Tema Grupo 2 Explotacion

7/22/2019 Tema Grupo 2 Explotacion

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Bombeo Mecnico

Es el mtodo de levantamiento artificial ms comn y antiguo del mundo. Debido asu simplicidad y robustez, es posible su aplicacin en casi todos los tipos de pozos querequieren levantamiento. Sin embargo, existen lmites fsicos para la aplicacin en cuanto a

profundidad y caudales a levantar. Su principal caracterstica es la de utilizar una unidad debombeo para transmitir movimiento a la bomba de subsuelo a travs de una sarta decabillas, mediante la energa suministrada por un motor.

Funcionamiento

El bombeo mecnico es un procedimiento de succin y transferencia casi continua delpetrleo hasta la superficie. La unidad de superficie imparte el movimiento de sube y baja ala sarta de varillas de succin que mueve el pistn de la bomba, colocada en la sarta deproduccin, a cierta profundidad del fondo del pozo. Este mtodo consiste

fundamentalmente en una bomba de subsuelo de accin reciprocante, abastecida conenerga suministrada a travs de una sarta de varillas. La energa proviene de un motorelctrico o de combustin interna, la cual moviliza una unidad de superficie mediante unsistema de engranajes y correas.

Para que ocurra la accin del bombeo, el pistn realiza un movimiento reciprocantedentro del barril, la tubera confina la sarta de cabilla de succin que acciona a su vez labomba en el subsuelo; posee vlvulas fijas y viajera, son vlvulas de no retorno, de bola yasiento de modo que solo permite el flujo en una sola direccin hacia el cabezal.

El volumen encerrado entre estas dos vlvulas constituye la cmara de bombeo.Cuando el balancn est en el punto muerto de inferior, las vlvulas fijas y viajeras seencuentran cerradas. Al comenzar la carrera ascendente, la presin de fondo y el efecto desuccin del pistn permiten la apertura de la vlvula fija; el fluido pasa del pozo hacia elinferior de la bomba.

Al mismo tiempo, la columna de fluido ejerce una presin sobre la vlvula viajera ypermanece cerrada durante la carrera ascendente fluido continua liberando la vlvula hastaque el pistn llega al punto muerto del pistn. La vlvula fija cierra y comienza la carreradescendente. El pistn se mueve hacia abajo y produce un punto de compresin cuando la

presin interna es superior a la que existe en la vlvula viajera, esta se abre y el fluido estrasferido al pistn hasta llegar al punto muerto inferior, donde se repite el ciclo de bombeo.No obstante hay que tener presente que la tubera deba ser capaz de soportar la presindebido a la columna de flujo sobre la bomba.

La bomba consiste en un tubo de 78, 74 288, 1889 pulgadas de largo con undimetro interno de 1, 52, 25 pulgadas, dentro del cual se mueve un pistn cuyo extremo


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superior est unido a las varillas de bombeo. Este mecanismo se aloja dentro o se enroscaen el extremo de la tubera.

Equipos:

Equipos de superficie

La unidad de superficie transmite la energa desde la superficie hasta el fondo delpozo, donde se encuentra ubicada la bomba de subsuelo, con el fin de elevar los fluidoshasta la superficie (Figura N1).

Figura N 1: Equipos de BM

Motor.Es el encargado de suministrar la energa necesaria a la unidad de bombeo para

levantar los fluidos del pozo. Losmotorespueden ser de combustin interna o elctrica.Los motores de combustin interna pueden ser de baja o alta velocidad; los de bajavelocidad operan entre 200 y 600 rpm y poseen un cilindro, los de alta velocidad funcionanentre 800 y 1400 rpm.

En la actualidad el tipo de motor ms utilizado en la industria petrolera Venezolana esel motor elctrico, este posee tambin una velocidad constante (baja velocidad) yunapotencia que vara entre 5 y 100 hp, el motor de velocidad variable (alta velocidad) su

potencia vara entre los 10 y 200 hp este ultimo utilizado para alto deslizamiento.

Unidad de bombeo o balancn.Su funcin principal es proporcionar el movimiento reciprocante apropiado con el

propsito de accionar la sarta de cabillas y consecuentemente a la bomba de subsuelo.

