diseño del bombeo mecanico

UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERA

MECNICA ELCTRICA

MANUAL DE SELECCIN DE UNIDADES DE BOMBEO MECNICO DEL ACTIVO DE PRODUCCIN POZA RICA REGIN NORTE

TRABAJO PRCTICO TCNICO

QUE PARA OBTENER EL TTULO DE:

INGENIERO MECNICO ELCTRICO

PRESENTA:

JUAN ADOLFO RAGA MARTNEZ

ASESOR DE TESIS:

ING. JUAN CARLOS ANZELMETTI ZARAGOZA

POZA RICA, VERACRUZ 2001

Manual de Seleccin de Unidades de Bombeo Mecnico del Activo de Produccin Poza Rica Regin Norte

NDICE

INTRODUCCIN....................................................................................................

CAPITULO I...........................................................................................................

Justificacin.......................................................................................................................

Tipo y Naturaleza del Trabajo...........................................................................................

Caractersticas y Funciones Esenciales.............................................................................

CAPITULO II..............................................................................................................................

Procesos del Trabajo

Sub-Tema 1.0 Descripcin del Equipo de Bombeo Mecnico..............................

1.1 Equipo Superficial de Bombeo Mecnico..................................... 1.2 El Motor Principal.......................................................................... 1.3 Conexiones Superficiales............................................................... 1.4 Partes Principales........................................................................... 1.5 Bomba Subsuperficial de Bombeo................................................. 1.6 Sarta de Varillas de Succin.......................................................... 1.7 Tubera de Produccin y Accesorios para Bombeo Mecnico......

Sub-Tema 2.0 Conceptos Fundamentales para la Seleccin de Unidades

de Bombeo Mecnico........................................................

2.1 Principio de Flotacin o de Arqumedes........................................ 2.2 Patrn Tpico de Cargas en la Varilla Pulida durante el Ciclo de

Bombeo .........................................................................................

2.3 Divisin de Trabajo en un Sistema de Produccin Artificial........ 2.4 Geometra de las Unidades de Bombeo Mecnico........................ 2.5 Aceleracin en la Varilla Pulida.................................................... 2.6 Movimiento Bsico de Bombeo en un Sistema no Elstico

Simple............................................................................................

2.7 Contrabalanceo de la Unidad de Bombeo Mecnico..................... 2.8 Torsin........................................................................................... 2.9 Factores de Torsin........................................................................ 2.10 Movimiento Armnico Simple......................................................

Sub-Tema 3.0 Clculos para la Seleccin del Tamao de la Bomba,

Diseo de la Sarta de Varillas y Carrera Efectiva del

mbolo.............................................................................

3.1 Seleccin del Tamao de la Bomba...............................................

1

2

3

5

6

7

8

8

16

23

25

34

40

45

49

49

50

52

53

68

69

70

74

77

86

90

90

3.2 Ejemplos para la Seleccin del Tamao de la Bomba................... 3.3 Diseo de la Sarta de Varillas........................................................ 3.4 Factores que Contribuyen a Formar la Carga Total en la Varilla

Pulida.............................................................................................

3.5 Carrera Efectiva del mbolo.......................................................... 3.6 Potencia de Arranque Necesaria....................................................

Sub-Tema 4.0 Mtodos Empleados en la Seleccin de Unidades de

Bombeo Mecnico.............................................................

4.1 Mtodo Craft-Holden..................................................................... 4.2 Ejemplos de Aplicacin................................................................. 4.3 Mtodo API-RP-11 L..................................................................... 4.4 Ejemplos de Aplicacin.................................................................

Costos...............................................................................................................................

CAPITULO III............................................................................................................................

.

Aportaciones o Contribuciones al Desarrollo.................................................................

BIBLIOGRAFA

ANEXOS

APENDICES

91

95

96

108

117

125

125

138

160

166

196

202

203

UNIVERSIDAD VERACRUZANA INTRODUCCIN

1

INTRODUCCIN

Este trabajo ha sido elaborado para las personas interesadas en la seleccin

de las Unidades de Bombeo Mecnico, su contenido se ha diseado para que sea

entendible y prctico. Sus objetivos son proporcionar el conocimiento acerca de

los factores que intervienen y deben tomarse en cuenta en la seleccin de Unidades

de Bombeo Mecnico de un pozo y despejar las dudas de cmo y por qu se

instalan diferentes tipos de unidades de Bombeo Mecnico en los pozos.

Existen conceptos que se deben conocer para seleccionar Unidades de

Bombeo Mecnico, tales como: patrn tpico de cargas en la varilla pulida durante

el ciclo de bombeo, geometra de las unidades de bombeo mecnico, aceleracin en

la varilla pulida, contrabalanceo de la unidad de bombeo mecnico, torsin,

factores de torsin, principio de flotacin o de Arqumedes y el movimiento

armnico simple.

Dentro de los diseos de instalaciones de Bombeo Mecnico existen dos

mtodos que se aplican en el Activo de Produccin Poza Rica, stos son e l mtodo

Craft-Holden y el API-RP-11L; el primero se efecta en menor porcentaje, el

segundo, es el que ms se aplica, ya que ste en comparacin con el mtodo Craft -

Holden da ms tolerancia en el clculo de la torsin que puede soportar el reductor

de engranes de las Unidades de Bombeo Mecnico. Estos mtodos se presentan en

este trabajo con ejemplos de aplicacin, sintetizando el procedimiento de cada uno

y utilizando las tablas de los anexos para hacer ms sencillo el procedimiento de

seleccin de Unidades Bombeo Mecnico en un pozo.

El contenido de este trabajo se aplicar en la prctica de campo, de tal

manera que se podrn calcular las emboladas necesarias y la carrera exacta en las

unidades de bombeo mecnico, as como el espaciamiento adecuado entr e la

vlvula viajera y vlvula de pie para evitar el candado de gas en el interior de la

bomba, reflejndose todo esto en una eficiencia ms alta, un punto ptimo de

operacin y una produccin mayor del pozo.

CAPTULO I


3

JUSTIFICACIN

El sistema artificial de explotacin de bombeo mecnico se aplica en los pozos que

no tienen la energa suficiente para elevar los hidrocarburos a la superficie por s solos, este

sistema, ayuda a continuar con la explotacin del pozo hasta su ltima etapa como

productor.

Este sistema se implant en el Activo de Produccin Poza Rica de PEMEX regin

Norte desde el ao de 1957, y en forma masiva en la dcada de los 90s por la necesidad de eliminar los gasoductos de alta presin que atravesaban la zona urbana, ya que stos

formaban un peligro para la sociedad. Por este motivo se utilizaron las Unidades de

Bombeo Mecnico, ya que proporcionan un bajo costo con respecto a otros sistemas de

explotacin artificial y principalmente, eliminan el peligro latente de los gasoductos de alta

presin que atraviesan la zona urbana.

El uso frecuente de las Unidades de Bombeo Mecnico en los diferentes pozos con

este sistema, hicieron que se fueran adquiriendo conocimientos bsicos sobre su operacin,

dados principalmente por la prctica, pero existe la falta de informacin de porqu se

instala una Unidad de Bombeo Mecnico, ya que existen en la actualidad diferentes tipos y

cuales son los datos principales que deben tomarse en cuenta para la seleccin de unidades.

Adems, esta falta de informacin hace que en ocasiones lleguen a cambiarse las

condiciones de operacin en la unidad.

El presente trabajo presenta los parmetros que se deben tomar en cuenta para la

seleccin de Unidades de Bombeo Mecnico, as como los clculos necesarios para

seleccionar adecuadamente el tipo de unidad que debe tener el pozo, para obtener una

operacin correcta y sin esfuerzos en el reductor de engranes de la Unidad de Bombeo

Mecnico; al final de la lectura, se comprender los motivos de instalar unidades con

diferente tamao y tipo.

El trabajo est organizado en tres captulos. En el captulo uno se presenta la

justificacin, tipo y naturaleza del trabajo, as como sus caractersticas y funciones

esenciales.

El captulo dos se subdivide en cuatro sub-temas que son los siguientes:

Sub-tema uno: Descripcin del Equipo de Bombeo Mecnico.

En este subtema, se describe el sistema artificial de explotacin de Bombeo Mecnico, el

cual tiene como objetivo principal, elevar los fluidos aportados por un pozo petrolero. El

Sistema de Bombeo Mecnico debe ser resistente, de larga vida, eficiente, fcil y barato de

transportar; silencioso, no contaminante, seguro de instalar y de operar, tambin se

describen las partes esenciales del sistema de bombeo mecnico son:

1) El equipo superficial de bombeo (Unidad de Bombeo Mecnico) y las conexiones superficiales.


4

2) El motor principal. 3) La bomba subsuperficial impulsada por varillas y sus accesorios. 4) La sarta de varillas de succin. 5) La tubera de produccin (T.P.) y accesorios para bombeo mecnico.

Finalmente, se mencionan las funciones de cada componente del sistema.

Sub-tema dos: Conceptos Fundamentales para la Seleccin de Unidades de Bombeo

Mecnico.

En este subtema se exponen y analizan los conceptos fundamentales que se

aplican en la seleccin de Unidades de Bombeo Mecnico tales como:

Principio de Flotacin o de Arqumedes

Patrn tpico de cargas en la varilla pulida

D i v i s in d e l t rabaj o en u n s i s t ema de exp l o ta c i n a r t i f i c i a l

Geometra de las Unidades de Bombeo Mecnico

Aceleracin en la varilla pulida

Torsin

Sub-tema tres: Clculos para la Seleccin del Tamao de la Bomba, Diseo de la Sarta

de Varillas y Carrera Efectiva del mbolo.

