Captulo 1 Bombeo Mecnico Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Abril, 2014 Ing. Dayna Rodriguez Zambrano Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico i INDICE TEMATICO 1.DESCRIPCINDELEQUIPODEBOMBEOMECNICO ......................................................................... 1 2.EQUIPOSUPERFICIALDEBOMBEOMECNICO ................................................................................... 1 1.1.ELMOTORPRINCIPAL ................................................................................................................. 4 1.2.CONEXIONES SUPERFICIALES ........................................................................................................ 5 1.3.Partes Principales .......................................................................................................................... 6 1.4.MORDAZAS .................................................................................................................................... 7 1.5.VARILLA PULIDA............................................................................................................................. 8 1.6.ESTOPERO ...................................................................................................................................... 9 1.7.PREVENTORES ............................................................................................................................. 10 1.8.VLVULASDERETENCIN ......................................................................................................... 11 1.9.El Reductor de Engranes.............................................................................................................. 12 3.EQUIPOSUBSUPERFICIALDEBOMBEOMECNICO ......................................................................... 13 3.1.Tipos de Bombas ......................................................................................................................... 13 3.1.1.Bombas de tubera de produccin ...................................................................................... 13 3.1.2.Bombas de insercin ........................................................................................................... 13 3.1.3.Bombasdetuberaderevestimiento .............................................................................. 14 3.1.4.Descripcin de las partes de la Bomba................................................................................ 14 3.1.4.1.Barril de trabajo ........................................................................................................... 15 3.1.4.2.mbolo ......................................................................................................................... 15 4.1.1.1.Vlvula de pie (de entrada) ......................................................................................... 16 4.1.1.2.Vlvula viajera (de salida) ............................................................................................ 16 4.2.Principio de Funcionamiento de una Bomba Subsuperficial y el Ciclo de Bombeo .................... 16 4.3.Ciclo ideal de Bombeo ................................................................................................................. 17 4.4.SARTA DE VARILLA DE SUCCIN .................................................................................................. 18 4.4.1.Clases de varillas .................................................................................................................. 18 4.4.1.1.Clase K ......................................................................................................................... 18 4.4.1.2.Clase C ......................................................................................................................... 19 4.4.1.3.Clase D ......................................................................................................................... 19 4.5.ACCESORIOS DE LA TUBERA DE PRODUCCIN CON BOMBEO MECNICO ............................... 19 Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico ii INDICE DE FIGURAS Figura 1: Unidad de Bombeo Convencional .................................................................................................. 