
ambas direcciones ! es transmitido por medio de
correas, a la caa de transmisin la cual reduce la
velocidad a travs de un sistema de engranaes. Este
movimiento ms lento es comunicado a la viga viaera
mediante cone$in manivela ! convertir alternativo
vertical que se reflea en la barra pulida.
6entaas0- Costos de mantenimiento baos.- 7sualmente es meor que el 8ar9 :: con sarta de cabillas
de fibra de vidrio.- ;ombea ms rpido que las otras unidades.-
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=ssociation) califica los motores seg>n el deslizamiento !
las caractersticas de torque durante el arranque.
4.1.2.2. MOTORES A GASE$isten / tipos de motores a gas. 8otores de baa
velocidad con uno o / cilindros ! los motores
multicilindricos de alta velocidad.
%os motores de baa velocidad tienen velocidades de ?
rpm o menores ! alto torque. %os motores
multicilindricos pueden tener altas variaciones develocidad (#asta un 1*) ms que los motores de baa
velocidad.
Estos motores tpicamente queman gas rentado ! son
generalmente ms baratos que los motores elctricos,
pero sin embargo los costos de capital ! el
mantenimiento son usualmente ms altos que para losmotores elctricos. %os motores a gas son
primordialmente utilizados en locaciones remotas sin
disponibilidad de electricidad.
4.2. SUBSUELO
El equipo de subsuelo est restringido en su estructura
por el dimetro de la tubera de revestimiento. "us
componentes son0
4.2.1.TUBERIA DE PRODUCCIN
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Es una serie de tubos que se usa para trasportar el fluido a la
superficie !, al mismo tiempo, sirve de gua a la sarta de
varillas que acciona la bomba. Esta tubera va sueta al
cabezal del pozo mediante un colgador ! corrida dentro de la
tubera de revestimiento.
El dimetro de la tubera utilizada depende del dimetro de la
tubera de revestimiento. %as tuberas se clasifican de
acuerdo a su grado en0
@A, &AB, -A ! otros. %a letra significa la cantidad de
acero con que est fabricada la tubera de produccin, por lotanto la &AB es superior al @A ! el -A superior al &AB,
el numero significa el lmite m$imo de elasticidad a que
puede ser sometida la tubera sin deformarse.
%a siguiente tabla nos da la resistencia a la tensin de cada
dimetro de tubera de produccin, de acuerdo a su grado @A
o &AB. En las tuberas de subsuelo se usa con msfrecuencia la tubera de produccin de grado @A.
':=8E2
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Controla los movimientos de la tubera, eliminar los
esfuerzos durante la accin de bombeo, mantiene la tubera
en una posicin constante ! reduce la friccin entre las
cabillas ! la tubera. Cuando se mantiene la tubera de
produccin anclada, permite un ma!or recorrido del pistn
dentro del barril, porque aumenta el movimiento relativo de
este con respecto a la tubera de produccin por embolada.
%as anclas de tuberas se diseIan de modo que puedan
asentarse bien mecnicamente por rotacin de la tubera o
#idrulicamente aplicando la presin de la columna de fluido
en la tubera.
4.2.3.VARILLAS
Es el elemento de cone$in entre la unidad de bombeo,
instalada en la superficie ! la bomba de subsuelo. 8ediante
esta se trasmite el movimiento reciproco a la bomba para
deslizamiento de fluido, generalmente son fabricadas
en acero! por lo tanto, poseen propiedades de elasticidad,
aunque e$isten cabillas de fibra de vidrio! las continuas,
http://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fahttp://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml#defihttp://www.monografias.com/trabajos11/vidrio/vidrio.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/coma/coma.shtml#defihttp://www.monografias.com/trabajos11/vidrio/vidrio.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fa7/25/2019 Grupo 5 Bombeo Mecanico.docx
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cada una de ellas diseIadas para diferentes dimetros !
longitud.
4.2.3.1. VARILLA API O CONVENCIONALESE$isten tres tipos de varillas =-: de acuerdo al material
de su fabricante C., ', J. %as longitudes de las cabillas
pueden ser de / o 1 pies, utilizando niples de cabillas
(tramos de cabillas de menor longitud), en los casos que
ameriten para obtener la profundidad de asentamiento
de la bomba, otros elementos adicionales de la sarta de
cabilla s podran ser una barra ("in9er ;ar), diseIado
para adicionar peso al colocar en la parte inferior de la
barras de peso es de 4 a / pulgadas. En pozos
productores de crudo pesado donde se crea unaespecie de colc#n que aumenta el efecto de flotacin
de las cabillas durante su carrera descendiente,
dificultando el desplazamiento del pistn dentro del barril
de la bomba , con una consecuente disminucin de
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la eficienciavolumtrica de la bomba, es ventaoso
utilizar barra de peso en la sarta de cabillas, !a que
facilita el desplazamiento de crudo viscoso al mantener
tensin en la sarta de cabillas.
V!"#$$!% T#&' () "on utilizadas para cargas medias !
pozos corrosivos, son varillas #ec#as de nquel !
molibdeno (=:": +KLL).
V!"#$$!% T#&' C) "on para cargas medias ! pozos no
corrosivos, son varillas de combinacin de carbono !
manganeso (=:": 1K). V!"#$$!% T#&' D) "e usan en pozos de elevadas
cargas ! no corrosivas o debidamente in#ibidos, son
fabricados de carbono o aleado.
4.2.4.VARILLON PULIDO
Es el encargado de colgar la sarta de varillas del balancn. En
su parte inferior va acoplado a las varillas dentro de la tubera
de produccin ! su parte superior va agarrada por medio de
una grapa que descansa sobre el elevador de la gua!a del
balancn.