El diseo de la unidad de balancn presenta tres aspectos esenciales:
http://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtml


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a) Sistema reductor de velocidades: La funcin de la caja de engranaje esconvertir torque bajos y altas rpm de la unidad motriz en altos torque y bajas rpmnecesarias para operar la unidad de bombeo. Una reduccin tpica de una caja de engranajees 30:1. Esto significa que la caja de engranaje reduce los rpm a la entrada 30 vecesmientras intensifica el torque de entrada 30 veces. Son de doble reduccin. Con manivelas

gemelas y engranajes con dientes en V con razn de reduccin segn normas API.

Figura N 2: Sistema reductor de velocidadesb)Sistema de articulacin:ste tiene por objeto trasladar el movimiento rotatorio

primario a movimiento reciprocante, lo cual se lleva a cabo a travs del manivela-biela-vigabalancn. La Manivela es la responsable de trasmitir el movimiento de la caja de engranajeo transmisin a la biela del balancn, que est unida a ellos por pnes se estn sujetas al ejede baja velocidad de la caja de engranajes y cada una de ellas tienen un nmero igual deorificios, los cuales representan una determinada carrera del balancn, en ellos se colocanlos pines de sujecin de las bielas. El cambio de pines de un hueco a otro se llama cambiode tiro.

Figura N 3: Sistema Biela-Manivelac) Sistema de contrapeso:Son estructuras de metal que dan el peso necesario para

balancear la carga en la viga viajera. Los contrapesos ayudan a reducir el torque que la cajadebe suministrar. En la carrera ascendente, las contrapesas proporcionan energa a la cajade engranaje (Al caer). En la carrera descendente estos almacenan energa (subiendo). La


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condicin operacional ideal es igualar el torque en la carrera ascendente y descendenteusando la cantidad correcta del momento de contrabalanceo.

Figura N 4: posicin cuando la unidad esta balanceada

Barra PulidaEs la unin directa entre la sarta de varillas de succin y el equipo superficial, pasa a

travs de las conexiones verticales del rbol. Est fabricada en acero aleado al manganeso,nquel y molibdeno. Superficialmente, la varilla pulida tiene acabado espejo con elpropsito de no daar los sellos del estopero fijo al rbol de vlvulas en el movimientoascendente y descendente de la Unidad de Bombeo Mecnico adems en ella es en dondese colocan los equipos necesarios para realizar las mediciones para las cartas dinagraficas.

Prensa Estopa.Mecanismo de seguridad que se localiza en la parte superior del rbol de vlvulas

para pozos con sistema de bombeo mecnico y cuya funcin principal es la de contener losfluidos para que no se manifiesten a su exterior por medio de un conjunto de sellosconstruidos con materiales resistentes al rozamiento, los cuales se van a ajustar al dimetrode 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 sellossufren desgaste por lo que es necesario sustituirlos peridicamente y solamente se puedencambiar con la Unidad de Bombeo Mecnico inoperante. En la actualidad se han diseadoprensa estopas provistos de un mecanismo de preventor con la finalidad de mejorar sufuncin dentro de los mecanismos de seguridad en el rbol de bombeo mecnico.


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Figura N 5: Prensa Estopas y barra pulida

PreventoresSon 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 deBombeo Mecnico no est operando, debido a que en su interior tiene unos sellos de hulellamados Rams, que aprietan a la varilla pulida para sellar y evitan el paso del

hidrocarburo.

GuayaAlambre de acero compacto que sirve de sostn al sistema de levantamiento (elevador

y sarta de cabillas).

ElevadorEs aquel que sujeta la sarta de cabillas con el sistema de guayas conectado al

cabezote.

Espaciador.Es el espacio que existe desde la parte inferior del elevador y una placa de referencia

en donde se ubica el equipo dinagrfico.

GrapaEs la que sostiene la sarta evitando que se caiga dentro del pozo.


