presentacion de bombeo mecanico

Area Producción Ing. Carlos Reyes


CONTENIDO

OBJETIVOINTRODUCCIÓN

ALCANCEPRINCIPIOS FUNDAMENTALES

COMPORTAMIENTO DE LA PRODUCCION DE LOS POZOSSISTEMA DE BOMBEO MECANICOBOMBAS DE SUBSUELODIMAMOMETRO O REGISTRADOR CONDICIONES DE BOMBEOFALLAS MAS FRECUENTES

DISEÑOSAVANCES TECNOLOGICOS


INTRODUCCION

EL SISTEMA DE BOMBEO MECANICO ES EL METODO MAS UTILIZADO COMO LEVANTAMIENTO ACTIFICAL, ES EL MAS VIEJO Y MAS AMPLIAMENTE USADO. APROXIMADAMENTE EL 95% DE LOS POZOS EN ESTADOS UNIDOS SON POR LEVANTAMIENTO ARTIFICAL.

ES PREDOMINANTE SEÑALAR QUE EN VENEZUELA LAS MAYORES RESERVAS DE PETROLEO SON DE CRUDO PESADO Y EXTRAPESADO Y APROXIMADAMENTE EL 60% DE LOS POZOS COMPLETADOS POR BOMBEO MECANICO.

USUALMENTE ES UNO DE LOS MAS ECONOMICO Y DE FACIL MANTENIMIENTO (DEPEDIENDO DEL DISEÑO Y LAS CONDICIONES OPERATIVAS).


OBJETIVO

EL OBJETIVO ESTE CURSO BASICO ES SUMINISTRAR CONOCIMIENTOS BASICO ACERCA DE LOS DIFERENTES COMPONENTES QUE CONFORMAN UN SISTEMA DE BOMBEO MECANICO, DESDE EL SUBSUELO HASTA LA SUPERFICIE, ASI COMO SUMINISTRAR ALGUNAS TECNICAS BASICAS UTILIZADAS PARA EL DIAGNOSTICO DE LAS CONDICIONES DE BOMBEO.


ALCANCE

VAMOS A LLEGAR CON ESTE CURSO DESDE EL CALCULO DEL INDICE DE PRODUCTIVIDAD DE LSO POZOS, PASANDO POR EL EL CONCEPTO DE BOMBEO MECANICO, DESCRIPCION DE SUS COMPONENTES, TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO, FUNCIONAMIENTO, TIPOS DE BOMBAS , REGISTROS HASTA VER ALGUNAS DE LAS FALLAS MAS COMUNES QUE PUEDEN OCURRIR DURANTE EL FUNCIONAMIENTO DE LOS MISMOS.


AlmacenamientoFiscalizaciónGas

Pozos: Radio de Drenaje

Agua

VaporMercadeo

Procesos de Gas

Gas

FluidosProducidos

Petróleo

Gas para Combustible

Gas para Inyección

Gas

Petróleoy Gas

Generación de Vapor

Plantasde

Inyección

Estaciones deProceso

SISTEMA DE PRODUCCION


PRINCIPIOS FUNDAMENTALES

ESFUERZO ESFUERZO = FUERZA AREA

F

Ac

PRESIONESFUERZO = FUERZA * AREA

PEL AGUA TIENE UN GRADIENTE DE 0.43 Psi

UN TANQUE DE 100 PIES*2 DE AREA . LA PRESION EN EL FONDO SERIA 43 Psi .



LOS FLUIDOS FLUYEN DE UNA REGIONDE ALTA PRESION A UNA DE BAJA PRESION

LOS FLUIDOS FLUYEN EN UN YACIMIENTO HACIA EL INTERIOR DEL POZO PORQUE ESTA A MENOR PRESION

REVESTIDOR SUPERFICIAL

REVESTIDOR DE PRODUCCION

EMPAQUE CON GRAVA

BOMBA



EMPAQUE CON GRAVA

BOMBA

PWPyPy

Py Pw

PWPyPy

Py PwPy Pw

LA CANTIDAD DE FLUJO EN EL FONDO DEL HUECO ) WELLBORE ES DETERMINADA POR LA RATA DE FLUJO QUE FLUYE FRENTE A LA FORMACION.

UN NIVEL FLUIDO ALTO SOBRE LA BOMBA REDUCE LA PROPORCIÓN DE LA PRODUCCIÓN PORQUE APLICA UNA PRESIÓN GRANDE CONTRA LA FORMACIÓN.

SI LA BOMBA DEJASE DE BOMBEAR EL NIVEL LEVANTARIA HASTA QUE PW = PY

Ph



TRABAJO

W= FUERZA * DISTANCIA

POTENCIA

POTENCIA = W/ t

ES LA FUERZA APLICADA A UN CUERPO Y ES DEPLAZADO A UNA CIERTA DISTNACIA

EL TRABAJO ES INDEPENDIENTE DEL TIEMPO. SOLO ES DEPENDIENTE DE LA MAGNITUD DE LA FUERZA Y DE LA DISTANCIA APLICADA SOBRE ESTE.

LA POTENCIA ES LA EXPRESION DEL TRABAJO QUE SE EJECUTA SOBRE UN CUERPO POR UNIDAD DE TIEMPO.

POR LO QUE SI SE QUIERE MOVER CON UNA MAQUINA UN BLOQUE O UN CUERPO SE NECESITARIA UN MOTOR CON UNA RATA ESPECIFICA DE POTENCIA, PARA SER DESPLAZADA EN UN TIEMPO ESPECIFICO.

ENERGIA ES LA CAPACIDAD O LA POTENCIA PARA REALIZAR EL TRABAJO.UNA BATERIA ELECTRICA TIENE ENERGIA PORQUE PUEDE HACER EL TRABAJO CUANDO ES CONECTADO A UNA MAQUINA.



TORQUE

T= FUERZA * X SIN O

ES LA FUERZA APLICADA A UN CUERPO Y ES DEPLAZADO A UNA CIERTA DISTNACIA

DONDE LA X ES LA DISTANCIA DESDE EL PUNTO DE APOYO HASTA EL PUNTO DE APLICACIÓN DE LA FUERZA EL TRABAJO ES INDEPENDIENTE DEL TIEMPO. SOLO ES DEPENDIENTE DE LA MAGNITUD DE LA FUERZA Y DE LA DISTANCIA EN DIRECCION PERPENDICULAR APLICADA SOBRE ESTE.