En este subtema se presenta una metodologa para calcular el tamao de la

bomba, disear la sarta de varillas y la carrera efectiva del mbolo. Posteriormente,

esta metodologa se aplica a ejemplos reales.

Sub-tema cuatro: Mtodos Empleados en la Seleccin de Unidades de Bombeo

Mecnico.

En este subtema se consideran dos mtodos para seleccionar la unidad adecuada,

de acuerdo con las caractersticas que tiene el pozo como son: profundidad,

varillas, dimetro del mbolo, carga mxima y carga mnima en la varilla pulida,

dimetro de la tubera de produccin, carrera en la unidad de bombeo mecnico,

densidad relativa del fluido, profundidad de la bomba y profundidad del nivel

dinmico.

Adems se presenta un anlisis de costos de las Unidades de Bombeo Mecnico.

En el captulo tres se presentan las contribuciones o aportaciones al desarrollo, que

es la siguiente: Gua rpida para la seleccin de Unidades de Bombeo Mecnico segn el

mtodo API-RP 11L.


5

TIPO Y NATURALEZA DEL TRABAJO

El presente trabajo prctico tcnico que tiene como ttulo Manual de Seleccin de Unidades de Bombeo Mecnico en el Activo de Produccin Poza Rica Regin Norte, encuentra relevancia en el mbito del Activo de Produccin Poza Rica, ya que sirve de

apoyo a operadores y dems personal relacionado con las Unidades de Bombeo Mecnico.

En este trabajo se hace una descripcin de los diferentes equipos, de los parmetros

importantes que deben controlarse para una ptima operacin de las unidades. As mismo,

se presentan una serie de procedimientos y ejemplos de clculo que posteriormente se

emplearn para seleccionar conforme las condiciones del pozo, la Unidad de Bombeo

Mecnico adecuada. Finalmente se presentan metodologas de clculo para realizar la

seleccin de la Unidad de Bombeo Mecnico.

A diferencia del sistema artificial de explotacin de bombeo neumtico, el sistema

artificial de bombeo mecnico en el Activo de produccin Poza Rica es de menor

peligrosidad para la poblacin y para el entorno ecolgico, es por ello que se empezaron a

utilizar las Unidades de Bombeo Mecnico, adems de que representan un bajo costo de

mantenimiento y de operacin.

Las Unidades de Bombeo Mecnico son operadas por un motor primario, el cual

proporciona movimiento a las bandas de la polea del reductor de engranes y este a su vez, a

un conjunto de bielas y manivelas las cuales proporcionan un movimiento reciprocante al

balancn de la unidad. El movimiento reciprocante hace que la unidad extraiga la sarta de

varillas que tiene el pozo de acuerdo con la longitud de carrera que tiene la unidad, adems

de operar la bomba de insercin que se encuentra en el fondo del pozo.

La funcin de efectuar el movimiento reciprocante a una sarta de varillas acopladas

a una bomba, es que los hidrocarburos contenidos en el fondo del pozo, se puedan elevar a

la superficie con la ayuda de otro sistema de explotacin artificial, a travs de una tubera

de produccin que se encuentra hasta al superficie, y despus conducirla por lneas hasta la

siguiente etapa, que es la separacin.


6

CARACTERSTICAS Y FUNCIONES ESCENCIALES

El presente trabajo tiene como caracterstica ser un trabajo prctico tcnico de

consulta y gua para el estudiante de la carrera de Ingeniera Mecnica Elctrica, el

operador de Unidades de Bombeo Mecnico y dems personal interesado en esta campo, ya

que al entrar en materia podr obtener informacin clara de lo que es una Unidad de

Bombeo Mecnico, su funcionamiento y seleccin.

La funcin esencial del presente trabajo prctico tcnico es cumplir con los

siguientes objetivos:

Describir detalladamente los diferentes tipos de Unidades de Bombeo Mecnico.

Describir el funcionamiento y aplicacin de los diferentes tipos de Unidades de Bombeo Mecnico.

Proporcionar un conocimiento elemental de los conceptos y principios fundamentales aplicables a la seleccin de Unidades de Bombeo Mecnico.

Describir los clculos necesarios para seleccionar el tamao de la bomba, el diseo de la sarta de varillas y la carrera efectiva del mbolo.

Describir los mtodos empleados en la seleccin de las Unidades de Bombeo Mecnico, analizarlos y seleccionar el ms recomendable.

Desarrollar una gua rpida para la seleccin de Unidades de Bombeo Mecnico.

Presentar un anlisis de costos del equipo segn se adquiera nuevo, se repare o se rente. Excluyendo costos por mano de obra.

UNIVERSIDAD VERACRUZANA COSTOS

196

COSTOS

Con la finalidad de efectuar un anlisis de costos de los accesorios para la explotacin

del sistema artificial de Bombeo Mecnico, se enlistan los accesorios y cada uno de los

precios unitarios, necesarios para la operacin de una Unidad de Bombeo Mecnico.

Descripcin Unida

d

Precio

Unitario

Bomba Sub-superficial marca Trico de 1 a 2 , tolerancia entre barril y pistn de 0.003, equipada con barril de acero recubierto de cromo en su dimetro interior, de pared gruesa con

vlvulas de Carburo de Tugsteno, diseo especial con doble anclaje,

inferior mecnico y superior de tres copas de material plstico,

vlvula Top-Ring para evitar candado de gas, accesorios de acero endurecido para uso en ambiente con presencia de CO2 y H2S,

incluyendo zapata candado, niple sello y tres juegos de copas extras.

Pieza $49,571.44

Varilla de succin marca Trico o calidad igual o superior API clase

D con cople liso de x 25 pies de longitud. Pieza $486.40


D con cople liso de 7/8 x 25 pies de longitud. Pieza $612.71


D con cople liso de 1 x 25 pies de longitud. Pieza $887.70

Varilla pulida marca Trico o calidad igual o superior, de acero de

aleacin, carbn, manganeso, cromo molibdeno con acabado espejo

aproximado de 8 a 32 micrones de acuerdo a especificaciones API

con capacidad de 95,000 a 160,000 lbs de carga a la tensin de 1

x 22 pies.

Pieza $9,364.45

Mordaza para varilla pulida de 1 con 3 orificios serie 10 de 40,000 lbs de carga.

Pieza $1,222.58

Cople combinacin API para varillas de succin de a 7/8 marca Trico

Pieza $379.59

Cople combinacin API para varillas de succin de 7/8 a 1

marca Trico Pieza $533.29

Brida colgadora marca Wellhead Inc. Modelo W2F, 3M 7 1/16 ,

ranura para junta de acero RTJ-45, rosca macho de 3 ext. x 2

y rosca caja para colgar tubera de 2 7/8 segn designacin API,

incluyendo 12 esprragos de 1 1/8 diam x 9 long., 24 tuercas y una junta de acero R-45.

Pieza $11,851.20

Preventor de doble empaque marca DOBLE E para varilla pulida

de 1 , modelo LP-15, incluyendo 5 juegos de empaques. Pieza $7,412.82

Estopero preventor marca KVF o calidad igual o superior para la

varilla pulida de 1 , 3 , incluyendo 5 juegos de empaques.

Pieza $3,780.32


197

Tee roscada marca KVF calidad igual o superior, acero al carbn de 3,000 lbs/plg2 de 3x3x2 con tapn ciego

Pieza $1,594.66

Niple de 3 marca Capitol, calidad igual o superior, 6 longitud roscado en ambos extremos, acero al carbn de 3,000 lbs/plg

2.

Pieza $172.48

Cople de 3 marca Trico, calidad igual o superior, de acero al carbn de 3,000 lbs/plg

2.

Pieza $532.38

Unidad de Bombeo Mecnico Pieza $1500,000

Con las siguientes caractersticas de un pozo, y utilizando el mtodo de seleccin de

Unidades de Bombeo Mecnico API, se efectuar el anlisis de costos para la instalacin de

los accesorios nuevos para el sistema Artificial de Explotacin de Bombeo Mecnico.

Datos:

D = 2 dtp = 2

7/8

LT = 6000 pies

dr = 1, 7/8 y

H = 6000 pies

N = 13 spm

S = 168 plg

q = 350 BPD

G = 0.870

Consultando la tabla 3 del anexo A, se tiene que para un dimetro de mbolo de 2 y

una sarta compuesta por varillas de 1 , 7/8 y , corresponde una varilla No. 86 con los siguientes porcentajes para cada seccin:

R1 = 32.8 %

R2 = 33.2 %

R3 = 33.9 %

Entonces:

Li = (Ri/100) x LT i = 1, 2, 3 .... n

L1 = (32.8/100) x (6000) = 1968 pies de varilla de 1

L2 = (33.2/100) x (6000) = 1992 pies de varilla de 7/8

L3 = (33.9/100) x (6000) = 2034 pies de varilla de


198

Como cada una de las varillas de succin miden 25 pies de longitud, se tendr que

dividir la longitud de la primera seccin entre la longitud de cada varilla, de la misma

manera se har con las otras dos secciones de varillas. Con ello sabr cuantas varillas

necesitar de cada dimetro para satisfacer las condiciones de profundidad total de la sarta

de varillas

L1 = 1968 25 = 78.72, por aproximacin se emplearn 79 varillas de 1

L2 = 1992 25 = 79.68, por aproximacin se emplearn 79 varillas de 7/8

L3 = 2034 25 = 81.32, por aproximacin se emplearn 82 varillas de

De acuerdo con la tabla de los precios unitarios se tiene que:

No de Varillas Precio Unitario Total

79 $887.70 $70,128.3

79 $612.71 $48,404.09

82 $786.70 $64,509.4

GRAN TOTAL $183,041.79

Para unir las varillas de un dimetro inferior a uno superior, se utilizan coples

adaptadores, en este caso se utilizarn dos coples adaptadores, uno de a 7/8 y otro de 7/8 a 1.