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Figura N 6: Posicin de Guaya, Grapa, Espaciador, Elevador

Equipos de subsuelo

La Bomba.Las bombas de subsuelo son uno de los componentes claves del sistema de bombeo

mecnico. El tamao del pistn de la bomba determina la tasa de produccin, cargas en lascabillas, y cargas en todos los componentes del sistema. En adicin a las cargas en lascabillas y la unidad de bombeo, la vida de la bomba afecta la rentabilidad del pozo. Si loscomponentes de la bomba se desgastan, la eficiencia de todo el sistema se reduce. Laseleccin de la bomba adecuada incrementa la eficiencia del sistema y extiende la vida delequipo. Usualmente, una bomba grande y velocidades de bombeo bajas pueden incrementarla eficiencia del sistema. Est compuesta principalmente por:

a) El cilindro o barril: la parte dentro de la cual se mueve en su recorrido de ascensoy descenso. Su largura se predetermina por la carrera mxima del pistn y su dureza deberresistir la accin abrasiva del pistn.

b)El mbolo o pistn: la parte mvil que succiona y desplaza el lquido. En l seencuentra la vlvula viajera que controla la entrada de fluidos de la bomba al interior delpistn.

c) La vlvula viajera: dispositivo ubicado dentro del pistn, est conformado por unaesfera de acero y su respectivo asiento. Permite la entrada de fluidos al pistn en su carrerade descenso y hace un sello hermtico en su carrera de ascenso.

d)La vlvula fija: dispositivo similar a la vlvula viajera ubicado en la base delbarril. Permite la entrada de fluidos a la bomba en la carrera de ascenso del pistn y hace unsello hermtico en la carrera de descenso.


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Figura N 7: Principales Elementos de una Bomba de Bombeo Mecnico.

Las cabillas.Las cabillas de succin conectan el pistn de la bomba con la unidad de bombeo en la

superficie. Tienen como funcin transferir energa, soportar cargas y accionar el pistn dela bomba. Existen distintos tipos y, entre las ms conocidas, se tienen: las cabillasconvencionales, las continuas y las de fibra de vidrio no son usadas en Venezuela. Lascabillas de mayor uso son las convencionales que se fabrican en longitudes de 25 a 30 piesy que pueden ser instaladas en combinacin de dos y tres dimetros distintos dependiendode: la profundidad de la bomba, el tamao de la tubera de produccin, la tasa de

produccin y las caractersticas de los fluidos a ser bombeados.

Ancla de tubera.Es un asiento especial que puede ser no empacante (anclaje mecnico) y sirve para

anclar la tubera al revestidor de produccin, reduciendo la contraccin y el alargamiento dela tubera ocasionada por la carrera de ascenso y descenso del pistn.

Ancla de gas.Es un tubo perforado en su parte superior que se coloca debajo de la bomba. Su

funcin principal es la separacin del gas que viene asociado con el crudo. El ancla de gastrabaja forzando el fluido a moverse hacia abajo antes de entrar a la bomba, la mayor partedel gas se separa y fluye hacia arriba entre el anular revestidor-tubera. En pozos conproblemas de interferencia de gas la entrada de la bomba debe moverse por debajo de lasperforaciones. Esto permitir la separacin del gas que fluir hacia arriba antes que entrardentro de la bomba.


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Anclaje o zapata.El sistema de anclaje de las bombas de subsuelo, a la tubera de produccin, se

denomina zapata, la cual es un niple de asentamiento que se ajusta al anillo de friccin obronce de la bomba, formando un sello hermtico entre el fluido retenido y el pozo.

Tubera de produccin.Son el conjunto de tuberas que conectadas entre s permiten el flujo de los fluidos

desde la descarga de la bomba hasta superficie, estas pueden ser EUE y Hydril, las cuales son utilizadas para realizar las operaciones inherentes a la completacin de pozos queproducen bajo el mtodo artificial por bombeo mecnico. La diferencia principal entreambas, lo constituye el cuello o sistema de conexin entre tubo y tubo. La sarta de tuberaHydril mantiene un dimetro externo uniforme en toda su extensin; mientras que, en la

EUE, los dimetros de los cuellos son mayores que el cuerpo de la tubera.

Accesorios.Estos equipos se llaman accesorios debido a que su uso en la completacin para

bombeo mecnico es opcional y depende de las condiciones propias del pozo la eleccin ono de ellos. El sistema de separacin de gas incluye el niple perforado, el ancla de gas ytubo de barro, y el tapn al final del tubo de barro (Bull plug). El Bull plug y el nipleperforado aseguran que ninguna basura (sucio, swabrubber. etc.) entren en la bomba. Eltubo de barro est conectado al niple perforado es la cmara que permite que el gas sesepare desde el lquido antes de entrar a la bomba. El niple perforado es donde el fluido

entra a la bomba

Ventajas

Costos bajos de implementacin.Fcil de operar y de hacer mantenimiento.Usualmente es la ms eficiente forma de levantamiento artificial.Se puede fcilmente intercambiar de unidades de superficie.Puede levantar petrleos de alta viscosidad y temperatura.Puede utilizar gas o electricidad como fuente de poder.Puede ser usado prcticamente durante toda la vida productiva del pozo.Los componentes son fcilmente intercambiables.