F

X

O


COMPORTAMIENTO DE LA PRODUCCION DE LOS POZOS

LA PRODUCCION DE UN POZO ESTA REPRESENTADA POR SU RELACION DE COMPORTAMIENTO DEL FLUJO, EXPRESADA POR MEDIO DE GRAFICAS CONOCIDAS COMO CURVAS DE AFLUENCIA (IPR).

LA CURVA IPR ES UNA RELACION DE LAS PRESIONES DE FORMACION CON EL CAUDAL DE PRODUCCION.

PRES

ION

DE

LA F

OR

MA

CIO

N

TASA DE PRODUCCIONPRODUCCIONMAXIMA

PRODUCCION FLUYENTE

PRESION ESTATICA

Q IP = Pe - Pf

IP= INDICE DE PRODUCTIVIDAD

Pe = PRESION ESTATICA

Pf = PRESION DE FONDO FLUYENTE

INDICE DE PRODUCTIVIDAD


Pf Pb

Pf ( PRESION DE FONDO)Pb ( PRESION DE BURBUJEO)

IP ES CONSTANTE

Pf Pb

Pf (PRESION DE FONDO)Pb (PRESION DE BURBUJEO)

IP ES VARIABLE

FORMAS DE LAS CURVAS IPR




METODO EL CUAL SE TRABAJA CON LAS PROPIEDADES PETROFISICAS DE LAS FORMACION.

Ko x h IP = Bo x µo

IP= INDICE DE PRODUCTIVIDAD

Bo = FACTOR VOLUMETRICO DEL CRUDO

LEY DE DARCY PARA DETERMINAR LA IP

LA ECUACION QUE INCLUYE LA PRODUCCION DE AGUA

Ko + Kw IP = h Bo x µo Bw x µw

Bw = FACTOR VOLUMETRICO DEL AGUA

h = ESPESOR DE ARENA NETA

µo = VISCOSIDAD DEL PETROLEO

µw = VISCOSIDAD DEL AGUA

Ko = PERMEABILIDAD DEL PETROLEOLA ECUACION QUE TOMA ENCUENTA LA GEOMETRIA DEL HOYO

7.08 x h Ko + Kw IP = Ln (re/rw) Bo x µo Bw x µw

Kw = PERMEABILIDAD DEL AGUA

re = RADIO DE DRENAJE DEL YACIMIENTO

rw = RADIO DEL POZO


NIVEL DE FLUIDO



EMPAQUE CON GRAVA

BOMBA



EMPAQUE CON GRAVA

BOMBA

NIVEL DE FLUIDO

LA PROFUNDIDAD DONDE SE ENCUENTRA EL CONTACTO GAS LIQUIDO DE UN POZO A UNA PRESION DETERMINADA EN LA SUPERFICIE Y ES MEDIDA DESDE EL CABEZAL DEL POZO

HAY DOS TIPOS DE FLUIDO:

-NIVEL DE FLUIDO ESTATICO (POZO CERRADO)

-NIVEL DE FLUIDO DINAMICO (POZO PRODUCIENDO)



SISTEMA DE BOMBEO MECANICO

ES UNO DE LOS METODOS MAS UTILIZADOS (80 A 90%) EL CUAL UTILIZA UNA UNIDAD DE BOMBEO PARA TRANSMITIR MOVIMIENTO A LA BOMBA DE SUBSUELO A TRAVES DE UNA SERIE DE CABILLAS MEDIANTE LA ENERGIA SUMINISTRADA POR UN MOTOR. DICHA BOMBA GENERALMENTE UBICADA EN EL HOYO FRENTE A LA CARA DE LA FORMACION DONDE SE GENERA EL DIFERENCIAL ENTRE LA PRESION DE FONDO Y LA PRESION DEL YACIMIENTO EN DIRECCION A FAVOR DE LA SUCCION DE LA BOMBA.

UNIDAD

MOTOR ELECTRICO

CABILLAS

BOMBA

PERFORACIONES



LAS SIGUIENTES CONDICIONES DEBEN PRESENTARSE PARA APLICAR UN SISTEMA DE BOMBEO MECANICO :

CUANDO APLICAR BOMBEO MECANICO

INDICE DE PRODUCTIVIDAD 0.1 A 5.0 B/D/PSITASA DE PRODUCCION 20 A 2000 B/D VOLUMEN DE GAS 0.01 A 0.15 MMPCDRGL 10 A 300 PC/ BLA y S 0 A 100 %ªAPI 6 A 35 ª API VISCOSIDAD 100 A 800000 Cps



COMPONENTES DE UN SISTEMA DE BOMBEO

MECANICO

TUBERIA PRODUCCION

COMPONENTES BASICOS

COMPONENTES SEGUNDARIOS

UNIDAD DE BOMBEO

CABILLAS

BOMBAS DE SUBSUELO

ANCLAS DE TUBERIA

MOTOR ELECTRICO DE LA UNIDAD

CABEZAL DEL POZO

TUBERIA DEPRODUCCION

TUBERIA PRODUCCION

CABILLAS

CABILLAS

BOMBA

BOMBAS DE SUBSUELO

ANCLA DE TUBERIA

ANCLAS DE TUBERIA

CABEZAL DEL POZO

CABEZALPOZO

UNIDAD

UNIDAD DE BOMBEO

MOTOR ELECTRICO

MOTOR ELECTRICO DE LA UNIDAD


UNIDAD DE BOMBEO : EQUIPO CUYA FUNCION PRIMCIPAL ES LA DE CONVERTIR EL MOVIMIENTO ANGULAR DEL MOTOR ELECTRICO EN RECIPROCO VERTICAL, ES EL TRANSMISOR DEL MOVIMIENTO HACIA LA BOMBA. AHORA EL PRIMER TRANSMISOR DE MOVIMIENTO Y EL MAS USADO ES EL MOTOR ELECTRICO.