Cople combinacin Precio Unitario Total

a 7/8 $379.50 $379.50 7/8 a 1 $533.29 $533.29

GRAN TOTAL $912.79

La bomba de insercin de 2 con los accesorios tiene un precio de:

$49,571.44

La varilla pulida tiene un precio unitario de:

$9,364.45

La mordaza con la cual se sujeta la varilla pulida con una capacidad de carga de

40,000 lbs/plg2 tiene un precio de:

$1,222.58

La brida colgadora marca Wellhead Inc. 7 1/16 , rosca macho de 3 ext. x 2

y rosca caja para colgar tubera de 2 7/8 y una junta de acero R-45 tiene un precio

unitario de:

$11,851.20


199

El Preventor de doble empaque marca DOBLE E para varilla pulida de 1 , modelo LP-15 tiene un precio de:

$7,412.82

Estopero preventor de 3 , para varilla pulida de 1 , tiene un precio unitario de:

$3,780.32

La Unidad de Bombeo Mecnico marca Lufkin tipo Convencional tiene un precio

unitario de:

$1500,000.00

La utilizacin de accesorios nuevos para un sistema artificial de explotacin de

Bombeo Mecnico, tiene los siguientes valores:

Varillas $183,041.79

Coples combinacin $912.79

Bomba de insercin $49,571.44

Varilla pulida $9,364.45

Mordaza $1,222.58

Brida colgadora $11,851.20

Preventor $7,412.82

Estopero preventor $3,780.32

Unidad de Bombeo

Mecnico $1500,000.00

La suma total del acondicionamiento para este sistema de explotacin tiene un gasto

aproximado en accesorios de

GRAN TOTAL $1767,157.39

La produccin bruta del pozo que se instalaron estos accesorios, es de

aproximadamente 40 metros cbicos, con un porcentaje de agua del 12%.

La produccin neta del pozo es de:

P.N. = 40 - (40)(0.12)

P.N. = 35.2 m3

Entonces, la produccin neta en barriles es de:

P.N. = (35.2)(6.2905)

P.N. = 221.42 Barriles


200

La cotizacin del dlar actualmente es de 9.74 pesos mexicanos, y el barril de

petrleo es de 22.30 dlares, por lo tanto la produccin diaria del pozo es aproximadamente

de:

1 Barril = 217.20 Pesos Mexicanos

La produccin neta que aporta el pozo tiene un costo diario aproximado de:

(Precio del Barril) (Produccin Neta)

(217.20) (221.42)

$48,092.42

El costo aproximado de extraer el aceite, enviarlo a separacin, almacenarlo, pagar el

consumo de energa elctrica del motor a Comisin Federal de Electricidad y venderlo es

de aproximadamente de:

11 Dlares por cada Barril de aceite

Como el pozo produce 221.42 barriles diarios, entonces:

(11)(9.74) = $107.14

(107.14) (221.42) = $23,722.94

Este es el costo de extraer la produccin de 221.42 barriles diarios, lo que redita en

una ganancia diaria de:

48,092.42 23,722.94 = $24,369.48

Este resultado se tendr que multiplicar por el nmero de das, para conocer en que

tiempo se pagar el equipo, entonces:

($24,369.48) (73 das) = 1778,972.04

Esto quiere decir que los accesorios y el equipo de Bombeo Mecnico se pagarn en

aproximadamente 73 das despus de su intervencin. Despus de los 73 das, el equipo ya

es rentable, es decir, contina pagndose hasta su prximo cambio de accesorios, pagando

nicamente los gastos de extraccin, separacin y venta.

Otro anlisis de costos, se realizar con los accesorios reparados, es decir, nicamente

con el cambio de la sarta de varillas de succin, la varilla pulida y los coples combinacin

de las varillas, los otros accesorios son proporcionados por los talleres donde se hacen la

reparacin de los mecanismos.

El precio de la sarta de varillas es de: $183,041.79


201

Los coples combinacin para la sarta de varillas tienen un precio de: $912.79

La varilla pulida tiene un costo de: $9,364.45

Los Sellos de hule de los preventores doble E tipo LP-15 y del estopero preventor tienen un valor de: $586.88

Estos tres accesorios hacen un total de:

$193,319.03

Estos los nicos gastos de accesorios del sistema de Bombeo Mecnico, por lo que

resulta ms rentable. A continuacin se hace el anlisis para saber en que tiempo se pagan

estos accesorios:

La produccin neta del pozo es de 221.42 Barriles por da, por esta produccin se

obtienen $48,092.42 diarios. Adems, por extraer un barril de petrleo crudo, separarlo,

almacenarlo, pagar a Comisin Federal de Electricidad la energa consumida por el motor

elctrico que opera la unidad de Bombeo Mecnico, y comercializarlo tiene un costo de 11

dlares ($107.14). Multiplicando esta cantidad por el nmero de barriles que produce el

pozo se tiene que:

(107.14) (221.42) = $23,722.94

Esta cantidad es el costo de producir 221.42 barriles diarios. Entonces la ganancia es

aproximadamente de:

48,092.42 23,722.94 = $24,369.48

Este resultado se tendr que multiplicar por le nmero de das, para conocer en que

tiempo se pagar el equipo, entonces:

(24,369.48) (8 das) = $194,955.84

Por lo que los accesorios se pagarn en ocho das, despus de los ocho das la

ganancia diaria ser de: $24,369.48

La utilizacin de accesorios reparados es ms econmica como se observa en el

anlisis de costos, aunque pueden causar anomalas indeseables en el sistema, por ello es

recomendable la utilizacin de accesorios nuevos, ya que ellos proporcionan una mayor

seguridad a situaciones imprevistas por ejemplo: ruptura de la sarta de varillas o de la

varilla pulida, provocando fuga de hidrocarburos a la atmsfera, adems de volver a

intervenir el pozo y hacer cambio de los accesorios daados. Otra importancia son los

mecanismos de seguridad como son los preventores y estoperos preventores que tienen la

funcin de aislar la presin interna del pozo cuando se requiera. El preventor ms seguro es

el doble E LP-15, ya que cierra hermticamente los sellos de hule an sin varilla.

UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPTULO II

CAPITULO II

UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAPTULO II

8

1.0 DESCRIPCIN DEL EQUIPO DE BOMBEO MECNICO

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 l a

presin natural de yacimiento. Partiendo desde el nivel dinmico y un nivel neto

del pozo, se efectuarn los clculos necesarios para el diseo de la instalacin con

un mnimo de:

Torsin.

Carga en la varilla pulida.

Rango de cargas en las varillas.

Requerimientos de potencia del motor principal.

Costos de combustible o energa.

Costo de mantenimiento de la unidad.

Roturas de varillas.

Produccin diferida por rotura de varillas o por reparacin y mantenimiento de la unidad.

Costo de instalacin.

Costo inicial.

Adicionalmente, el Sistema de Bombeo Mecnico debe ser resistente, de

larga vida, eficiente, fcil y barato de transportar; silencioso, no contaminante, y

seguro de instalar y de operar.

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.

1.1 EQUIPO SUPERFICIAL DE BOMBEO MECNICO

Su funcin es transferir energa del motor principal a la sarta de varillas de

succin a travs de la Unidad de Bombeo Mecnico para hacer esto, el equipo debe

cambiar el movimiento rotatorio del motor principal, a un movimiento reciprocante

en las varillas de succin y debe reducir la velocidad del motor principal a una

velocidad adecuada de bombeo. La reduccin de velocidad se logra en el reductor

de engranes, y al resto del equipo concierne el cambio de 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 tamao depende del dimetro de la tube ra

de produccin y del dimetro de las varillas de succin en la parte superior de la

sarta la varilla pulida pasa a travs de un estopero y el fluido que ha sido elevado

UNIVERSIDAD VERACRUZANA SUB-TEMA I

9

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.

La varilla pulida va unida al cable colgador a travs de una mordaza que

sujeta a la misma despus de recuperar el peso de la sarta de varillas, procurando

darle el espaciamiento mnimo entre la vlvula viajera y vlvula de pie para evitar

que la bomba succione gas y a la vez no golpee la vlvula gua con el conector

(que no se escuche golpeteo en la superficie).

El peso de la sarta de varillas, del fluido y las tensiones y fricciones en la

misma, son soportadas por la mordaza que aprieta a la varilla pulida. Esta mordaza

recarga sobre el elevador, que es sostenido por el cable colgador. El cable colgador

va sujeto a la cabeza de caballo colocado en el extremo del balancn. El diseo

apropiado de estos componentes, la nivelacin y la alineacin de la U.B.M. con

respecto al rbol del pozo, aseguran el viaje vertical de la varilla pulida a travs

del estopero, reduciendo el desgaste de los hules, manteniendo un buen sello y

evitando fugas de fluido en la superficie.