2 Figura 2: Unidad de Bombeo Mecnico Mark II ............................................................................................ 3 Figura 3: Unidad de Bombeo Mecnico Aerobalanceada ............................................................................. 4 Figura 4: Partes Principales de las conexiones superficiales ......................................................................... 6 Figura 5: Partes principales de conexin superficial. .................................................................................... 7 Figura 6: Tipos de Mordazas Johnson Fagg. .................................................................................................. 8 Figura 7: Varilla Pulida ................................................................................................................................... 8 Figura 8: Estopero Preventor Hrcules DPSB. ............................................................................................... 9 Figura 9: Estopero Preventor Ratigan 176 .................................................................................................. 10 Figura 10: Preventor Doble E LP-15 ......................................................................................................... 10 Figura 11: Preventor Ratigan 212 ................................................................................................................ 11 Figura 12: Preventor Hubber Hercules 530 ................................................................................................. 11 Figura 13: Vlvula de Retencin de Pistn .................................................................................................. 12 Figura 14: Vlvulas de Retencin de Charnela ............................................................................................ 12 Figura 15: Bomba de Insercin .................................................................................................................... 14 Figura 16: Ciclo ideal de Bombeo ................................................................................................................ 18 Figura 17: Equipo Subsuperficial con ancla mecnica ................................................................................. 20 Figura 18: Equipo Subsuperficial con empacador. ...................................................................................... 21 Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 1 Captulo 1 Bombeo Mecnico 1.DESCRIPCINDELEQUIPODEBOMBEOMECNICO El Sistema artificial de explotacin de Bombeo Mecnico tiene como objetivo elevar los fluidos a la superficie cuando el pozo ha dejado de fluir por la presin natural de yacimiento.Las partes esenciales del sistema de bombeo mecnico son: 1.El equipo superficial de bombeo (U.B.M.) y las conexiones superficiales. 2.La bomba subsuperficial impulsada por varillas y sus accesorios. 3.La sarta de varillas de succin. 4.La tubera de produccin (T.P.) y accesorios para bombeo mecnico. 2.EQUIPOSUPERFICIALDEBOMBEOMECNICO Su funcin es transferir energa del motor principal a la sarta de varillas de succin a travs de laUnidaddeBombeoMecnicoparahaceresto,elequipodebecambiarelmovimiento rotatoriodelmotorprincipal,aunmovimientoreciprocanteenlasvarillasdesuccinydebe reducir la velocidad del motor principal a una velocidad adecuada de bombeo. La reduccin de velocidadselograenelreductordeengranes,yalrestodelequipoconcierneelcambiode movimiento rotatorio en reciprocante. La unin directa entre la sarta de varillas de succin y el equipo superficial, es la varilla pulida. La varilla pulida est disponible en tres tamaos y para cualquier instalacin en particular, ese tamaodependedeldimetrodelatuberadeproduccinydeldimetrodelasvarillasde succin en la parte superior de la sarta. La varilla pulida pasa a travs de un estopero y el fluido que ha sido elevado pasa a travs de una conexin tipo T hacia las conexiones superficiales y stas a su vez a una lnea de descarga hasta la batera de separacin. Lavarillapulidavaunidaalcablecolgadoratravsdeunamordazaquesujetaala mismadespusderecuperarelpesodelasartadevarillas,procurandodarleel