EL SISTEMA TRABAJA MÁS Y LAS CARGAS SON MÁS ALTAS CUANDO EL NIVEL FLUIDO ESTA MÁS CERCA A LA SUCCIÓN DE LA BOMBA

TIPOS DE UNIDADES:

-BALANCINES API: (CONVECIONAL, UNITORQUE, UNIDAD BALANCEADA). -HIIDRAULICOS.-ROTATIVOS.-NEUMATICOS.



LA API A DESARROLLADO UN METODO PARA DESCRIBIR EL TIPO DE UNIDAD A UTILIZAR.

C - 320 - 256 - 100TIPO DE UNIDAD

DESCRIPCION DE CAJA DE ENGRANAJE

DESCRIPCION DE CAJA ESTRUCTURA

MAXIMO LONGITUD STROKE

DONDE LA LETRA “A” REFIERE A LAS UNIDADES BALANCEADAS DE AIRE. LA LETRA “B” REFIERE A LAS UNIDADES BALNACEADAS EN LA VIGA VIAJERA.LA LETRA “C” REFIERE A UNIDADES CONVENCIONALES.LA LETRA “M” REFIERE A LAS UNIDADES TIPO “MARK” UNITORQUE.EL PRIMER NUMERO ( 320 ) REFIERE AL MAXIMO TORQUE DE LA CAJA DE ENGRANAJE EN MILES DE LBS –PLGS. PARA ESTE EJEMPLO SERIA 320.OOO LBS –PLGS.

EL SEGUNDO NUMERO REFIERE AL PESO MAXIMA DE UNIDAD, ES DECIR QUE PARA ESTE EJEMPLO LA CARGA MAXIMA SOBRE EL TREN DE CABILLAS SOPORTADA POR LA UNIDAD ES DE 25.600 LBS.

EL ULTIMO NUMERO REFIERE MAXIMO LONGITUD VERTICAL QUE PUEDE SUMINISTRAR LA UNIDAD, PARA ESTE CASO ES 100 PLGS.



TIPOS DE UNIDADES :

1- TIPO CONVENCIONAL : MAS CONOCIDO Y POPULAR EN TODOS LOS CAMPOS, FACIL OPERACIÓN E INPULSADO POR CORREAS . SISTEMA DE PALANCA CON EL CONTRAPESO DEL CIGÜEÑAL.

VENTAJAS: ES DE BAJO MANTENIMIENTO, MENOS COSTOSOS QUE OTRAS UNIDADES, GIRA EN DOS DIRECCIONES

( EN SENTIDO O ALCONTRARIO DE LA AGUJA DEL RELOJ). REQUIERE MENOS CONTRAPESO QUE EL MARKII ).

DESVENTAJAS: EN MUCHAS APLICACIONES NO ES TAN EFICIENTE COMO EL MARK II U OTRO TIPO DE UNIDAD. REQUIERE DE CAJAS DE ENGRANAJE DE MAYOR DIMENSIONES EN COMPARACION A OTROS.

DESCRIPCION DEL MOVIMIENTO: EL MOVIMIENTO ROTATIVO DEL MOTOR ES TRANSMITIDO POR MEDIO DE CORREAS A LA CAJA DE TRANSMISION, EL CUAL REDUCE LA VELOCIDAD A TRAVES DE UN SISTEMA DE ENGRANAJE, ESTE ES TRANSMITIDO A LA BARRA.



TIPOS DE UNIDADES :

2- MARK II ( GEOMETRÍA MONTADA III SISTEMA DE LA PALANCA CON EL CONTRAPESO DEL CIGÜEÑAL).VENTAJAS : TIENE UN BAJO TORQUE COMPARADO CON EL CONVENCIONAL. PUEDE COSTAR MENOS QUE RESPECTO A SU SIMILAR CONVENCIONAL ( 5% A 10 % MENOS), ES MAS EFICIENTE QUE EL CONVENCIONAL EN MUCHOS CASOS.DESVENTAJAS : SOLO TIENE UN SENTIDO DE GIRO, EN MUCHAS APLICACIONES NO ES DE ACCION RAPIDA COMO EL CONVENCIONAL, EN CASO DE FLUID PUMP PUEDE CAUSAR DAÑO A LA BOMBA Y A LAS CABILLAS.

DESCRIPCION DEL MOVIMIENTO : EL MOVIMIENTO ROTATIVO EL CUAL CAMBIA LA POSICION DE LOS BRAZOS Y EL POSTE MAESTRO PARA OBTENER UN MOVIMIENTO UNITORSIONAL CON LA FINALIDAD DE REDUCIR EL TORQUE EN LA CAJA DE ENGRANAJES. ESTA UNIDAD SOPORTA MAS FLUIDO. EL BALANCEO ES EN LA MANIVELA.



TIPOS DE UNIDADES :3-UNIDAD DE AIRE BALANCEADO : GEOMETRÍA MONTADA III SISTEMA DE LA PALANCA CON EL

CONTRAPESO DEL CIGÜEÑAL , CON CILINDRO DE AIRE COMPRIMIDO EN LUGAR DE PESAS DE HIERRO.VENTAJAS : ES MAS COMPACTO Y DE FACIL BALANCEO , DE BAJO COSTO. PUEDE GIRAR EN DOS DIRECCIONES, UTILES PARA SER USADAS COSTA AFUERA O CUANDO SE NECESITA MOVILIZAR CON FRECUENCIA LA UNIDAD.DESVENTAJAS: REQUIERE MAYOR MANTENIMIENTO, CONDENSACION DEL CILINDRO DE AIRE PUEDE CAUSAR PROBLEMA, SON MENOS EFICIENTES QUE EL RESTO DE LAS UNIDADES.

DESCRIPCION DEL MOVIMIENTO: EL MOVIMIENTO ROTATIVO DEL MOTOR ES TRANSMITIDO POR MEDIO DE CORREAS A LA CAJA DE TRANSMISION, EL CUAL REDUCE LA VELOCIDAD A TRAVES DE UN SISTEMA DE ENGRANAJE, ESTE ES TRANSMITIDO A LA BARRA.ES MAS RESISTENTE A LAS GARGAS. SUMINISTRA MAYOR EMBOLADA ( 64 A 240 Plgs.).