El poste Sampson sostiene al balancn en cierto punto de ste, dependiendo

de la geometra de la Unidad de Bombeo Mecnico, el movimiento del balancn se

transmite por medio de la biela, la cual recibe el movimiento de la manivel a; la

distancia de la flecha del reductor al cojinete de la biela (mun), define la

longitud de carrera de la varilla pulida. La mayora de las unidades tiene tres

orificios para el mun en el Activo de Produccin Poza Rica (algunas cuentan con

cuatro) y se definen como carrera mnima, intermedia y mxima, con su respectiva

medida de longitud en pulgadas, excepto en la unidad hidroneumtica Tieben, sin

embargo, el objetivo es el mismo. Los tipos de unidades con que cuenta el Activo

Produccin Poza Rica son:

a) Unidad Convencional

En la Unidad de Bombeo Mecnico convencional, la cual se muestra en la

figura 1 su balanceo es a travs de contrapesos y su rotacin (vista del lado

izquierdo de la unidad), es en contra del sentido de las manecillas del reloj; pu ede

operar en sentido contrario, ya que la rotacin de los dos lados d lubricacin a los

engranes del reductor pero no es correcto, ya que debe tener el mismo sentido de

giro del motor elctrico.

b) Unidad Mark II

En la Unidad de Bombeo Mecnico Mark II, la cual se muestra en la figura 3

su balanceo es a travs de contrapesos y su rotacin (vista del lado izquierdo de la

unidad), es conforme a las manecillas del reloj, ya que su sistema de lubricacin en

el reductor es exclusivamente para esta rotacin. No debe operar en rotacin contraria

porque daara considerablemente el reductor.


10

c) Unidad Aerobalanceada

En la Unidad de Bombeo Mecnico aerobalanceada, la cual se muestra en la

figura 2 el balanceo es a travs de aire suministrado por un motocompresor hac ia

un cilindro amortiguador. El motocompresor se calibra a un paro y a un arranque

automtico, dependiendo del peso de la sarta de varillas para que el motor

principal opere sin esfuerzos. Su rotacin y el sistema de lubricacin del reductor

es igual al de la unidad convencional.

Las partes principales de la unidad aerobalanceada son iguales a las de las

unidades Mark II y Convencional, excepto el motocompresor y el cilindro

amortiguador que son partes exclusivas de la unidad aerobalanceada.

d) Unidad Hidroneumtica Tieben

La Unidad Tieben (ver figuras 4 y 5) se compone de dos sistemas bsicos:

Sistema Hidrulico.- Consta de un Cilindro Hidrulico de efecto doble (1), una Vlvula de Control Direccional de cuatro vas (2) y una Bomba Maestra de

Engranes (3). Este sistema proporciona el movimiento necesario, ascendente y

descendente, para el funcionamiento de la Bomba subsuperficial (ver figura 5).

Sistema de Balanceo Hidroneumtico.- Consta de un Cilindro Hidrulico de efecto simple (4), un paquete de Tanques de Nitrgeno (6), un Cilindro

Hidroneumtico de efecto doble (5) (acumulador), y una Bomba Auxiliar de

Engranajes (7) ver figura 5. Este balanceo funciona en base a dos magnitudes:

una constante y otra variable.

La Constante.- Es la cantidad de fluido hidrulico necesario para ocupar la mitad de los dos cilindros, por debajo de cada mbolo y el tubo que los

comunica: 5 galones en unidades de 60 de Carrera, 10 galones en unidades de 120 y 15 galones en las de 180.

La Variable.- Es la cantidad de nitrgeno que se aplica a los tanques y a la parte superior del acumulador, la cual ser proporcional al peso de la sarta de

varillas de succin, junto con la columna de crudo. Este sistema equivale a los

contrapesos de las unidades convencionales y Mark II, y al cilindro neumtico

de las unidades aerobalanceadas.

La presin del nitrgeno sobre la parte superior del mbolo del acumulador

equivale al peso de la sarta. El sistema hidrulico descrito al principio, se encarga

de romper este equilibrio en uno y otro sentido alternativamente, o sea, en la

carrera ascendente y en la descendente.


11

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE INGRIA. MEC. ELCTRICA

TRABAJO PRCTICO-TCNICO

FIG.1 UNIDAD DE BOMBEO MECNICO

CONVENCIONAL



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AEROBALANCEADA



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MARK II



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HIDRONEUMTICA (TIEBEN)



15





HIDRONEUMTICA (TIEBEN)



16

1.2 EL MOTOR PRINCIPAL

La funcin del motor principal es proporcionar a la instalacin energa

mecnica que eventualmente ser transmitida a la bomba y usada para elevar el

fluido. El motor principal seleccionado para una unidad dada, debe, por supuesto,

tener suficiente potencia para elevar el fluido al ritmo deseado desde el nivel de

trabajo del fluido en el pozo. El motor principal puede ser una mquina de

combustin interna (gas natural o diesel) o puede ser un motor elctrico.

La seleccin del tipo de motor principal depende de los recursos locales, del

suministro y costo del combustible (diesel, gas natural) o energa elctrica, de la

capacidad para el mantenimiento y de la existencia de personal experimentado.

El uso de motores elctricos facilita el anlisis del comportamiento de la

unidad de bombeo en dos aspectos:

1. Permite medir con un ampermetro de gancho, el rango de trabajo y as observar cuando existe una prdida o sobrecarga del peso en la sarta de

varillas sin interferir con la operacin del pozo.

2. Tienen un bajo costo inicial, menor costo de mantenimiento y son ms fciles de ajustar a un sistema automtico.

Por otra parte, las mquinas de gas tienen la ventaja de un control de

velocidad ms flexible y pueden operar en un rango ms amplio de condiciones de

carga. El costo del combustible puede ser inferior al de la energa elctrica, aunque

conforme se incrementan los costos del combustible, esta condicin puede

invertirse.

Cualquier diseo para la instalacin del bombeo mecnico, debe considerar

el comportamiento de todos los elementos del sistema y las interacciones entre

ellos. Sin embargo, an existen aspectos de ingeniera de este sistema de

produccin artificial que no han sido resueltos satisfactoriamente, por lo que es

necesario comprender el proceso de bombeo, debido a la tendencia de bombear

pozos cada vez ms profundos.

Motores de Combustin Interna y Elctricos

a) Motores de combustin interna

Se llama motor de combustin interna a todo motor en el cual la materia que

trabaja es producto de la combustin del aire y del combustible; esta combustin

generalmente se lleva a cabo en el cilindro de trabajo.


17

Entre los motores de combustin interna, se tienen:

1. Motores diesel o motores por compresin. 2. Motores de gasolina o motores de explosin por chispa.

1. Motores Diesel o Motores por Compresin

Se llama motor diesel a todo motor de combustin interna en el cual el

combustible se inyecta cuando la compresin est a punto de terminarse, y el

combustible entra en ignicin, nicamente debido al calor producido por la

compresin del aire carburante. En este tipo de motores slo se aspira aire

inicialmente y se comprime unas 16 veces su volumen inicial, quedando, por lo

tanto, contenido en muy poco espacio. Al hallarse de esta forma comprimido, el

aire aumenta mucho su densidad, as como su presin y temperatura, llegando a

alcanzar valores de 600 C. Al final de esta compresin, cuando el cilindro est

aproximadamente en el punto muerto superior, se inyecta dentro del cilindro un

combustible pesado que puede ser aceite crudo, residuos de refinera o aceites

destilados, el cual, al entrar en contacto con el aire muy caliente que se halla

comprimido, produce la combustin, quemndose las partculas de combustible a

medida que van entrando en la cmara. Al mismo tiempo que esto ocurre, el

mbolo se va moviendo, aumentando el volumen de la cmara de combustin.




FIG.6 MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA

A DIESEL



18




FIG.7 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

DEL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA


2. Motor de Gasolina o Motor de Explosin por Chispa

En este tipo de motores se aspira una mezcla de airecarburante, la cual

reduce aproximadamente 6 veces su volumen inicial. Los motores de combustin

interna (por efectuarse la combustin dentro del mismo motor) o de explosin

aprovechan la expansin de los gases producidos por la combustin viva de una

mezcla carburante, en la cmara de combustin del cilindro; los gases empujan un

mbolo y ste es convertido en movimiento giratorio del cigeal, por medio de

una biela. Pueden funcionar con arreglos a ciclos de cuatro o de dos tiempos, en el

primer caso, los ciclos se suceden como sigue:

Admisin.- el mbolo, arrastrado por el cigeal, baja y aspira en el cilindro

la mezcla carburante procedente del carburador.

Compresin.- el cigeal hace subir el mbolo, el cual comprime

fuertemente la mezcla carburante en la cmara de combustin.

Explosin.- la chispa que salta entre los electrodos de la buja inflama la

mezcla, producindose una violenta dilatacin de los gases de combustin que

empujan el mbolo, en la cual el mbolo produce trabajo y arrastra el cigeal.


19

Escape.- el mbolo vuelve a subir y expulsa los gases de la combustin.

La apertura de las vlvulas de admisin y de escape, as como la produccin

de la chispa en la cmara de combustin, se obtiene mediante mecanismos

sincronizados con el cigeal.