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Puede ser utilizado en la produccin de pozos con inyeccin de vapor. Instalacin simple y rpida.Puede bombear el pozo a una muy baja presin de entrada para obtener la mxima

produccin.

Puede ser monitoreada remotamente con un sistema de control de supervisin debomba.

Con la ayuda de simuladores, es muy fcil el anlisis y diseo de las instalaciones.La capacidad de bombeo puede ser cambiada fcilmente

para adaptarse a las variaciones del ndice de productividad.

Puede producir intermitentemente mediante el uso de temporizadores o variadoresde frecuencia conectados a una red automatizada.

Relativamente bajo mantenimiento, larga vida y bajos costos para reparacin debombas.

Desventajas

Susceptible de presentar bloqueo por excesivo gas libre en la bomba.En sitios poblados puede representar un peligro para las personas.En pozos desviados la friccin entre las varillas y la tubera puede producir fallas

en el material.

La unidad de superficie es pesada, necesita mucho espacio para su instalacin y noes acorde al medio ambiente.

Cuando no se usan varillas de fibra de vidrio la profundidad puede ser unalimitante.

Criterios de aplicacin

Se utiliza en pozos con temperaturas no mayores a 500 F.Este mtodo de levantamiento se encuentra entre 20 y 2000 (BPPD).Se pueden aplicar a una profundidad no mayor a 9000 pies.No se puede utilizar en pozos desviados.


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No debe existir presencia de arenas.Solo se utiliza en pozos unidireccionales.Debido a su simplicidad y robustez, es posible su aplicacin en casi todos los tipos

de pozos que requieren levantamiento.

No es recomendable cuando la relacin gas lquido sea muy alta, ya que afectaconsiderablemente la eficiencia de la bomba.

Este mtodo es capaz de manejar la produccin de los pozos de inyeccin a vapor.Bombeo Electrosumergible

Funcionamiento

Se considera un mtodo de levantamiento artificial, que utiliza una bomba centrfugaubicada en el subsuelo para levantar fluidos aportados por el yacimiento desde el fondo delpozo hasta la estacin de flujo.

Se basa en el principio de centrifugacin de fluidos, un rotante gira a altavelocidad yexpulsa el fluido hacia la periferia del rotor donde es ingresado a una tubera de descarga,este tipo debombas tienen diferentes estados de centrifugacin, es decir, no es un solorotor, si no varios que colocados en formas sucesivas uno sobre el otro y alimentndoseentre ellos para ganar mayor presin.

Este mtodo es aplicable cuando se desea producir grande volmenes de fluido en pozos

medianamente profundos.

El bombeo Electrosumergible es un sistema de levantamiento artificial aplicado paradesplazar volmenes de crudo con una alta eficiencia y economa, en yacimientospotencialmente rentables (o en su defecto con grandes prospectivas) y en pozos profundos,con el objeto de manejar altas tasas de flujo. Este mtodo es aplicado generalmente cuandose presentan los siguientes casos:

Alto ndice de productividad.

Baja presin de fondo.

Alta relacin agua petrleo.

Baja relacin gas lquido.

El BES se basa en la utilizacin de bombas centrfugas (de mltiples etapas) desubsuelo ubicadas en el fondo del pozo, estas son accionadas por motores elctricos.
http://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICOhttp://www.monografias.com/trabajos14/bombas/bombas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/bombas/bombas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICO


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El BES tiene un rango de capacidades que va desde 200 a 9000 BPD, trabaja aprofundidades entre los 12000 y 15000 pies, el rango de eficiencia est entre 18 68% ypuede ser usado en pozos tanto verticales como desviados o inclinados.

Parmetros Recomendados

Profundidad: Puede operar a grandes profundidades, hasta 20.000 pies.Caudal de Operacin: 200-30.000 BPD, En pozos del mar del norte, ha manejado

hasta tasas de 60.000 BPD.