TIPOS DE UNIDADES :3-UNIDAD HIDRAULICA : UTILIZA LA FUERZA HIDRAULICA PARA TRANSMITIR ENERGIA A LA BOMBA

DE SUBSUELOA TRAVES DE LA CABILLAS. GEOMETRIA DIFERENTE A LOS CONVENCIONALES, EN SUSTITUCION DE LA CAJA DE ENGRANAJE SE UTILIZA BOMBA HIDRAULICA. LA MAYORIA DE ESTAS UNIDADES SE HACE EL CONTRABALANCE MEDIANTE TORQUE PRESURIZADO CON EL FLUIDO .SU APLICACIÓN ES EN CRUDOS PESADOS, DONDE ES NECESARIO CARRERAS DESCENDENTES BAJAS. Y CARRERAS ASCENDENTES RAPIDAS.

DESCRIPCION DEL MOVIMIENTO: EL DISEÑO OFRECE FACILIDAD PARA REALIZAR CUALQUIER TIPO DE COMBINACION DE LONGITUD DE CARRERA Y VELOCIDAD DE BOMBEO MEDIANTE UN SISTEMA DE PANEL DE CONTROL. SU DISENO PERMITE EL ACCIONAMIENTO DE CUALQUIER TIPO DE LONGITUD DEL PISTON.



TIPOS DE UNIDADES :3-UNIDAD ROTATIVO : ESTE SISTEMA CONSTA DE DE UN ROTOR Y ESTATOR EN EL FONDO DEL POZO.

PO LO QUE EN LA SUPERFICIE UTILIZA UN MOTOR ELECTRICO Y UN CABEZAL DE ROTACION EN SUPERFICIE EL CUAL GENERA UN MOVIMIENTO ROTATIVO CONSTANTE.

EL MOVIMIENTO DEL ROTOR ES DE GIRO Y JUNTO AL ESTATOR FORMA CAVIDADES PROGRESIVAS ASCENDENTES. ESTE PROCESO DESPLAZA FLUIDO DESDE EL FONDO HACIA LA SUPERFICIE EN FLUJO CONTINUO.ESTAS UNIDADES SE UTILIZAN EN POZOS SOMEROS , CON BAJA TASAS.

DESCRIPCION DEL MOVIMIENTO : EL MOVIMIENTO ES ROTATIVO DONDE EL FLUIDO SE MUEVE A TRAVES DE CAVIDADES PROGRESIVAS CON FLUIDO CONTINUO, TIENE UNA VELOCIDAD PROMEDIO DE 250 RPM ( 500 RPM MAXIMA).

LOS PRINCIPALES ELEMENTOS SON :MOTOVARIADOR MECANICO Y ARRANCADOR MOTOREDUCTOR Y VARIADOR DE FRECUENCIA.



CAJA DE ENGRANAJE: LA FUNCION DE LA CAJA DE ENGRANAJE ES DE CONVERTIR EL BAJO TORQUE PRODUCIDO POR EL PESO EN VALORES ALTAS RPM.

UNA CONVERSION DE 30:1 SIGNIFICA QUE LA CAJA DE ENGRANAJES REDUCE LAS RPM DE LA ENTRADA 30 VECES MIENTRAS INTENSIFICANDO LA ENTRADA TORQUE EN LA MISMA CANTIDAD.

CONTRAPESAS : SI LA CAJA DE ENGRANAJES TUVIERA QUE PROPORCIONAR TODO EL TORQUE QUE LA UNIDAD DE BOMBEO, NECESITARÍA SER MUY GRANDE. AFORTUNADAMENTE USANDO LOS CONTRAPESOS, EL TAMAÑO DE LA CAJA DE ENGRANAJES PUEDE MINIMIZARSE.EL APOYO DE LA CONTRAPESAS REDUCE EL TORQUE QUE DEBE GENERAR EN LA CAJA DE ENGRANAJE Y AYUDAN A ESTAS DURANTE EL RECORRIDO CUANDO LA BARRA TIENE LA CARGA MÁS ALTA.


MOTOR ELECTRICO : LOS MOTORES ELECTRICOS SON DE BAJOS TORQUES, PERO DE ALTAS VELOCIDADES. EN EL ARRANQUE SIEMPRE SE VE AFECTADO TANTO LA CAJA DE ENGRANAJE POR LAS CARGA EN LAS CABILLAS. POR LO QUE LA VELOCIDAD DE ARRANQUE ES BAJA PARA MINIMIZAR LAS TENSIONES SOBRE EL TREN DE CABILLA.

LOS CABALLOS DE FUERZA PARA EL MOTOR ELECTRICO DEPENDERA:- DE LA CARGA A LEVANTAR POR LA BOMBA (PROFUNDIDAD DONDE ESTA UBICADA).- NIVEL DE FLUIDO.- LA VELOCIDAD DE BOMBEO Y- LA UNIDAD O BALANCIN.

USUALMENTE SON DE TRES FASES Y ES NEMA (MATIONAL ELECTRICAL MANUFACTURER´S ASSPCIATION) QUIEN CLASIFICA LOS MOTORES ELECTRICOS SEGÚN SU SLIP Y TORQUE.

EL PORCENTAJE DE SLIP (RESBALAMIENTO) ESTA DEFINIDO POR :

S = (( Ss – Sft)/ Ss) * 100

DONDE Ss ES LA VELOCIDAD SINCRONIZADA DEL MOTOR ( USUALMENTE 1200 RPM) YSft ES LA VELOCIDAD A MAXIMA CARGA.EL ”NEMA D NEMA D ”” ES EL MOTOR MAS AMPLIAMENTE USADO EN LA INDUSTRIA PETROLERA.



EL CONVENCIONAL NEMA D POSEE BAJO PORCENTAJE DE DESLIZAMIENTO, VARIA ENTRE 8 Y 12 % A CARGA PLENA, POR LO TANTO, LA VARIACION DE VELOCIDAD ES REALTIVAMENTE PEQUEÑA.