FIG.8 MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA

A GASOLINA





FIG.9 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

DEL MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA A

GASOLINA



20

b) Motor Elctrico

Es una mquina que convierte la energa elctrica en movimiento rotatorio o

energa mecnica, con objeto de que efecte un trabajo til. Los motores

elementales funcionan a base de interaccin de dos campos magnticos: uno se

produce alrededor de un conductor que lleva corriente y otro es un campo

magntico fijo. Un motor comn produce movimiento rotatorio continuo. Esto lo

hace originando una fuerza de giro o par, sobre un conductor que lleva corriente, al

cual se le ha dado forma de espiral. Cuanto mayor sea el par, ms trabajo til

puede desempear el motor. Entre los motores elctricos se tienen:

1. Motor de corriente continua. 2. Motor de induccin de corriente alterna. 3. Motor de velocidad variable.

MOTORES ELCTRICOS

1. MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

Los campos magnticos en estos motores son producidos por devanados

estacionarios llamado estator y por devanados rotatorios en el ncleo del rotor. El

circuito de un extremo a otro de los devanados del inducido en el motor tpico de

corriente continua, se completa mediante escobillas de carbn estacionarias. Las

escobillas estn en contacto con los segmentos del colector, que se conectan en los

devanados del rotor. Cuando se suministra potencia a la armadura a travs de las

escobillas, tambin se origina un flujo magntico alrededor de la armadura. Este

flujo es el que interacta con el campo magntico donde est suspendida la

armadura para producir el par que hace funcionar el motor.

El principio de funcionamiento del motor de corriente continua (C.C.)

consiste en la circulacin por las bobinas de la armadura o inducido, de una

corriente que hace que este se magnetice generando una atraccin entre los polos

de la armadura y los polos del campo del signo contrario, haciendo girar la

armadura.

Los motores y los dnamos de corriente continua, tienen esencialmente los

mismos componentes y se parecen mucho en su aspecto exterior, la diferencia

radica en que el dnamo de corriente continua, convierte la energa mecnica en

energa elctrica, y el motor de corriente continua convierte energa elctrica en

energa mecnica.

Este tipo de mquinas de corriente continua, tropiezan con ciertas

dificultades por el trabajo de conmutacin que requiere escobi llas, portaescobillas,

carbones, lneas neutras etc.; no as los motores de corriente alterna.


21

2. MOTOR DE INDUCCIN DE CORRIENTE ALTERNA

Los motores de corriente alterna son los ms empleados debido a su

robustez, simplicidad, ausencia de colector y a las caractersticas de

funcionamiento tan adecuadas para el trabajo a velocidad constante. El motor

funciona basndose en el principio de que, cuando un flujo magntico corta a un

conductor cerrado, se induce corriente en l. Estos reaccionan con el flujo y c rean

una fuerza en la direccin del movimiento del campo magntico, de acuerdo con el

principio de la accin motriz, si gira el flujo y corta a un disco o cilindro

conductor, se desarrolla un par y el disco o cilindro tiende a girar en el mismo

sentido que el flujo al conductor, anulndose las corrientes inducidas y por lo

tanto, el par. Deber pues, haber deslizamiento entre el campo giratorio y el

conductor. En el motor de induccin existe un rgano fino llamado estator y otro

giratorio llamado rotor.

La accin del campo magntico induce corriente en el rotor al atravesar los

conductores de ste, generando un campo magntico que reacciona con el campo

del estator, ejerciendo en el rotor una torsin que lo hace girar. Los tipos de

rotores que se utilizan en los motores de induccin son: el rotor de jaula de ardilla

y el rotor de enbobinado.

En el Activo de Produccin Poza Rica stos son los rotores ms utilizados.

Por su versatilidad, son ideales para trabajar a velocidades constantes determinadas

por la frecuencia de la corriente alterna aplicada a sus terminales pueden disearse

para trabajar con una lnea de corriente alterna monofsica polifsica, no

importando, pues el principio de operacin es el mismo: la corriente alterna

aplicada al motor produce un campo magntico giratorio, el cual a su vez hace

girar al rotor.

En el Activo de Produccin Poza Rica, se utilizan los motores de corriente

alterna para los trabajos en diferentes secciones y departamentos, debido a su

versatilidad, costo y economa.

El motor Econo-Pac II, del cual se hablar, se utiliza para realizar el trabajo

mecnico, mediante un juego de bandas y poleas sincronizadas, alineadas por su

cara interna.

El motor elctrico Econo-Pac II (ver figura 10) es el nico que cuenta con

cuatro pares de arranque, los cuales se utilizan de acuerdo al diseo y condiciones

que se requieran.


22




FIG.10 MOTOR ELCTRICO ECONO-PAC II


El motor elctrico, parte principal de la Unidad de Bombeo Mecnico, se

puede modificar en sus conexiones para realizar el trabajo que se requiera,

aumentando o disminuyendo el amperaje.

Tambin cuenta con un tablero de control para proteger su buen

funcionamiento, con piezas especiales como son: el contactor, relevador,

transformador, timer, tablilla, conexiones, relay sobre corriente con elementos

bimetlicos, los cuales se abren por el paso excesivo de amperaje protegiendo as

el motor, cuenta en el interior del devanado con termosensores de calor conectados

en serie al mismo tiempo con el tablero.

Se encuentra equipado con dos resistencias precalentadoras, evitando as la

presencia de humedad, estas trabajan cuando el motor se encuentra desenergizado.

3. Motor de Velocidad Variable

Este tipo de motor presenta tres elementos esenciales que accionan juntos para

operar una Unidad de Bonbeo Mecnico., de acuerdo a las necesidades del pozo son:

1. Acoplamiento magntico entre el motor y la flecha motriz de la unidad de fuerza.

2. Controles electrnicos ajustables de velocidad para la carrera ascendente y la carrera descendente de la Unidad de Bombeo Mecnico dentro del mismo ciclo.


23

3. Sistema de retroalimentacin que monitorea el motor y sus salidas, ajustndolas para mantener ms eficientes los niveles de operacin.

Por estos elementos, el motor de velocidad variable se operar primero y despus el

embrague, esto permite que la flecha reciba el esfuerzo con una velocidad constante del

motor; posteriormente se le da la velocidad adecuada de bombeo, ya sea en la carrera

ascendente o descendente y aumentando o disminuyendo las emboladas por minuto de

acuerdo a la produccin del pozo.

4. Sistema de retroalimentacin que monitorea el motor y sus salidas, ajustndolas para mantener ms eficientes los niveles de operacin.

1.3 CONEXIONES SUPERFICIALES

Las conexiones superficiales tienen la funcin de conducir los hidrocarburos

producidos por el pozo a la lnea de descarga y por ende, hasta la ba tera de

separacin; todas ellas deben ser para presiones no menores de 1000 lbs/plg2,

elaboradas en tubera de 2 efectuando corte y cuerda a fin de adecuarlas a las longitudes necesarias; debido a que las dimensiones varan de acuerdo a cada

instalacin, generalmente sern elaboradas al momento de ser instaladas en un

pozo de reciente conversin al sistema de bombeo mecnico. Cuando se trate de un

reacondicionamiento se instalarn las mismas conexiones superficiales que tena el

pozo antes de la intervencin con el equipo de terminacin y reparaciones de pozos

Dos accesorios superficiales (varilla pulida y mordaza), tienen la funcin de

transmitir el movimiento alternativo a la sarta de varillas de succin; otros dos

accesorios (Estopero y Preventor) tienen la funcin de dar seguridad, a fin de

evitar derrames de hidrocarburos al medio ambiente y las vlvulas de retencin o

check cuya funcin es dejar pasar los fluidos en una sola direccin, evitando su

regreso al interior del pozo y as en superficie, se complementa el ciclo ideal de

bombeo.


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FIG.11 ESQUEMA DEL RBOL DE

VLVULAS Y CONEXIONES

SUPERFICIALES



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1.4 Partes Principales

Nomenclatura de Accesorios y Conexiones Superficiales

ACCESORIOS

1.- Varilla Pulida de 1 .

2.- Grampa para varilla pulida de 1 con uno, 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 3 con conexin hembra en un extremo y conexin macho en el otro, roscas v estndar.

CONEXIONES

5.- Tee de 3 , de acero al carbn 3000 lbs/plg2, rosca estndar.

6.- Brida colgadora de 6 de dimetro exterior, rosca macho superior de 3 .

Rosca hembra inferior de 2 7/8 hembra, roscas estndar.

7.- Vlvula lateral de tubera de revestimiento de 2 3000 lbs/plg2 bridada.

8.- Vlvula de 2 1000 lbs/plg2, rosca hembra en los extremos, estndar.

9.- Tee de 2 1000 lbs/plg2, rosca estndar.

10.- Reduccin botella de 2 a , rosca estndar.

11.- Vlvula de aguja de 5000 lbs/plg2, rosca estndar.

12.- Vlvula check de 2 1000 lbs/plg2, rosca estndar.

13.- Codo de 2 1000 lbs/plg2, rosca estndar.

14.- Tuerca unin de golpe 2 1000 lbs/plg2, rosca estndar.

15.- Vlvula de flote de 2 1000 lbs/plg2, bridada o roscada.

16.- Reduccin botella de 3 x 2 rosca estndar.

17.- Niple de 2 para 2000 lbs/plg2 de trabajo, rosca estndar.

18.- Niple de para 2000 lbs/plg2 de trabajo, rosca estndar.


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FIG.12 RBOL DE VLVULAS Y

CONEXIONES SUPERFICIALES



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Acero forjado y tratado

trmicamente

Probada a 35000 lbs.

Mxima carga

recomendada 25000 lbs


trmicamente


Mxima carga



trmicamente


Mxima carga


MORDAZAS

Este dispositivo, mostardo en la figura 13, sirve para sujetar la varilla pulida

por apriete. Se coloca en forma permanente cuando se le ha dado el espaciamiento

adecuado a la bomba subsuperficial para que la Unidad de Bombeo Mecnico

quede operando en condiciones normales despus de que se efecto una

intervencin a un pozo con el equipo de Reparacin y Terminacin de.Pozos.