espaciamientomnimoentrelavlvulaviajerayvlvuladepieparaevitarquela bombasuccionegasyalaveznogolpeelavlvulaguaconelconector(quenose escuchegolpeteoenlasuperficie). Elpesodelasartadevarillas,delfluidoylastensionesyfriccionesen lamisma,son soportadasporlamordazaqueaprietaalavarillapulida.Estamordazarecargasobre elelevador,queessostenidoporelcablecolgador.Elcablecolgadorvasujetoala cabezadecaballocolocadoenelextremodelbalancn.Eldiseoapropiadodeestos componentes,lanivelacinylaalineacindelaU.B.M.conrespectoalrboldel pozo,aseguranelviajeverticaldelavarillapulidaatravsdelestopero,reduciendo eldesgastedeloshules,manteniendounbuenselloyevitandofugasdefluidoenla superficie. ElposteSampsonsostienealbalancnenciertopuntodeste,dependiendodela geometradelaUnidaddeBombeoMecnico,elmovimientodelbalancnsetransmite Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 2 pormediodelabiela,lacualrecibeelmovimientodelamanivela;ladistanciadela flechadelreductoralcojinetedelabiela(mun),definelalongituddecarreradela varilla pulida Los tipos de unidades de Bombeo Mecnico son los siguientes:a)UnidadConvencional EnlaUnidaddeBombeoMecnicoconvencional,lacualsemuestraenlafigura1su balanceoesatravsdecontrapesosysurotacin(vistadelladoizquierdodela unidad),esencontradelsentidodelasmanecillasdelreloj;puedeoperarensentido contrario,yaquelarotacindelosdosladosdlubricacinalosengranesdel reductorperonoescorrecto,yaquedebetenerelmismosentidodegirodelmotor elctrico. Figura 1: Unidad de Bombeo Convencional b)UnidadMarkII EnlaUnidaddeBombeoMecnicoMarkII,lacualsemuestraenlafigura2su balanceoesatravsdecontrapesosysurotacin(vistadelladoizquierdodela unidad),esconformealasmanecillasdelreloj,yaquesusistemadelubricacinenel reductoresexclusivamenteparaestarotacin.Nodebeoperarenrotacincontraria porque daara considerablemente el reductor. Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 3 Figura 2: Unidad de Bombeo Mecnico Mark II c)UnidadAerobalanceada EnlaUnidaddeBombeoMecnicoaerobalanceada,lacualsemuestraenla figura3elbalanceoesatravsdeairesuministradoporunmotocompresorhac iaun cilindroamortiguador.Elmotocompresorsecalibraaunparoyaunarranque automtico,dependiendodelpesodelasartadevarillasparaqueelmotorprincipal operesinesfuerzos.Surotacinyelsistemadelubricacindelreductoresigualalde launidadconvencional. Laspartesprincipalesdelaunidadaerobalanceadasonigualesalasdelasunidades MarkIIyConvencional,exceptoelmotocompresoryelcilindroamortiguadorqueson partesexclusivasdelaunidadaerobalanceada. Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 4 Figura 3: Unidad de Bombeo Mecnico Aerobalanceada 1.1.ELMOTORPRINCIPAL Lafuncindelmotorprincipalesproporcionaralainstalacinenergamecnicaque eventualmentesertransmitidaalabombayusadaparaelevarelfluido.Elmotor principalseleccionadoparaunaunidaddada,debe,porsupuesto,tenersuficiente potencia para elevar el fluido al ritmo deseado desde el nivel de trabajo del fluido en el pozo.Elmotorprincipalpuedeserunamquinadecombustininterna(gasnat uralo diesel) o puede ser un motor elctrico.Laseleccindeltipodemotorprincipaldependedelosrecursoslocales,del suministroycostodelcombustible(diesel,gasnatural)oenergaelctrica,dela Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 5 capacidad para el mantenimiento y de la existencia de personal experimentado.Elusodemotoreselctricosfacilitaelanlisisdelcomportamientodelaunidadde bombeo en dos aspectos: 1Permitemedirconunampermetrodegancho,elrangodetrabajoyasobservar cuandoexisteunaprdidaosobrecargadelpesoenlasartadevarillassin interferir con la operacin del pozo.2Tienenunbajocostoinicial,menorcostodemantenimientoysonmsfcilesde ajustar a un sistema automtico.Porotraparte,lasmquinasdegastienenlaventajadeuncontroldevelocidadms flexibleypuedenoperarenunrangomsampliodecondicionesdecarga.Elcostodel combustiblepuedeserinferioraldelaenergaelctrica,aunqueconformese incrementan los costos del combustible, estacondicinpuede invertirse. Cualquierdiseoparalainstalacindelbombeomecnico,debeconsiderarel comportamientodetodosloselementosdelsistemaylasinteraccionesentreellos. Sinembargo,anexistenaspectosdeingenieradeestesistemadeproduccin artificialquenohansidoresueltossatisfactoriamente,porloqueesnecesario