A.- REDUCCION DE CARGAS EN LA UNIDAD DE BOMBEO Y SARTAS DE CABILLAS. LAS CARTAS DINAGRAFICAS REFLEJAN ESTA DISMINUCION, MOSTRANDO CARGAS MAXIMAS MENORES Y CARGAS MINIMAS MAYORES.

B.- REDUCE LA VELOCIDAD DURANTE EL PERIODO DE MAYOR CARGA, EN LA MITAD DE LAS CARRERAS ASCENDENTES/DESCENDENTES DE LA UNIDAD DE BOMBEO Y AUMENTA LA VELOCIDAD AL FINAL DE BOMBEO.

LAS VARIACIONES DE LAS VELOCIDADES EN MOTORES ALTOS DESLIZAMIENTO PRODUCEN DOS BENEFICIOS:



UHS ( ULTRA HIGH SLIP) DE ALTOS REBALAMIENTOS

600 800 1000 1200

NEMA DUHS DE ALTOTORQUE

UHS DE MEDIOTORQUE

UHS DE BAJO TORQUE

1000

2000

3000

4000

5000

6000

RPM DEL MOTOR

TOR

QU

E (

LB

S- P

LGS

)

MOTORES ELECTRICOS


CABILLAS : ELEMENTO DE CONEXIÓN ENTRE LA UNIDAD DE BOMBEO, INSTALADA EN LA SUPERFICIE Y LA BOMBA DE SUBSUELO. MEDIANTE ESTAS SE TRANSMITE EL MOVIMIENTO RECIPROCO VERTICAL A LA BOMBA PARA EL DESPLAZAMIENTO DE FLUIDO. GENERALMENTE, SON DE ACERO CON BUENAS PROPIEDADES DE ELASTICIDAD.

SE CLASIFICAN EN DOS TIPOS : API Y NO API


LAS API SON DE ACERO AISI 1036 Y ACERO AL CARBON AISI 46XX Y SE CLASIFICAN A SU VEZ EN TRES TIPOS Y SON LAS MAS USADAS EN LA INDUSTRIA PETROLERA :

GRADO DE CABILLAS

C D K

RESISTENCIAMlpc

90 115 85

DUREZABrinell

185-235 235-285 175-235

Modulo de Elasticidad = 30.5 MMLbs/ Pgls.

Las cabillas API son de 25 pies de Long.

En la Costa Oeste de los Estados Unidos Son de 30 pies. (también usadas en crudo Pesado de Boscan venezuela).


Diametro (plgs)

Peso (Lbs/pie)

Area(plgs)

NormalPlgs

EspecialPlgs

NormalPlgs

EspecialPlgs

½ 0.726 0.1964 - 1.000 - 1.66

5/8 1.135 0.3068 1.500 1.250 2 1/6 1.99

¾ 1.634 0.4418 1.625 1.500 2 3/8 2 1/16

7/8 2.224 0.6013 1.813 1.625 2 7/8 2 3/8

1 2.904 0.7854 2.188 2.000 3 ½ 2 7/8

1 1/8 3.676 0.9940 2.375 - 4 ½ -



LAS CABILLAS NO API SE CLASIFICAN EN: CABILLAS ELECTRA :SON FABRICADOS CON ACERO DE GRAN RESISTENCIA. SE USAN EN POZOS CON ALTA FRECUENCIA DE FALLA. LA ALTA RESISTENCIA SE DEBE A UN TRATAMIENTO DE ENDURECIMIENTO POR INDUCCION ( RESISTENCIA DE 50 MLpc).

CABILLAS CONTINUAS DE COROD: ESTA ES UN SARTA CONTINUA DESDE LA BOMBAS HASTA LA SUPERFICIE , NO TIENE CUELLOS NI PASADORES Y LOS DIAMETROS VARIAN DESDE 1/16 A 1/8 Plgs, COMO LO INDICA LAS NORMAS API.ESTAS SON ALMACENADAS Y TRANSPORTADA EN GRANDES CARRETOS Y EN SITIO Ó EN EL POZO SE REALIZAN CON UN EQUIPO DE SOLDADURA LAS CONEXIONES. SON ESPECIALES PARA POZOS DIRECCIONALES U HORIZONTALES.

CABILLAS DE FIBRA DE VIDRIO:ESTAS PRESENTAN BAJO PESO, CON REDUCCION EN EL CONSUMO DE ENERGIA, REDUCCION DE FALLAS POR CORROSION. SUS LIMITANTE SE SUSTENTA EN QUE NO SON RECOMENDADAS EN POZOS CON TEMPERATURAS MAYORES DE 200 oF , EL ESPACIAMIENTO DE LA BOMBA ES DIFICULTOSOLIMITACIONES RESPECTO AL TORQUE ( MAX DE 100 LBS / PIE).



TUBERIA DE PRODUCCION :

EXISTEN DOS TIPOS DE TUBERIA DE PRODUCCION:

PARA LA APLICACIÓN EXISTE DOS TIPOS :EUE Y LA HYDRILCUYA DIFERENCIA LO CONSTITUYE LOS EXTREMO O LAS CONEXIONES ENTRE TUBOS.

LAS TUBERIA EUE TIENEN DIEMETRO INTERNO EN EL CUERPO UNIFORME , MIENTRAS QUE EN LOS CUELLOS EXISTE MAYOR DIAMETRO.

LAS TUBERIA HYDRIL EL DIAMETRO INTERNO ES UNIFORME EN TODA SUS EXTENSION.