Tambin se utiliza para movimientos que se efectan con la sarta de

varillas, ya sea para eliminar un golpe en la bomba subsuperficial, sacar un

registro dinamomtrico o reanclar una bomba. Cuando las mordazas quedan

permanentes se apoyan sobre el elevador o block cargador y junto con el cable

colgador soportan todo el peso de la sarta de varillas y el peso del fluido. Estas

mordazas pueden usar uno, dos o tres tornillos para el apriete, incrementndose la

seguridad con el nmero de los mismos. Es recomendable el uso de mordazas con

menos tornillos para pozos someros, conforme aumenta la profundidad es

preferible la utilizacin de mordazas con mayor nmero de tornillos.




FIG.13 TIPOS DE MORDAZAS JOHNSON-

FAGG



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VARILLA PULIDA

Es la unin directa entre la sarta de varillas de succin y el equipo

superficial, pasa a travs de las conexiones verticales del rbol. El dimetro

utilizado en el Activo de Produccin Poza Rica es de 1 . Est fabricada en acero aleado al manganeso, nquel y molibdeno. Superficialmente, la varilla pulida

tiene acabado espejo con el propsito de no daar los sellos del estopero fijo al

rbol de vlvulas en el movimiento ascendente y descendente de la Unidad de

Bombeo Mecnico. En la figura 14 se representa una varilla pulida.




FIG.14 VARILLA PULIDA



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ESTOPERO

Mecanismo de seguridad que se localiza en la parte superior del rbol de

vlvulas para pozos con sistema de bombeo mecnico, sobre la TEE de 3 y cuya funcin principal es la de contener los fluidos para que no se manifiesten a su

exterior por medio de un conjunto de sellos construidos con mate riales resistentes

al rozamiento, los cuales se van a ajustar al dimetro de la varilla pulida de 1 , cuando sta tenga un movimiento ascendente o descendente proporcionado por

la Unidad de Bombeo Mecnico; debido a este movimiento, los sellos sufren

desgaste por lo que es necesario sustituirlos peridicamente y solamente se pueden

cambiar con la Unidad de Bombeo Mecnico inoperante.

En la actualidad se han diseado estoperos provistos de un mecanismo de

preventor con la finalidad de mejorar su funcin dentro de los mecanismos de

seguridad en el rbol de bombeo mecnico. Los estoperos ms utilizados en el

Activo de Produccin Poza Rica son:

Estopero preventor Hrcules DPSB

Estopero preventor Ratigan 176

En las figuras 15 y 16, respectivamente, se muestran estos dos tipos de

estoperos.




FIG.15 ESTOPERO PREVENTOR HRCULES

DPSB


Conos selladoresdel estopero

Sellos del preventor

Tornillos delpreventor

Estopero

Preventor


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FIG.16 ESTOPERO PREVENTOR RATIGAN

176


PREVENTORES

Son mecanismos de seguridad que han sido diseados para impedir, en caso

necesario, el paso de fluidos al exterior. Slo se pueden accionar cuando la Unidad

de Bombeo Mecnico no est operando, debido a que en su interior tiene unos

sellos de hule llamados Rams, que aprietan a la varilla pulida para sellar y evitan el paso del hidrocarburo.

En el caso del preventor doble E LP-15, los sellos de hule, pueden sellar an sin varilla pulida debido a que tienen un rango de dimetros de 0 a 1 . Los preventores son vitales para cambiar los sellos del estopero colocado en la parte

ms alta del rbol; y para evitar la salida del hidrocarburo a la atmsfera, cuando

por alguna rotura de la varilla pulida sta se precipite al interior del pozo junto con

las sarta de varillas. En este percance el preventor ideal es el doble E LP -15.

Estos mecanismos estn instalados en el rbol de vlvulas para bombeo

mecnico, sobre la brida colgadora. Las marcas de preventores ms utilizadas en el

Activo de Produccin Poza Rica son: doble E LP -15, ratigan 212 y Hubber Hrcules 530. En las figuras 17, 18 y 19, respectivamente, se muestran todos estos

tipos de preventores.


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FIG.17 PREVENTORDOBLE E LP -15





FIG.18 PREVENTOR RATIGAN 212



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FIG.19 PREVENTOR HRCULES 530


VLVULAS DE RETENCIN

El objetivo principal de este tipo de vlvulas, comnmente conocidas como

check, es el de permitir el paso de un flujo por una lnea en una sola direccin,

impidiendo as, el regreso del fluido cuando se presenten contrapresiones altas.

Los tipos de vlvulas de retencin son:

De pistn

De charnela

En las figuras 20 y 21, respectivamente, se muestran estos tipos de vlvulas.




FIG.20 VLVULA DE RETENCIN DE

PISTN



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FIG.21 VLVULA DE RETENCIN DE

CHARNELA


El Reductor de Engranes

Su funcin es reducir la velocidad del motor principal a una velocidad de

bombeo adecuada. Es necesario determinar exactamente la probable torsin

mxima a la que estar sujeto el reductor de engranes, ya que el mtodo del

Instituto Americano del Petrleo (API por sus siglas en ingls) usa la torsin

mxima como base para el rango de las unidades de bombeo. La designacin del

Instituto Americano del Petrleo para una unidad es simplemente la torsin

mxima permisible en el reductor de engranes en miles de pulgadas-libras. Por

ejemplo: una unidad normada por el Instituto Americano del Petrleo tamao 114,

tiene un rango de torsin mximo de 114,000 plg-lbs. El Instituto Americano del

Petrleo tiene estandarizados 16 rangos de torsin mxima, que varan desde 6.4

hasta 1824,000 plg-lbs.

La polea del reductor de engranes es el elemento que recibe la potencia del

motor principal a travs de bandas. La relacin del dimetro de la polea del

reductor de engranes al dimetro de la polea del motor, y la reduccin de velocidad

en el reductor de engranes, determinan la reduccin total de velocidad del motor

principal hasta la varilla pulida. Los tamaos disponibles de poleas de la unidad y

el nmero y tipo de bandas que deben usarse, pueden determinarse de las

especificaciones del fabricante de unidades de bombeo.


34

1.5 BOMBA SUBSUPERFICIAL DE BOMBEO

Tipos de Bombas

Sus funciones son: admitir el fluido de la formacin al interior de la tubera

de produccin y 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.

a) BOMBAS DE TUBERA DE PRODUCCIN

Las bombas de tubera de produccin, por ser de un dimetro mayor, pueden

manejar volmenes ms grandes de lquidos que las bombas de insercin, sin

embargo, la carga de fluido sobre la unidad de bombeo no debe ser mayor.

La desventaja de estas bombas estriba en que el barril forma par te de la

misma tubera de produccin, para efectuar alguna reparacin o reposicin de

partes es necesario extraer la tubera de produccin completa; lo que significa una

operacin ms complicada, y por consiguiente, ms costosa.

Un factor importante que debe tomarse en cuenta es el alargamiento de las

varillas por la carga de fluido, lo que se traduce en una disminucin en la carrera

efectiva del mbolo, siendo ms crtica a medida que aumenta la profundidad del

pozo.

Las bombas de tubera de produccin operan mejor en pozos que tienen alto

nivel de fluidos y en donde la verticalidad del mismo haya sido comprobada.

b) BOMBAS DE INSERCIN

Se les denomina bombas de insercin porque el conjunto total de la bomba

(barril, mbolo y vlvula estacionaria) que va conectado en el extremo inferior de

la sarta de varillas se inserta en un niple de asiento (zapata-candado) instalado en

la tubera de produccin. Esto representa una ventaja sobre las bombas de tubera

de produccin, ya que para hacer una reparacin o sustitucin de la bomba no es

necesario extraer la tubera de produccin. La bomba de insercin se desancla y se

extrae con la sarta de varillas. Este tipo de bomba es el que ms se utiliza en el

Activo de Produccin Poza Rica, y se muestra en la figura 22.


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FIG.22 BOMBA SUBSUPERFICIAL DE

INSERCIN


CAMISA DE LA BOMBA

NARIZ DE ANCLAJE

VLVULA DE PIE

VLVULA VIAJERA

MBOLO O PISTN

MANDRIL DE COPAS

VLVULA GUA DE LAVARILLA DEL MBOLO

CANDADO CONECTOR

VARILLA DE SUCCIN

COPAS O SELLOS

EXTENSIN SUPERIOR

EXTENSIN INFERIOR

SELLO BABBITT


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c) BOMBAS DE TUBERA DE REVESTIMIENTO

Este tipo de bombas son slo una versin ms grande de las bombas de

insercin.

Materiales Utilizados en la Fabricacin de la Bomba

Cualquier bomba subsuperficial, movida por varillas, est constituida de los

siguientes elementos esenciales:

1) Barril de trabajo. 2) mbolo. 3) Vlvulas.

Los costos de produccin de aceite se incrementan notablemente por fallas

frecuentes de la bomba subsuperficial, tanto por los costos de extraccin del

equipo como por la produccin diferida. Por esta razn, es de primordial

importancia que de acuerdo con las condiciones del pozo, se seleccione

correctamente el tipo de bomba por usar, tomando en cuenta las caractersticas de

los materiales utilizados en su fabricacin.

1) BARRIL DE TRABAJO

Materiales utilizados en su construccin

HI-BRIN. Diseo para pozos con alto contenido de arena y gas sulfhdrico. Se fabrica utilizando un proceso de endurecimiento denominado nitrocicle.

NITRELINE. Barril construido para alta resistencia mecnica y alta resistencia a la corrosin. Lleva el mismo proceso de endurecimiento que el anterior

(proceso nitrocicle). Uso general.