comprenderelprocesodebombeo,debidoalatendenciadebombearpozoscadavez ms profundos.1.2.CONEXIONES SUPERFICIALES Lasconexionessuperficialestienenlafuncindeconducirloshidrocarburos producidosporelpozoalalneadedescargayporende,hastalabaterade separacin;todasellasdebenserparapresionesnomenoresde1000psi,elaboradas entuberade2efectuandocorteycuerdaafindeadecuarlasalaslongitudes necesarias;debidoaquelasdimensionesvarandeacuerdoacadainstalacin, generalmentesernelaboradasalmomentodeserinstaladasenunpozodereciente conversinalsistemadebombeomecnico.Cuandosetratedeun reacondicionamientoseinstalarnlasmismasconexionessuperficialesquetenael pozo antes de la intervencin con el equipo de terminacin y reparaciones de pozos.Dosaccesoriossuperficiales(varillapulidaymordaza),tienenlafuncindetransmi tir elmovimientoalternativoalasartadevarillasdesuccin;otrosdosaccesorios (EstoperoyPreventor)tienenlafuncindedarseguridad,afindeevitarderramesde hidrocarburosalmedioambienteylasvlvulasderetencinocheckcuyafuncines dejarpasarlosfluidosenunasoladireccin,evitandosuregresoalinteriordelpozoy as en superficie, se complementa el ciclo ideal de bombeo. Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 6 Figura 4: Partes Principales de las conexiones superficiales 1.3.Partes Principales Nomenclatura de Accesorios y Conexiones Superficiales ACCESORIOS 1.Varilla Pulida de 1 .2.Grampa para varilla pulida de1conuno, dos o tres tornillos dependiendo la profundidad del pozo.3.Estopero, con hules para varilla pulida de 1 y rosca inferior estndar de 3 macho. 4.Preventores con roscas de 3con conexin hembra en un extremo y conexin macho en el otro, roscas v estndar.5.Tee de 3, de acero al carbn 3000 psi, rosca estndar.Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 7 CONEXIONES 6.Brida colgadora de 6 de dimetro exterior, rosca macho superior de3. Rosca hembra inferior de 2 7/8 hembra, roscas estndar.7.Vlvula lateral de tubera de revestimiento de 2 de 3000 psi bridada.8.Vlvula de 2 de 1000 psi, rosca hembra en los extremos, estndar.9.Tee de 21000 lbs/plg2, rosca estndar.10.Reduccin botella de 2 a , rosca estndar.11.Vlvula de aguja de de 5000 psi, rosca estndar.12.Vlvula check de 2 de 1000 psi, rosca estndar.13.Codo de 2 de 1000 psi, rosca estndar.14.Tuerca unin de golpe 2 de 1000 psi, rosca estndar.15.Vlvula de flote de 2 de 1000psi, bridada o roscada.16.Reduccin botella de 3 x 2 de rosca estndar.17.Niple de 2 para 2000 psi de trabajo, rosca estndar.18.Niple de para 2000 psi de trabajo, rosca estndar.Figura 5: Partes principales de conexin superficial. 1.4.MORDAZAS Estedispositivo,mostradoenlafigura6,sirveparasujetarlavarillapulidapor apriete.Secolocaenformapermanentecuandoselehadadoelespaciamiento adecuadoalabombasubsuperficialparaquelaUnidaddeBombeoMecnicoquede operandoencondicionesnormalesdespusdequeseefectounaintervencinaun pozo con el equipo de Reparacin y Terminacin de Pozos.Tambinseutilizaparamovimientosqueseefectanconlasartadevarillas,yasea paraeliminarungolpeenlabombasubsuperficial,sacarunregistrodinamomtricoo Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 8 reanclarunabomba.Cuandolasmordazasquedanpermanentesseapoyansobreel elevadoroblockcargadoryjuntoconelcablecolgadorsoportantodoelpesodela sartadevarillasyelpesodelfluido.Estasmordazaspuedenusaruno,dosotres tornillosparaelapriete, incrementndoselaseguridadconelnmerodelosmismos. Esrecomendableelusodemordazasconmenostornillosparapozossomeros, conformeaumentalaprofundidadespreferiblelautilizacindemordazasconmayor nmero de tornillos.Figura 6: Tipos de Mordazas Johnson Fagg. 1.5.VARILLA PULIDA Eslaunindirectaentrelasartadevarillasdesuccinyelequiposuperficial,pasaa travsdelasconexionesverticalesdelrbol.Estfabricadaenaceroaleadoal manganeso,nquelymolibdeno.Superficialmente,lavarillapulidatieneacabado espejoconelpropsitodenodaarlossellosdelestoperofijoalrboldevlvulasen elmovimientoascendenteydescendentedelaUnidaddeBombeoMecnico.Enla figura 7 se representa una varilla pulida.Figura 7: Varilla Pulida Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 9 1.6.ESTOPERO Mecanismodeseguridadqueselocalizaenlapartesuperiordelrboldevlvulaspara pozosconsistemadebombeomecnico,sobrelaTEEde3ycuyafuncinprincipales