ESPECIFICACIONES :

DIAMETRO(PLGS)

PESO(LBS/PIE)

DIAMETRO INTERNO (PLGS)

AREA TRANSVERSAL

DIAMETRO DRIFT (PLGS)

2 3/8 4.70 1.995 1.304 1.9002 7/8 6.50 2.441 1.812 2.3473.172 9.30 2.992 2.590 2.8674.172 12.75 3.958 3.600 3.833



LOS PROBLEMAS MAS COMUNES QUE PUEDEN AFECTAR LA ACTUACION DEL

SISTEMA SON :

1. RESTRICCION DE EL FLUJO DE FLUIDO POR LA FORMACION DE PARAFINAS.

2. POCO FIT ENTRE EL DIAMETRO DE LA BOMBA Y EL DIAMETRO INTERNO DE LA TUBERIA .

3. LA COLOCACION DE ¨LA TUBERIA DE PRODUCCION EN POZOS DESVIADOS.

4. DIDEÑO PEQUEÑO EN FUNCION A LA CAPACIDAD DE APORTE DEL POZO.

5. FORMACION DE AGUJEROS EN EL TUBING POR EFECTOS CORROSIVOS Y/O ABRASIVOS

TODOS ESTOS ELEMENTOS CONTRIBUYEN A DISMINUIR LA EFICIENCIA DE BOMBEO SI NO SON ATACADOS A TIEMPO.


ANCLA DE GAS :

SON DISPOSITIVOS QUE AYUDAN A MINIMIZAR LA ENTRADA DE GAS EN LA BOMBA POR LO QUE EVITA LA INTERFERENCIA DE GAS:


CONSISTE EN UN TUBO RANURADO COLOCADO EN LA PARTE INFERIOR AL ANCLAJE DE LA BOMBA Y EL CUAL PERMITE MINIMIZAR LA ENTRADA DE GAS Y OBTENER MAYOR EFICIENCIA VOLUMETRICA: INTERFERENCIA DE GAS

TIPOS DE ANCLAS DE GAS :

ANCLA DE GAS POORMAN O NIPLE PERFORADOANCLA DE GAS TIPO COPAS O GILBERT


PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

1. SE COLOCA EL ANCLA POR DEBAJO DE LA SUCCION DE LA BOMBA.

2. AL ENTRAR EL FLUIDO POR LAS RANURAS DEL ANCLA DE GAS SE CREA UNA CAIDA DE PRESION TAL QUE SE PRODUCE UN DESPRENDIMIENTO DEL GAS HACIA LA ZONA INTERNA DEL NIPLE PERFORADO POR LO QUE EL GAS SE DESVIA Y SE DESPLAZA POR LA ZONA ANULAR ENTRE EL REVESTIDOR Y LA TUBERIA DE PRODUCCION.

3. EL LIQUIDO POR SER MAS DENSO CAE DENTRO DEL NIPLE ACUMULANDOSE EN LA ZONA INFERIOR.

4. POSTERIORMENTE ES SUCCIONADO POR LA BOMBA. A TRAVES DEL TUBO DE SUCCION DEL ANCLA.


NOMENCLATURA:X XX X X

TIPO DE ANCLA:C= DE COPASP= NIPLE PERFORADOR= MULTICOPAS

DIMENSIONES:

5 o 51 = 5 “4 = 4 ½ “ 3 o 31 = 3 ½ “2 o 27 = 2 7/8”

LONGITUD:

3 PIES = 1 NIPLE6 PIES = 2 NIPLES 9 PIES = 3 NIPLES

DIAMETRO DEL TUBO DE SUCCION

HAY DOS TIPOS:2” x 10 Y 201 ½ x 10


DIBUJOS DEL ANCLA DE GAS



ANCLAS DE TUBERIA ANCLAS DE TUBERIA


ESTE EQUIPO O TIPO DE ANCLAJE SIRVE PARA CONTROLAR LOS MOVIMIENTOS DE LA TUBERIA DE PRODUCCION, ADSORVE LOS ESFUERZOS DURANTE LA ACCION DE BOMBEO Y LOS TRANSFIERE AL REVESTIDOR Y REDUCE LA FRICCION ENTRE LAS CABILLAS Y LA TUBERIA DE PRODUCCION, PERMITE UN MAYOR RECORRIDO DEL PISTON DENTRO DEL BARRIL.

ANCLA DE TUBERIA


BOMBA DE SUBSUELO

TIPOS DE BOMBAS :TIPOS DE BOMBAS :

BOMBAS DE CABILLAS: LLAMADAS BOMBAS DE INSERCION YA QUE SE BAJAN CON EL TREN DE CABILLAS Y SE ASIENTA EN EL EXTREMO INFERIOR DE LA TUBERIA DE PRODUCCION. SE DIVIDEN A SU VEZ EN 3 TIPOS DE BOMBAS DE CABILLAS :

-BOMBAS DE CABILLAS DE BARRIL VIAJERO CON ANCLAJE INFERIOR.-BOMBAS DE CABILLAS DE BARRIL ESTACIONARIO CON ASENTAMIENTO EN EL FONDO.-BOMBAS DE CABILLAS DE BARRIL ESTACIONARIO CON ASENTAMIENTO EN LA PARTE SUPERIOR.

BOMBAS DE TUBERIA : SON BOMBAS DONDE EL BARRIL Ó CAMISA DE LA BOMBAS ES PARTE INTEGRAL DE LA TUBERIA DE PRODUCCION, LO QUE IMPLICA QUE SU INSTALACION ESTA IMPLICITA CON LA BAJADA DE LA TUBERIA DE PRODUCCION.

EL PISTON ES CORRIDO POR DENTRO DE LA TUBERIA DE PRODUCCION CON EL TREN DE CABILLAS Y EN LA PARTE INFERIOR LLEVA CONECTADA LA VALVULA FIJA EL CUAL ES ASENTADA EN LA ZAPATA O ANCLAJE.

ESTAS SON BOMBAS PARA EL MANEJO DE MAYOR VOLUMEN DE CRUDO QUE LAS DE CABILLAS.

BOMBAS DE SUBSUELO :ES UN EQUIPO RECIPROCANTE DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO DESDE EL FONDO DE LOS POZOS HACIA LA SUPERFICIE, CUYO FUNCIONAMIENTO ES MEDIANTE PRESIONES DIFERENCIALES DEL SISTEMA SOBRE SUS COMPONENTES.


BOMBA DE SUBSUELO

EL ESPACIO LIBRE ENTRE LA CAMISA DE LA BOMBA Y EL PISTON SE LE LLAMA FITFIT Y NO ES MAS QUE LA TOLERANCIA DEL DESPLAZAMIENTO DEL PISTON SOBRE LA CAMISA . ESTE FITFIT O TOLERANCIA DEPENDERA DE LA TEMPERATURA DEL FONDO , PROFUNDIFDAD DE LA INSTALACION DE LA BOMBA, DIAMETRO Y LONGITUD DEL PISTON Y LAS CARACTERISTICAS DE FLUIDO.