HI-HARD. El barril se fabrica con un contenido de cromo del 5% y con el proceso de endurecimiento nitrocicle. Proporciona alta resistencia a la abrasin y a la corrosin por CO2.

KROM-I-DEE. El barril lleva una capa de endurecimiento de cromo proporcionndole alta resistencia a la abrasin y a la corrosin. Se recomienda

usarlo en pozos que producen arena y CO2.

SILVERLINE. Este barril se recomienda usarlo en pozos con fluidos no corrosivos y en donde la arena no sea un problema serio.

2) MBOLO

Existen dos tipos de mbolo: metal a metal o de empaque suave. Los

mbolos metal a metal se fabrican con superficie lisa o ranurada.


37

Aparentemente no existe ninguna diferencia en utilizar un mbolo de

superficie lisa o de 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.

Un aceite de baja viscosidad (de 1 a 20 cp) puede bombearse con un mbolo

metal a metal y con un ajuste de 0.001 plg.

Un aceite de alta viscosidad (ms de 400 cp) que probablemente lleve arena

en suspensin, puede manejarse con un mbolo metal a metal con un ajuste de 0.005 plg.

Los mbolos con empaquetadura suave pueden ser con copas o con anillos.

En pozos con 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.

ACERO CON RECUBRIMIENTO DE CROMO. Altamente resistente a la corrosin por CO2 y a fluidos arenosos.

MBOLOS CON EMPAQUE SUAVE. Son resistentes a la corrosin por CO 2 y H2S. Se recomienda usarlos a profundidades menores de 5000 pies.

MBOLOS DE COPAS. Se recomienda usarlos para bombeo de aceite y agua con bajo contenido de arena. Las copas se expanden en la carrera ascendente

por la diferencia de presin y se contraen en la carrera descendente

disminuyendo la friccin con el barril. La dureza del material, as como el

nmero de copas deben seleccionarse de acuerdo con la profundidad de la

bomba.

MBOLOS DE ANILLOS. Constan de las mismas partes que el mbolo de copas, slo que los anillos son flexibles y los espaciadores son en forma de

L. Los anillos son de hule resistente al aceite.

MBOLO CON COMBINACIN DE COPAS Y ANILLOS. Se recomienda usarlo para la limpieza de pozos sucios o despus de un fracturamiento. Es muy

efectivo para bombear fluidos que contienen granos de arena tan fina que no

pueden ser retenidos por empaques de grava o cedazos.


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MBOLO CON VLVULA SUPERIOR. Se usa en pozos profundos cuyo contenido de gas sea muy bajo.

MBOLO CON VLVULA DE FONDO. Se usa en pozos gaseosos colocando la vlvula viajera lo ms cercano a la vlvula de pie, para evitar el candado de

gas.

MBOLO CON VLVULA EN LA PARTE SUPERIOR Y EL FONDO. Este arreglo combina las ventajas descritas con los dos mbolos anteriores.

3) VLVULAS

a) Vlvula de pie (de entrada).- Su funcin, en el ciclo de bombeo, consiste en admitir los fluidos producidos por el pozo durante la carrera ascendente y evitar

el regreso de los mismos hacia el espacio anular en la carrera descendente.

b) Vlvula viajera (de salida).- Su funcin, en el ciclo de bombeo, consiste en desalojar los fluidos hacia la superficie durante la carrera ascendente y durante

la carrera descendente permitir el paso del fluido alojado en la camisa de la

bomba a travs del mismo al punto muerto inferior, dando inicio a un nuevo

ciclo de bombeo.

Materiales utilizados en su construccin:

La stellita y el carburo de tungsteno son materiales apropiados cuando los fluidos del pozo son altamente corrosivos debido a la presencia de cido

sulfhdrico (H2S) o bixido de carbono (CO2) y cuando se maneja mucha arena,

ya que estos materiales son muy resistentes a la abrasin.

Principio de Funcionamiento de una Bomba Subsuperficial y el Ciclo de

Bombeo

En trminos generales el ciclo de bombeo se desarrolla de la siguiente forma:

Cuando el mbolo inicia su carrera ascendente, se cierra la vlvula viajera

por el peso del aceite sobre sta; la vlvula de pie se abre y da paso al aceite del

pozo, llenando la camisa de la bomba.

Al descender el mbolo, se abre la vlvula viajera y da paso al aceite de la

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

vlvula de pie que impide que se 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


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al levantar el mbolo desaloja hacia la superficie un volumen de aceite igual al

contenido en la camisa de la bomba, cuyo volumen va a ser igual al producto del

rea de la seccin transversal interior de la camisa, multiplicado por la carrera del

pistn, aproximadamente, ya que siempre se tiene alguna presencia de volumen de

gas en el fluido procedente del yacimiento.

El nmero de emboladas por minuto, depender de los clculos que se hagan

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

del mismo, ya que unas veces estar limitada esa velocidad por la recuperacin del

yacimiento, falta de aceite y otras por la profundidad del pozo.

Ciclo ideal de Bombeo

Este ciclo se representa en la figura 23, 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. Del Punto A al Punto B la carga de fluido es transferida de la tubera de Tubera de Produccin, a la sarta de varillas de succin.

3. En el Punto B la vlvula estacionaria abre y permite la entrada de fluidos del pozo a la 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. En el Punto D se inicia la carrera descendente y cierra la vlvula estacionaria, la vlvula viajera permanece cerrada.

6. En el Punto E, abre la vlvula viajera y la carga es transferida de la sarta de varillas a la tubera de produccin.

7. Del Punto E al punto F, se desplaza el fluido de la cmara de compresin a la Tubera de Produccin.

8. Se repite el ciclo.


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FIG.23 CICLO IDEAL DE BOMBEO


1.6 SARTA DE VARILLA DE SUCCIN

La funcin de la sarta de varillas de succin es: transmitir el movimiento de

bombeo superficial y la potencia a la bomba subsuperficial. Tambin incluye, si es

necesario, la sarta de tubera de produccin, dentro de la que operan las varillas de

succin, la cual conduce hasta la superficie los fluidos bombeados.

Las varillas de succin disponibles en el mercado son de cinco diferentes

dimetros estndar. Su diseo consiste esencialmente en determinar la sarta ms

ligera, y por lo tanto, la ms econmica, que pueda utilizarse sin exceder el

esfuerzo de trabajo de las propias varillas.

El mximo esfuerzo de trabajo para las varillas depende de su composicin

qumica y propiedades mecnicas, adems de la naturaleza del fluido bombeado, es

decir, si ste es o no corrosivo. Como regla general, es deseable mantener el

esfuerzo de las varillas por debajo de las 30000 lbs/plg2, sin embargo, la

experiencia en diferentes reas productoras puede indicar lmites menores.


41

Cuando las bombas estn colocadas a profundidades mayores de 3500 pies,

generalmente es recomendable usar sartas telescopiadas, es decir, consistentes en

diferentes dimetros de varillas. Las varillas de dimetro ms pequeo se colocan

en el fondo de la sarta, inmediatamente arriba del mbolo, ya que la carga en las

varillas es ms grande. A profundidades menores de 3500 pies, donde la carga en

las varillas es ms grande, se emplean varillas de dimetros mayores, es to resulta

que la carga en las varillas sea grande, ya que una varilla de mayor dimetro pesa

ms que una de menor dimetro. Este arreglo resulta con una carga ms pequea en

el equipo superficial, que la que se obtendr con una sarta de telescopiada y

representa un ahorro en el costo de las varillas de succin.

Lmite de Inversin de Esfuerzo sobre la Varilla Pulida

Se ha asumido la ley de Hooke para determinar el lmite elstico en las

sartas, esto es para cuando el esfuerzo de tensin aplicado da como resultado la

deformacin (elongacin) de la sarta; el esfuerzo de tensin al cual esta falla

ocurre es cuando el material llega a su lmite elstico.

El lmite elstico no puede ser usado convencionalmente, sin embargo,

puede ser usado como un criterio para establecer el esfuerzo de tensin mximo de

trabajo permisible de la sarta, entonces se repite el ciclo de transmisin de

esfuerzo de cargas en las varillas dando como resultado la fatiga y falla de las

mismas, lo cual ocurre generalmente abajo del lmite elstico.

Podemos considerar el lmite de la duracin, al mximo esfuerzo de tensin

cuando puede ser aplicado para un nmero infinito de cargas o esfuerzos de tensin

de inversin. Sin embargo, se ha determinado el lmite de la duracin de un

material, el cual, obviamente, no puede hacerse para soportar un nmero infinito

de cargas. Para el acero, el lmite de duracin puede ser tomado como un

mximo esfuerzo de tensin, el cual permite 10000,000 (diez millones) de inversiones antes de que falle el material.

El lmite de duracin de la sarta depende de:

Los componentes que presenta el acero (carbn, manganeso, silicn, nquel, cromo y molibdeno).

Los agentes corrosivos que se presentan en los fluidos del pozo (cido sulfhdrico, bixido de carbono, oxgeno).

El rango de esfuerzos de tensin en las varillas.


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Caractersticas del acero de las varillas de succin

El principal componente de la sarta de varillas de succin es el acero.