decontenerlosfluidosparaquenosemanifiestenasuexteriorpormediodeun conjuntodesellosconstruidosconmaterialesresistentesalrozamiento,loscualesse van a ajustar al dimetro de la varilla pulida de 1 , cuando sta tenga un movimiento ascendenteo descendente proporcionado por la Unidad de Bombeo Mecnico; debido a estemovimiento,lossellossufrendesgasteporloqueesnecesariosustituirlos peridicamenteysolamentesepuedencambiarconlaUnidaddeBombeoMecnico inoperante.Enlaactualidadsehandiseadoestoperosprovistosdeunmecanismode preventorconlafinalidaddemejorarsufuncindentrodelosmecanismosde seguridadenelrboldebombeomecnico.Podemosmencionardosejemplosde estoperos: Estopero preventor Hrcules DPSB Estopero preventor Ratigan 176 En las figuras 8y 9, respectivamente muestran estos dos tipos deestoperos. Figura 8: Estopero Preventor Hrcules DPSB. Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 10 Figura 9:Estopero Preventor Ratigan 176 1.7.PREVENTORES Sonmecanismosdeseguridadquehansidodiseadosparaimpedir,encasonecesario, elpasodefluidosalexterior.SlosepuedenaccionarcuandolaUnidaddeBombeo Mecniconoestoperando,debidoaqueensuinteriortieneunossellosdehule llamadosRams,queaprietanalavarillapulidaparasellaryevitanelpasodel hidrocarburo. EnelcasodelpreventordobleELP-15,lossellosdehule,puedensellaransin varillapulidadebidoaquetienenunrangodedimetrosde0a1.Lospreventores son vitales para cambiar los sellos del estopero colocado en la parte ms alta del rbol; yparaevitarlasalidadelhidrocarburoalaatmsfera,cuandoporalgunaroturadela varillapulidastaseprecipitealinteriordelpozojuntoconlassartadevarillas.En este percance el preventor ideal es el doble E LP-15. Estosmecanismosestninstaladosenelrboldevlvulasparabombeomecnico, sobrelabridacolgadora.Lasmarcasdepreventoresmsutilizadasson:dobleELP-15,ratigan212yHubberHrcules530.Enlasfiguras10,11y12,respectivamente,se muestran todos estos tipos de preventores.Figura 10: Preventor Doble E LP-15 Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 11 Figura 11: Preventor Ratigan 212 Figura 12: Preventor Hubber Hercules 530 1.8.VLVULASDERETENCIN Elobjetivoprincipaldeestetipodevlvulas,comnmenteconocidascomocheck,es eldepermitirelpasodeunflujoporunalneaenunasoladireccin,impidiendo as,elregresodelfluidocuandosepresentencontrapresionesaltas.Lostiposde vlvulasderetencinson: De pistn De charnela Enlasfiguras13y 14,respectivamente,semuestranestostiposdevlvulas. Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 12 Figura 13: Vlvula de Retencin de Pistn Figura 14: Vlvulas de Retencin de Charnela 1.9.El Reductor de Engranes Sufuncinesreducirlavelocidaddelmotorprincipalaunavelocidaddebombeo adecuada. Es necesario determinarexactamentela probabletorsin mxima a la que estarsujetoelreductordeengranes,yaqueelmtododelInstitutoAmericanodel Petrleo(APIporsussiglaseningls)usalatorsinmximacomobaseparaelrango delasunidadesdebombeo.LadesignacindelInstitutoAmericanodelPetrleopara unaunidadessimplementelatorsinmximapermisibleenelreductordeengranes enmilesdepulgadas-libras.Porejemplo:unaunidadnormadaporelInstituto Americano del Petrleo tamao 114, tiene un rango de torsin mximo de 114,000 plg-lbs.ElInstitutoAmericanodelPetrleotieneestandarizados16rangosdetorsin mxima, que varan desde 6.4 hasta 1824,000 plg-lbs. Lapoleadelreductordeengraneseselelementoquerecibelapotenciadelmotor principalatravsdebandas.Larelacindeldimetrodelapoleadelreductorde Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 13 engranesaldimetrodelapoleadelmotor,ylareduccindevelocidadenelreductor deengranes,determinanlareduccintotaldevelocidaddelmotorprincipalhastala varillapulida.Lostamaosdisponiblesdepoleasdelaunidadyelnmeroytipode bandasquedebenusarse,puedendeterminarsedelasespecificacionesdelfabricante de unidades de bombeo.3.EQUIPOSUBSUPERFICIALDEBOMBEOMECNICO 3.1.Tipos de Bombas Susfuncionesson:admitirelfluidodelaformacinalinteriordelatuberadeproducciny principalmente elevar el fluido admitido hasta la superficie.Las bombas subsuperficiales movidas por varillas se dividen en tres tipos:a)Bombas de tubera de produccin. b)Bombas de insercin. c)Bombas de tubera de revestimiento.3.1.1.Bombas de tubera de produccin Lasbombasdetuberadeproduccin,porserdeundimetromayor,puedenmanejar