ESTE ESPACIO NECESARIO TAMBIEN NECESITA UN VOLUMEN DE FLUIDO PARA PARA SU LUBRICACION Y ESTA ESTIMADO QUE ES EL 2% DE LA PRODUCCION BRUTA Y ES CALCULADO DE LA SIGUIENTE MANERA:

2.69 x H x D^(0.8) x F^(32)BA = L x Visc

DONDE :

H: LONGITUD DE LA COLUMNA A LEVANTAR.D: DIAMETRO DEL PISTON.F: FIT DE LA BOMBA EN MILESIMA DE PLGS.L: LONGITUD DEL PISTON EN PLGS.Visc: VISCOSIDAD CINEMATICA EN CENTISTROKEBA: BARRILES A LUBRICAR


BOMBA DE SUBSUELO

NOMENCLATURAS DE LAS BOMBAS RECIPROCANTES DE SUBSUELO

LA AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE ( API ) HA DISEÑADO UN METODO PARA DISIGNAR LOS DISTINTO TIPOS Y DISEÑOS DE BOMBAS

25-150-R H T M-30-5- 4DIAMETRO EXT.DE LA CAMISÄ:1.9 plgs2 3/8 plgs2 7/8 plgs3 ½ plgs

DIAMETRO EXT.DEL PISTON:

125 = 1 ¼¨150 = 1 ½¨175 = 1 ¾¨200 = 2¨250 = 2 ½¨275 = 2 ¾¨

TIPO DE BOMBA :

R =CABILLAT=TUBERIA

TIPO DE CAMISA :

H =PARED GRUESAW=PARED FINA

LOCALIZACION DEL ANCLAJE :

A: SUPERIORB: INFERIOR T: INFERIOR VIAJANDO EL BARRIL

TIPO DE ANCLAJE :

C: DE COPAS A PRESION M: MECANICA

LONGITUD DEL BARRIL EN PIES

LONGITUD NOMINAL DEL PISTON EN PIES

LONGITUD DE LA EXTENSION DE LA BOMBA EN PIES


BOMBA DE SUBSUELO

LOS TIPOS MAS COMUNES DE BOMBASLOS TIPOS MAS COMUNES DE BOMBAS

RHA : BOMBA DE CABILLAS DE PARED GRUESA Y ANCLAJE SUPERIOR.

RWA : BOMBA DE CABILLAS DE PARED FINA Y ANCLAJE SUPERIOR.

RWB : BOMBA DE CABILLAS DE PARED FINA Y ANCLAJE INFERIOR.

RHT: BOMBA DE CABILLAS DE PARED GRUESA, ANCLAJE INFERIOR Y DE TUBERIA VIEJERA.

RWT: BOMBA DE CABILLAS DE PARED FINA, ANCLAJE INFERIOR Y TUBERIA VIAJERA.

THA : BOMBAS DE TUBERIA DE PARED GRUESA Y ANCLAJE INFERIOR.

CONSIDERACIONES :CONSIDERACIONES :

LAS BOMBAS DE PARED FINA SE UTILIZAN EN POZOS POCOS PROFUNDOS

LAS BOMBAS DE ANCLAJE SUPERIOR SE UTILIZAN EN POZOS PRODUSTORES DE ARENA

LAS BOMBAS DE PARED GRUESA SE UTILIZAN EN POZOS PROFUNDOS.


BOMBA DE SUBSUELO

COMPONENTES :COMPONENTES :

CAMISA Ó BARRIL:CICLINDRO DE SUPERFICIE INTERNA COMPLETAMENTE PULIDO , DONDE SE DESLIZA EL PISTON

CORTE DE UNA CAMISA

SUPERFICIE PULIDA CON TRATAMIENTOTERMICO DONDE SE DESLIZA EL PISTON

MATERIAL DE LOS BARRILES O CAMISAS PULIDAS :

LOS MATERIALES PUEDEN VARIAR DESDE MUY BLANDOS HASTA CON DUREZA EXTREMA.

-ACEROS 1040 CON SUPERFICIE PULIDA CON 25 Rc.

-ACEROS 1020 Y 1040 CON TRATAMIENTOS TERMICOS EN EL INTERIOR CON DUREZAS QUE VARIAN DEPRNDIENDO DEL LAS CONDICIONES DEL CRUDO QUE SE ESTA MANEJANDO.

LOS DIFERENTES TRATAMIENTO TERMICOS MAS UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA QUE SE REALIZAN A ESTOS COMPONENTES SON :

INDUCCION , CARBONITRURACION, NITRURACION Y CROMADO


BOMBA DE SUBSUELO

COMPONENTES :COMPONENTES :

PISTON :ES EL EMBOLO DE LA BOMBA , ESTA SE DESLIZA DENTRO DE LA CAMISA. EL DIAMETRO DE LA MISMA DETERMINA LA CAPACIDAD DE DESPLAZAMIENTO.

PISTON

SUPERFICIE DEL PISTON PULIDA ENDURECIDO

VASTAGO

MATERIAL Y TIPOS DE PISTONES :

LA MAYORIA DE LOS PISTONES SON DE ACERO 1020 RECUBIERTO CON METALIZADO (SPRAYMETAL) Y DUREZAS POR LO GENERAL CON 2 A 4 Rc MENOS QUE LAS CAMISAS.

TIPOS DE PISTONTIPOS DE PISTON :

- DE SUPERFICIE PULIDA ( LISAS )

- CON RANURAS INTERCALADAS

- CON COPAS EN LOS EXTREMOS ( PARA MINIMIZAR EL PASO DE ARENA).


BOMBA DE SUBSUELO

VALVULAS:VALVULAS:CONJUNTO BOLA Y ASIENTO QUE PERMITE LA ENTRADA DEL FLUIDO.

EXISTE DOS :

VALVULA FIJA : CON UN MAYOR DIAMETRO YA QUE ES LA QUE PERMITE LA ENTRADA DEL FLUIDO.