Muchas varillas contienen arriba del 90% de acero en su composicin, pero esto

les da una consistencia suave y dbil, por lo que es recomendable agregar otros

elementos para proporcionar al acero la fuerza necesaria que debe tener, as como

otras propiedades. Los diferentes materiales que pueden ser agregados para lograr

una cierta aleacin con acero son los siguientes:

Carbn.- Este elemento es agregado para incrementar la fuerza, la dureza y la susceptibilidad para tratamiento con calor, sin embargo, al incrementarse el

contenido de carbn la resistencia a la corrosin, la ductibilidad y el impacto a

la resistencia tienden a decrecer.

Manganeso.- Hace al acero menos quebradizo y acta como un desoxidante para reducir la formacin del xido de acero, el cual tiende a debilitar la

aleacin. Algunas varillas contienen arriba del 1% de manganeso.

Silicn.- Es muy parecido al manganeso, es til como un desoxidante en la refinacin de aceros de alto grado. Algunas varillas contienen alrededor de 0.15

al 0.35% de este elemento.

Nquel.- Es agregado para combatir las condiciones corrosivas encontradas en los pozos de aceite, tambin tienen un efecto de endurecimiento sobre el acero

para evitar la disolucin del fierro.

Vanadio.- Incrementa el endurecimiento del acero an cuando se presente en pequeas cantidades, fomenta una estructura granular buena y retarda el

ablandamiento del acero cuando se somete a altas temperaturas.

Cobre.- Es agregado para resistir los ambientes corrosivos. Los aceros que contienen ms del 0.6% de cobre tienen una tendencia muy pronunciada hacia

el endurecimiento precipitado.

Boro.- Es usado para incrementar el endurecimiento del acero, es muy poderoso y nicamente se agrega en porcentajes del 1%.

Cromo.- Contribuye al endurecimiento del acero y mejora la resistencia a la corrosin del acero en el aire y en otros medio-ambientes, aunque el nquel es

ms efectivo.

Molibdeno.- Es uno de los agentes ms potentes que se agrega como elemento de aleacin, aunque no es tan efectivo como el carbn, es un refuerzo en la

sarta de varillas para evitar su respuesta al tratamiento con el calor.

Clases de varillas

Clase K.- Son varillas de nquel-molibdeno. Son resistentes a la corrosin y su resistencia mnima a la tensin es de 82000 lbs/plg

2.

Clase C.- Son varillas de aleacin carbn-manganeso. Son para trabajo pesado y medio; su inhibicin contra la corrosin es muy efectiva, su

resistencia mnima a la tensin es de 90000 lbs/plg2. En la mayora de los

pozos se utiliza este tipo de varilla.


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Clase D.- Son varillas de aleacin nquel-cromo-molibdeno. Su resistencia mnima a la tensin es de 115000 lbs/plg

2. Estas varillas se utilizan donde

las varillas tipo C quedan en punto crtico, generalmente para pozos de alta

produccin y que no manejen cido sulfhdrico. Este tipo de varilla es el

ms usual en el Activo de Produccin Poza Rica.

La sarta telescopiada que se utiliza en el activo de Produccin Poza Rica est compuesta por dimetros de 1, 7/8y . Las varillas que componen una sarta del tipo empleado en el Activo de Produccin Poza Rica, se

muestran en la figuras 24.

Debido a su dimetro, las varillas de succin tienen el siguiente peso:

Para varillas de su peso es de 1.63 lbs por pie.

Para varillas de 7/8 su peso es de 2.16 lbs por pie.

Para varillas de 1 su peso es de 2.88 lbs por pie.

Todas las varillas miden 25 pies de longitud.




FIG.24-A VARILLA DE SUCCIN Y COPLE

DE 3/4


Varillas de bombeo API

Acoplamiento de varilla de bombeo


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FIG.24-B VARILLA DE SUCCIN Y COPLE

DE 7/8





FIG.24-C VARILLA DE SUCCIN Y COPLE

DE 1



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1.7 TUBERA DE PRODUCCIN Y ACCESORIOS PARA BOMBEO

MECNICO

La tubera de produccin es aquella por la cual se conducen los lquidos y

gases producidos por el pozo hasta la superficie, tanto en pozos fluyentes como en

pozos con sistema artificial de explotacin.

En pozos fluyentes, el dimetro menor de la tubera de produccin permite

una elevacin ms eficiente utilizando la expansin del gas extrado con el aceite.

En pozos con sistema artificial de bombeo neumtico, tambin el dimetro

menor es recomendable para elevar la columna de aceite con la expansin del gas

inyectado a la tubera de produccin a travs de una vlvula operante de un aparejo

para bombeo neumtico, instalado en unos mandriles y distribuidos de acuerdo a

un diseo en la misma tubera de produccin.

En los pozos con sistema artificial movidos por varillas como el bombeo

mecnico y de cavidad progresiva, la sarta de varilla se instala en el interior d e la

tubera de produccin; el dimetro vara de acuerdo al dimetro de la bomba y por

ende de la produccin.

En los pozos con el sistema de cavidad progresiva, el movimiento de las

varillas va a ser rotatorio y se aplica en pozos de profundidad somera (3000 pies) y

verticales.

En los pozos con bombeo mecnico el movimiento de las varillas va a ser

reciprocante. Es aplicable en pozos de profundidad somera y de mayor

profundidad.

En todos los casos anteriores, la tubera de produccin debe tener un sel lo

hermtico, ya que en caso de tener alguna fuga considerable repercute en el buen

funcionamiento del sistema artificial, dejando, a veces, hasta de fluir cuando las

fugas se presentan en la parte superior del nivel dinmico y en pozos fluyentes una

reduccin en la produccin.

Otras de las funciones de la tubera de produccin es la de proteger la

tubera de revestimiento con un empacador, evitando el paso de fluidos corrosivos

al espacio anular, ya sea producidos por el pozo o inyectados al mismo por

estimulaciones con cido, fracturas con arena o cidos.

Las presiones altas que podran daar a la tubera de revestimiento son

manejadas a travs de la tubera de produccin, ya que sta es probada en las

intervenciones con equipo de terminacin y reparacin de pozos a una presin de

3000 lbs/plg2, y en algn caso hasta 5000 lbs/plg

2, su presin de trabajo va a ser

menor del 50% de la prueba. La tubera de produccin, normalmente se presenta


46

en dimetros de 2 3/8, 2

7/8 y 3 ; en el Activo de Produccin Poza Rica el

dimetro de tubera ms usual es de 2 7/8.

En el diseo de instalacin de bombeo mecnico, la tubera de produccin se

instala con 2 mecanismos: ancla mecnica y empacador. En ambos casos la tubera

de produccin va tensionada para darle un buen desplazamiento a la sarta de

varillas, disminuyendo el desgaste por friccin, tanto en la tubera como en la sarta

de varillas y aumentando la carrera efectiva del pistn.

ACCESORIOS DE LA TUBERA DE PRODUCCIN CON BOMBEO

MECNICO

En el sistema artificial de Bombeo Mecnico se utilizan dos tipos de equipo

subsuperficial con distintos accesorios los cuales se muestran en la figura 25 y son:

a) Con Ancla Mecnica b) Con Empacador

El ancla mecnica es un mecanismo que va alojado a determinada

profundidad del pozo en la sarta de Tubera de Produccin, ligeramente debajo de

la bomba. Este mecanismo no lleva hules como el empacador, por esto existe

comunicacin entre la tubera de revestimiento y la tubera de produccin. Su

objetivo principal es sujetar la tubera de produccin ya tensionada. Esto hace que

en el ciclo de bombeo no se mueva la Tubera de Produccin, y as aumenta la

eficiencia de la bomba por no disminuir la carrera efectiva del pistn. Si la Tubera

de Produccin no tiene movimiento, entonces disminuye el desgaste de las varillas.

El diseo con ancla mecnica por lo regular se instala en pozos que todava

conservan buena presin de fondo. Esta presin evita que el fluido utilizado en una

circulacin inversa para el lavado de la bomba, se pierda en la formacin, y as se

efecta una circulacin franca y por 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.

El empacador es un mecanismo que en el diseo de la Unidad de Bombeo

Mecnico va a cumplir con el mismo objetivo del ancla mecnica, tener tensionada

la tubera de produccin, con la diferencia que el empacador lleva

hules que no permiten la comunicacin entre la Tubera de Produccin y la Tubera

de Revestimiento y esto hace que los fluidos producidos por el pozo fluyan

solamente por la Tubera de Produccin.


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En el bombeo mecnico se utilizan para aislar una probable rotura en la

Tubera de Revestimiento y en pozos con formacin muy depresionada para poder

garantizar una circulacin inversa en el lavado de la bomba subsuperficial.




FIG.25-A DISEO CON ANCLA MECNICA


TR 9 5/8N-80 40 lbs/pie

TP 2 7/8 8hrr

N S

Z. CAND.

A MEC

Bomba H.F. 2 1/2 X1 3/4 X 24

B L N C

TR 6 5/8 N.8024-28 lbs/pie

Zona de Disparos

Varilla de succin

TR 9 5/8 J56 36 lbs/pie

TP 2 7/8

N. de Sellos 2 7/8

Zapata candadoNiple ventana

C.T. CiegoNiple ventana

Z. Conectora

EMP. SEMIPERM.

N.A C/VEMP. 415-01

Zona de Disparos

Varilla de succin

B Trico 2 1/2 X 1 3/4 X 22


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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.




FIG.25-B DISEO CON EMPACADOR


TR 9 5/8N-80 40 lbs/pie

TP 2 7/8 8hrr

N S

Z. CAND.

A MEC

Bomba H.F. 2 1/2 X1 3/4 X 24

B L N C

TR 6 5/8 N.8024-28 lbs/pie

Zona de Disparos

Varill

diseño del bombeo mecanico

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