volmenesmsgrandesdelquidosquelasbombasdeinsercin,sinembargo,lacargade fluido sobre la unidad de bombeo no debe ser mayor.Ladesventajadeestasbombasestribaenqueelbarrilformapartedelamismatuberade produccin,paraefectuaralgunareparacinoreposicindepartesesnecesarioextraerla tuberadeproduccincompleta;loquesignificaunaoperacinmscomplicada,ypor consiguiente, ms costosa. Unfactorimportante que debe tomarse en cuenta es el alargamiento de las varillas por lacarga defluido,loquesetraduceenunadisminucinenlacarreraefectivadelmbolo,siendoms crtica a medida que aumenta la profundidad del pozo. Lasbombasdetuberadeproduccinoperanmejorenpozosquetienenaltoniveldefluidosy en donde la verticalidad del mismo haya sido comprobada.3.1.2.Bombas de insercin Selesdenominabombasdeinsercinporqueelconjuntototaldelabomba( barril,mboloy vlvulaestacionaria)quevaconectadoenelextremoinferiordelasartadevarillasseinserta enunnipledeasiento(zapata-candado)instaladoenlatuberadeproduccin.Estorepresenta unaventajasobrelasbombasdetuberadeproduccin,yaqueparahacerunareparacino sustitucindelabombanoesnecesarioextraerlatuberadeproduccin.Labombade insercinsedesanclayseextraeconlasartadevarillas.Estetipodebombasemuestraenla figura 15. Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 14 Figura 15: Bomba de Insercin 3.1.3.Bombasdetuberaderevestimiento Este tipo de bombas son slo una versin ms grande de las bombas deinsercin. 3.1.4.Descripcin de las partes de la Bomba Cualquierbombasubsuperficial,movidaporvarillas,estconstituidadelossiguientes elementos esenciales: 1)Barril de trabajo. 2)mbolo. 3)Vlvulas. Loscostosdeproduccindeaceiteseincrementannotablementeporfallasfrecuentesdela bombasubsuperficial,tantoporloscostosdeextraccindelequipocomoporlaproduccin diferida.Poresta razn,esdeprimordial importancia que de acuerdo con las condiciones del Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 15 pozo,seseleccionecorrectamenteeltipodebombaparausar,tomandoencuentalas caractersticas de los materiales utilizados en su fabricacin.3.1.4.1.Barril de trabajo Materiales utilizados en su construccin HI-BRIN.Diseoparapozosconaltocontenidodearenaygassulfhdrico.Sefabrica utilizando un proceso de endurecimiento denominado nitrocicle. NITRELINE.Barrilconstruidoparaaltaresistenciamecnicayaltaresis tenciaala corrosin.Llevaelmismoprocesodeendurecimientoqueelanterior(proceso nitrocicle). Uso general.HI-HARD.Elbarrilsefabricaconuncontenidodecromodel5%yconelprocesode endurecimiento nitrocicle. Proporciona alta resistenciaala abrasin y a la corrosin por CO2. KROM-I-DEE.Elbarrilllevaunacapadeendurecimientodecromoproporcionndolealta resistenciaalaabrasinyalacorrosin.Serecomiendausarloenpozosqueproducen arena y CO2. SILVERLINE.Estebarrilserecomiendausarloenpozosconfluidosnocorrosivosyen donde la arena no sea un problema serio.3.1.4.2.mbolo Existendostiposdembolo:metalametalodeempaquesuave.Losmbolosmetalametalse fabrican con superficie lisa o ranurada.Aparentementenoexisteningunadiferenciaenutilizarunmbol odesuperficielisaode superficie ranurada. Una posible ventaja del mbolo ranurado sobre el mbolo liso es que una partcula slida puede alojarse mejor en la ranura del mbolo evitando que se raye. Unaceitedebajaviscosidad(de1a20cp)puedebombearseconunmbolometalametaly con un ajuste de 0.001 plg. Unaceitedealtaviscosidad(msde400cp)queprobablementellevearenaensuspensin, puede manejarse con un mbolo metal a metal con unajuste de0.005 plg. Losmbolosconempaquetadurasuavepuedenserconcopasoconanillos .Enpozoscon profundidades mayores de 7000 pies se usan mbolos metal a metal.Materiales utilizados en su construccin:CO-HARD. mbolo resistente a la corrosin y a la abrasin. SUPER HARD. Hierro-nquel. Resistente a la corrosin de H2S.ACEROCONRECUBRIMIENTODECROMO.Altamenteresistentealacorrosin por CO2y a fluidos arenosos.Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 16 MBOLOSCONEMPAQUESUAVE.SonresistentesalacorrosinporCO2yH2S.Se recomienda usarlos a profundidades menores de 5000 pies.MBOLOSDECOPAS.Serecomiendausarlosparabombeodeaceiteyaguaconbajo contenidodearena.Lascopasseexpandenenlacarreraascendenteporladiferenciade presinysecontraenenlacarreradescendentedisminuyendolafriccinconelbarril.La durezadelmaterial,ascomoelnmerodecopasdebenseleccionarsedeacuerdoconla profundidad de la bomba.MBOLOSDEANILLOS.Constandelasmismaspartesqueelmbolodecopas,slo quelosanillossonflexiblesylosespaciadoressonenformadeL.Losanillossonde hule resistente al aceite. MBOLOCONCOMBINACINDECOPASYANILLOS.Serecomiendausarlo paralalimpiezadepozossuciosodespusdeunfracturamiento.Esmuyefectivopara bombearfluidosquecontienengranosdearenatanfinaquenopuedenserretenidospor empaques de grava o cedazos.MBOLO CON VLVULA SUPERIOR. Se usa en pozos profundos cuyo contenido de gas sea muy bajo. MBOLOCONVLVULADEFONDO.Seusaenpozosgaseososcolocandolavlvula viajera lo ms cercano a la vlvula de pie, para evitar el candado de gas.MBOLOCONVLVULAENLAPARTESUPERIORYELFONDO.Estearreglo combina las ventajas descritas con los dos mbolos anteriores.4.VLVULAS 4.1.1.1.Vlvula de pie (de entrada) Sufuncin,enelciclodebombeo,consisteenadmitirlosfluidosproducidosporelpozo durantelacarreraascendenteyevitarelregresodelosmismoshaciaelespacioanularenla carrera descendente. 4.1.1.2.Vlvula viajera (de salida)Sufuncin,enelciclodebombeo,consisteendesalojarlosfluidoshacialasuperficiedurante lacarreraascendenteydurantelacarreradescendentepermitirelpasodelfluidoalojadoenla camisadelabombaatravsdelmismoalpuntomuertoinferior,dandoinicioaunnuevociclo de bombeo. Materiales utilizados en su construccin:La stellita y el carburo de tungsteno son materiales apropiados cuandolos fluidos del pozo son altamente corrosivos debido a la presenciade cido sulfhdrico (H2S) o bixido de carbono (CO2) y cuando se maneja mucha arena, ya que estos materiales son muy resistentes a la abrasin. 4.2.PrincipiodeFuncionamientodeunaBombaSubsuperficialyelCiclode Bombeo En trminos generales el ciclo debombeo se desarrolla de la siguiente forma:Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 17 Cuando el mbolo inicia su carrera ascendente, se cierra la vlvula viajera por el peso del aceitesobresta;lavlvuladepieseabreydapasoalaceitedelpozo,llenandolacamisadela bomba. Aldescenderel mbolo, se abre la vlvula viajera y da paso al aceite de la camisa de la bomba haciaarriba,llenandoelinteriordelmbolo,ycerrandolavlvuladepiequeimpidequese regrese el aceite al pozo. El mbolo es accionado desde la superficie por una Unidad de Bombeo Mecnico, por medio de la varilla pulida y las varillas de succin,de manera que al levantar el mbolo desaloja hacia la superficieunvolumendeaceiteigualalcontenidoenlacamisadelabomba ,cuyovolumenva aserigualal producto del rea de la seccin transversal interior de la camisa,multiplicado por lacarreradelpistn,aproximadamente,yaquesiempresetienealgunapresenciadevolumen de gas en el fluido procedente del yacimiento.El nmero de emboladas por minuto, depender de los clculos que se hagan de las condiciones delpozo,tantoencapacidaddeproduccincomoprofundidaddelmismo,yaqueunasveces estarlimitadaesavelocidadporlarecuperacindelyacimiento,faltadeaceiteyotrasporla profundidad del pozo. 4.3.Ciclo ideal de Bombeo Este ciclo se representa en la figura 16, y se desarrolla de la siguiente forma:1.En el Punto A, la vlvula viajera cierra y se inicia la carrera ascendente del pistn.2.DelPuntoAalPuntoBlacargadefluidoestransfer idadelatuberade Tubera de Produccin, a la sarta de varillas de succin.3.EnelPuntoBlavlvulaestacionariaabreypermitelaentradadefluidosdelpozoala cmara de compresin de la bomba.4.De punto B al punto C la carga de fluido es elevada por el mbolo, al mismo tiempo que se est llenando la cmara de compresin.5.EnelPuntoDseinicialacarreradescendenteycierralavlvulaestacionaria,lavlvula viajera permanece cerrada. 6.EnelPuntoE,abrelavlvulaviajeraylacargaestrans feridadelasartadevarillasala tubera de produccin. 7.DelPuntoEalpuntoF,sedesplazaelfluidodelacmaradecompresinalaTuberade Produccin. 8.Se repite el ciclo. Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 18 Figura 16: Ciclo ideal de Bombeo 4.4.SARTA DE VARILLA DE SUCCIN La funcin de la sarta de varillas de succin es:transmitir el movimiento de bombeo superficial ylapotencia a la bomba subsuperficial.Tambin incluye, si es necesario, la sarta de tubera de produccin,dentrodelaqueoperanlasvarillasdesuccin,lacualconducehastalasuperficie los fluidos bombeados.Lasvarillasdesuccindisponiblesenelmercadosondecincodiferentesdimetrosestndar. Sudiseoconsisteesencialmenteendeterminarlasartamsligera,yporlotanto,lams econmica, que pueda utilizarse sin exceder el esfuerzo de trabajo de las propias varillas.Elmximoesfuerzodetrabajoparalasvarillasdependedesucomposicinqumicay propiedadesmecnicas,ademsdelanaturalezadelfluidobombeado,esdecir,sisteesono corrosivo.Comoreglageneral,esdeseablemantenerelesfuerzodelasvarillaspordebajode las 30000 psi, sin embargo, la experiencia en diferentes reas productoras puede indicar lmites menores. Cuandolasbombasestncolocadasaprofundidadesmayoresde3500pies,generalmentees recomendable usar sartas telescpicas, es decir, consistentes en diferentes dimetros de varillas.Las varillas de dimetro ms pequeo se colocan en el fondo de la sarta, inmediatamente arriba delmbolo,yaquelacargaenlasvarillasesmsgrande.Aprofundidadesmenoresde3500 pies,dondelacargaenlasvarillasesmsgrande,seempleanvarillasdedimetrosmayores, estoresultaquelacargaenlasvarillasseagrande,yaqueunavarillademayordimetropesa msqueunademenordimetro.Estearregloresultaconunacargamspequeaenelequipo superficial,quelaqueseobtendrconunasartadetelescpicayrepresentaunahorroenel costo de las varillas de succin. 4.4.1.Clases de varillas 4.4.1.1.Clase KCentro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 19 Sonvarillasdenquel-molibdeno.Sonresistentesalacorrosinysuresistenciamnimaala tensin es de 82000 psi. 4.4.1.2.Clase C Sonvarillasdealeacincarbn-manganeso.Sonparatrabajopesadoymedio;suinhibicin contralacorrosinesmuyefectiva,suresistenciamnimaalatensinesde90000psi.Enla mayora de los pozos se utiliza este tipo de varilla.4.4.1.3.Clase D Sonvarillasdealeacinnquel -cromo-molibdeno.Suresistenciamnimaalatensinesde 115000psi.Estasvarillasseutilizandondelasvarill astipoCquedanenpuntocrtico, generalmente para pozos de alta produccin y que no manejen cido sulfhdrico. 4.5.ACCESORIOS DE LA TUBERA DE PRODUCCIN CON BOMBEO MECNICO EnelsistemaartificialdeBombeoMecnicose utilizandostiposdeequiposubsuperficialcon distintos accesorios los cuales se muestran en la figura 17 y 18 respectivamente son:a)Con Ancla Mecnica b)Con Empacador Elanclamecnicaesunmecanismoquevaalojadoadeterminadaprofundidaddelpozoen lasartadeTuberadeProduccin,ligeramentedebajodelabomba.Estemecanismonolleva hulescomoelempacador,porestoexistecomunicacinentrelatuberaderevestimientoyla tuberadeproduccin.Suobjetivoprincipalessujetarlatuberadeproduccinyatensionada.EstohacequeenelciclodebombeonosemuevalaTuberadeProduccin,yasaumentala eficienciadelabombapornodisminuirlacarreraefectivadelpistn.SilaTuberade Produccin no tiene movimiento, entonces disminuye el desgaste de las varil las. Eldiseoconanclamecnicaporloregularseinstalaenpozosquetodavaconservanbuena presindefondo.Estapresinevitaqueelfluidoutilizadoenunacirculacininversaparael lavadodelabomba,sepierdaenlaformacin,yasseefectaunacirculacinfrancaypor ende un lavado efectivo de la bomba.El diseo con ancla mecnica consta bsicamente de:1.Varillas de succin. 2.Bomba subsuperficial. 3.Tubo barril con niple sello y zapata candado.4.Separador de gas. 5.Ancla mecnica. Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 20 Figura 17: Equipo Subsuperficial con ancla mecnica El empacador es un mecanismo que en el diseo de la Unidad de Bombeo Mecnico va a cumplirconelmismoobjetivodelanclamecnica,tenertensionadalatuberadeproduccin, conladiferenciaqueelempacadorllevahulesquenopermitenlacomunicacinentrela TuberadeProduccinylaTuberadeRevestimientoyestohacequelosfluidosproducidos por el pozo fluyan solamente por la Tubera de Produccin.EnelbombeomecnicoseutilizanparaaislarunaprobableroturaenlaTuberade Revestimientoyenpozosconformacinmuydepresionadaparapodergarantizaruna circulacin inversa en el lavado de la bomba subsuperficial.Centro de Formacin Profesional Brasil-Bolivia Carrera de Gas y Petrleo Produccin II PRO-500 Bombeo Mecnico 21 El diseo con empacador consta bsicamente de:1.Varillas de succin. 2.Bomba subsuperficial. 3.Tubo barril con niple sello y zapata candado.4.Niple ventana con tapn ciego.5.Niple ventana. 6.Zapata conectora. 7.Empacador semipermanente.8.Niple de asiento con vlvula de pie.Figura 18: Equipo Subsuperficial con empacador.