BOLA DE ACERO

ASIENTO DE ACERO

VALVULA VIAJERA : ES LA QUE ESTA UBICADA EN EL PISTON Y SE LE DEBE SU NOMBRE A QUE SE MUEVE JUNTO AL PISTON.

MATERIAL DE LAS VALVULAS :

EL MATERIAL MAS COMUNMENTE USADO ES DE ACERO 440C EL CUAL ES UNA ALEACION CON GRADO DE RESISTENCIA AL OXIDO.

SIN EMBARGO AXISTEN DISTINTAS ALEACIONES QUE SON UTILIZADOS PARA CONDICIONES EXTREMAS TALES COMO ABRASION, OXIDACION TEMPERATURAS ENTRE OTRAS, ESTAS SON :

TUNGSTENO, COBALTO, TITANIO, TUNGSTENO, COBALTO, TITANIO, CERAMICO, ETC. CERAMICO, ETC.

CERRADA ABIERTA

FLUIDO


BOMBA DE SUBSUELO

ASIENTOS O ANCLAJES :ASIENTOS O ANCLAJES :

DISPOSITIVO DONDE ASIENTA LA BOMBA, EFECTUANDO UN SELLO METAL – METAL ENTRE ESTA Y LA TUBERIA DE PRODUCCION.

TIPOS ANCLAJES :

- ASIENTOS METAL-METAL- ASIENTOS METAL-METAL- ASIENTOS CON SELLOS A GOMA.ASIENTOS CON SELLOS A GOMA.

SELLO Ó ANCLAJE

ENTRADA DE FLUJO

TIPOS DE ASIENTOS :

- ASIENTOS DE AROS DE MONEL- ASIENTOS DE AROS DE MONEL- ASIENTOS DE AROS DE GOMAS.ASIENTOS DE AROS DE GOMAS.


BOMBA DE SUBSUELO

EFICIENCIA DE BOMBEOEFICIENCIA DE BOMBEOCARTA DINAGRAFICA

ES EL REGISTRO QUE REPRESENTA LAS CARGAS INSTANTANEAS EN LA BARRA PULIDA A DIFERENTES POSICIONES DURANTE EL CICLO DE FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA.

AA : EL PUNTO MUERTO INFERIOR Ó PUNTO : EL PUNTO MUERTO INFERIOR Ó PUNTO DE PARTIDA.DE PARTIDA.ABAB:REPRESENTA EL ESTIRAMIENTO DE LAS :REPRESENTA EL ESTIRAMIENTO DE LAS CABILLAS.CABILLAS.BCBC: LLENADO DEL BARRIL.: LLENADO DEL BARRIL.CC : EL PUNTO MUERTO SUPERIOR DE LA CABILLA. : EL PUNTO MUERTO SUPERIOR DE LA CABILLA. CDCD: ESTADO ORIGINAL DE LAS CABILLAS.: ESTADO ORIGINAL DE LAS CABILLAS.DADA:DESPLAZAMIENTO DEL FLUIDO EN EL INTERIOR :DESPLAZAMIENTO DEL FLUIDO EN EL INTERIOR DEL BARRIL.DEL BARRIL.DDDD´:REPRESENTA EL GOLPE EN EL ENCUENTRO ´:REPRESENTA EL GOLPE EN EL ENCUENTRO DE FLUIDO POR EL DESPRENDIMIENTO DE GAS. DE FLUIDO POR EL DESPRENDIMIENTO DE GAS.

A

B C

DD´


CARTA DINAGRAFICADe fondo

CARTA DINAGRAFICADe Superficie

Estiramiento de Cabillas

Efectos de Roce

Efectos de Gas

Efectos de Arena o solidos


BOMBA DE SUBSUELO

VOLUMEN DE FLUIDO DESPLAZADOS VOLUMEN DE FLUIDO DESPLAZADOS POR LA BOMBA ES EL AREA DENTRO POR LA BOMBA ES EL AREA DENTRO

DE LA ENVOLVENTE DE LA ENVOLVENTE

Pd = 0.1166 x Dp^2 x Sp x SPMPd = 0.1166 x Dp^2 x Sp x SPM

DONDE:DONDE:

Pd : ES EL VOLUMEN DESPLAZADO EN Pd : ES EL VOLUMEN DESPLAZADO EN BARRILES POR DIA.BARRILES POR DIA.Dp : DIAMETRO DEL PISTON EN PLGSDp : DIAMETRO DEL PISTON EN PLGSSp : DESPLAZAMIENTO DE LA BOMBA EN Sp : DESPLAZAMIENTO DE LA BOMBA EN PLGS PLGS SPM: STROKE POR MINUTO.SPM: STROKE POR MINUTO.

CARTA DINAGRAFICA

MEDIANTE ESTE REGISTRO GRAFICO SE PUEDEN DETERMINAR EL FUNCIONAMIENTO DE LAS VALVULAS DE LA BOMBA, CARGA DE FLUIDO , ESFUERZO DE LAS CABILLAS, TORSION DE LA TUBERIA , NIVEL DE FLUIDO Y SOBRE TODO EL VOLUMEN DE FLUIDO DESPLAZADO.

DINAMOMETRO

DINAGRAMADINAGRAMA


Estado de Bombeo de las bombas

Dinagrama de fondo


Gas lock

Efecto en las Bombas

Golpe de Bomba



Efecto de Inercia Mal diseño de la Bomba



Efecto de Gas LockInterferencia de Gas Colapsamiento en las Bombas



Fuga en Válvula FijaFuga en Válvula viajera



Camisa de la Bomba Deformada Hacia fuera

Camisa de la Bomba Deformada Hacia adentro


Golpe de Bomba Por Mal Espaciamiento Operación del Ancla de Gas



Mal funcionamiento del Tubing Anchor

Válvula viejera desgastada



Válvula Fija desgastada Gas Pump



Interferencia severa de gas


Vista 3 D del funcionamiento De la Bomba


Funcionamiento sin Tubing Anchor


Interferencia de Gas


SISTEMA AUTOMATIZADO

presentacion de bombeo mecanico

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