En la carrera ascendente del balancn del varillon pulido o
barra pulida soporta el peso de las varillas, de la bomba ! del
fluido dentro de la tubera de produccin. -or esta razn son
fabricados de materiales mu! resistentes ! como su nombre
lo indica, su superficie es completamente pulida a fin de
http://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtml7/25/2019 Grupo 5 Bombeo Mecanico.docx
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permitirle el libre paso a travs de la empaquetadura de la
prensa estopa sin daIarlas, como se muestra en la siguiente
figura.
4.2.4.1. VARILLAS NO API O CONTINUAS
"on aquellas cabillas que no cumplen conlas normas=-:, ellas son Electra, continuas, fibra de
vidrio dentro de las cuales las ms usadas son las
cabillas continuas, su elongacin es 1.B veces ma!or
que las cabillas de acero para la igual carga ! dimetro.
4.2.5.BOMBA DE SUB SUELO4.2.5.1. COMPONENTES DE LA BOMBA DE SUB
SUELO
Es el primer elemento que se debe considerar al diseIar
una instalacin de bombeo mecnico para un pozo, !a
que del tipo, tamaIo ! ubicacin de la bomba depende el
resto de los componentes. Es una bomba dedesplazamiento positivo que su funcin es levantar el
fluido desde el nivel del pozo #asta la superficie e
impulsarlo por la lnea de fluo #asta el punto de
http://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtml7/25/2019 Grupo 5 Bombeo Mecanico.docx
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recoleccin, funciona mediante presiones diferenciales
del sistema sobre sus componentes.
4.2.5.1.1. BARRIL O CILINDRO DE LA BOMBA
Es una pieza cilndrica pulida en la cual se almacenael fluido ! se mueve el pistn.
4.2.5.1.2. EL EMBOLO O PISTON
Es el elemento movible dentro de la bomba. "u
dimetro la capacidad de desplazamiento ! su
resistencia es menor que el que la del cilindro.
4.2.5.1.3. LA VALVULA VIAJERA
Est ubicada en el pistn, el tipo bola ! asiento,
permite la entrada del fluido del barril al pistn.
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4.2.5.1.4. LA VALVULA FIJA DE TIPO BOLA *
ASIENTO
Est formada por un sistema de bola ! asiento que
facilita la entrada del fluido desde el pozo #asta el
barril de la bomba.
4.2.5.1.5. ANCLAJE O +APATAEs la combinacin de las partes reunidas
inferiormente para obtener el anclae de la bomba !
efectuar un sello #ermtico.
4.2.5.2. CICLO DE FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA
!, El pistn est movindose #acia abao, cerca del final
de la carrera, el fluido est movindose #acia arriba a
travs de la vlvula viaera, mientras que el peso de la
columna de fluido en la tubera es soportado por lavlvula de pie o vlvula fia, la cual est en
consecuencia cerrada.
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-, El pistn est movindose #acia arriba cerca al final
de la carrera, la vlvula viaera esta a#ora cerrada.
-or consecuencia de la carga debido a que lacolumna del fluido a sido transferido desde la tubera
#asta la sarta de varillas. En este momento comienza
la produccin del pozo en superficie, la vlvula de pie
est abierto.
5. VENTAJAS * DESVENTAJAS
!, V/0!!%- El diseIo es poco compleo- Confiabilidad ! bao mantenimiento- =lto conocimiento en todas las aplicaciones (Crudos,
pesados ! livianos)- -ermite alcanzar un alto grado de deplecin.- 2olera altas temperaturas
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- -uede utilizar combustible o electricidad como fuente de
energa.- -uede bombear el pozo a una mu! baa presin de entrada
para obtener la m$ima produccin.
- -uede ser usado prcticamente toda la vida productiva delpozo.
- Mcil aplicacin de tratamientos contra la corrosin ! la
formacin de escamas.
-, D%/0!!%- %a efectividad del sistema puede verse afectada
severamente por la presencia del gas.- %a presencia de arenas ocasionan el desgaste severo del
equipo-
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o &o debe e$istir presencia de arena.o "olo en pozos unidireccionales.o "e puede usar en pozos desviadoso Este mtodo de levantamiento se encuentra entre / !
/ (;--')III. CONCLUSIONES * RECOMENDACIONES
"e tiene que el funcionamiento del bombeo mecnico consiste
en una bomba que se baa dentro de la tubera de produccin, la
cual es accionada por medio de unas varillas que transmiten un
movimiento desde el aparato de bombeo que consta de unbalancn. %a principal dificultad que presenta la implementacin
de este mtodo es el #ec#o de que no puede ser utilizado a
grandes profundidades debido a las grandes e$tensiones de
varillas que deberan usarse.
7no de los aspectos ms importantes que debe realizar es un
anlisis a fondo sobre el tipo de !acimiento donde se instalara un
sistema de bombeo mecnico !a que podra #aber
complicaciones durante la produccin, !a sea por gas disuelto en
el petrleo o por componentes corrosivos que daIara el equipo
lo cual incrementaran los costos econmico en la produccin por
paros de equipo para su respectivo mantenimiento.
O
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O =prender acerca de cmo diseIar ! operar sistemas de
bombeo mecnico, ma$imizando la vida >til del sistema ! la
eficiencia global del mismo.
O -oder reconocer los motores encargados de suministrar la
energa necesaria ! as optar por el ms recomendado.
IV. BIBLIOGRACIA
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