Temperatura: 100 a 400F. Desviacin del pozo: La bomba debe estar asentada enuna zona de 8 / 100 pies.

Propiedades del Hidrocarburo

Gas: saturacin de gas libre < 10%Ambientes cidos: los materiales soportan ambientes corrosivos. API: Maneja crudos con API mayor a 10, es una de las ms importantes

opciones para la extraccin de crudo pesado.

Mantenimiento del BES

Los equipos de bombas sumergibles funcionan normalmente sin necesidad demantenimiento, en cuanto no ocurran irregularidades en la marcha o en el bombeo a causade presencia de finos y se busca principalmente el uso de mantenimiento preventivo, dadopor la revisin de los equipos que componen el BES.

Uno de los principales parmetros a seguir es en cuanto al control del funcionamientode la bomba se aplica cuando esta permanece tiempo en reposo, si el tiempo es a largoplazo, el mantenimiento para evitar fallas lo establece la puesta en marcha del equipo cada2 o 3 meses durante un aproximado de 10 minutos a fin de observar si existen daos en elequipo en el periodo en el cual se encuentra en reposo.

Debido a que los equipos se utilizan en grandes profundidades, se suelen realizar enintervalos regulares los controles siguientes, con el fin de detectar fallos a tiempo:

Consumo de corriente.Altura de elevacin.Caudal.


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Tensin de la red.Horas de servicio.Verificacin del aislamiento.El consumo de corriente del motor es el valor ms importante para la verificacin del

equipo. En caso de que el equipo presente fallas que requieran la reparacin o el cambio deequipos, el proceso debe regirse por el estudio de las caractersticas necesarias para realizarel mantenimiento correctivo y poner nuevamente el equipo en funcionamiento.

Equipos:

Equipos de Superficie:

Banco de Transformacin Elctrica:Es aquel que est constituido por transformadores que cambian el voltaje primario de

la lnea elctrica por el voltaje requerido para el motor.

Este componente se utiliza para elevar el voltaje de la lnea al voltaje requerido en lasuperficie para alimentar al motor en el fondo del pozo; algunos estn equipados coninterruptores "taps" que les dan mayor flexibilidad de operacin. Se puede utilizar un solotransformador trifsico o un conjunto de tres transformadores monofsicos.

Tablero de control:Es el componente desde el que se gobierna la operacin del aparejo de produccin en

el fondo del pozo. Dependiendo de la calidad de control que se desea tener, se seleccionanlos dispositivos que sean necesarios para integrarlos al tablero. Este puede ser sumamentesencillo y contener nicamente un botn de arranque y un fusible de proteccin por sobrecarga; o bien puede contener fusibles de desconexin por sobrecarga y baja carga,mecanismos de relojera para restablecimiento automtico y operacin intermitente,protectores de represionamiento de lneas, lucesindicadoresde la causa deparo,ampermetro, y otros dispositivos para control remoto, los tipos de tablero existentes sonelectromecnicos o bien totalmente transistorizados y compactos.

Variador de Frecuencia:Permite arrancar los motores a bajas velocidades, reduciendo los esfuerzos en el eje

de la bomba, protege el equipo de variaciones elctricas.
http://www.monografias.com/trabajos15/valoracion/valoracion.shtml#TEORICAhttp://www.monografias.com/trabajos15/valoracion/valoracion.shtml#TEORICAhttp://www.monografias.com/trabajos15/valoracion/valoracion.shtml#TEORICAhttp://www.monografias.com/trabajos28/causas-paro-y-degeneracion-trabajo/causas-paro-y-degeneracion-trabajo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos28/causas-paro-y-degeneracion-trabajo/causas-paro-y-degeneracion-trabajo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos28/causas-paro-y-degeneracion-trabajo/causas-paro-y-degeneracion-trabajo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos28/causas-paro-y-degeneracion-trabajo/causas-paro-y-degeneracion-trabajo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/valoracion/valoracion.shtml#TEORICA


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Caja de venteo:Est ubicada entre el cabezal del pozo y el tablero de control, conecta el cable de

energa del equipo de superficie con el cable de conexin del motor, adems permiteventear a laatmsfera el gas que fluye a travs del cable, impidiendo que llegue al tablero

de control.

Se instala por razones deseguridadentre el cabezal del pozo y el tablero de control,debido a que el gas puede viajar a lo largo del cable superficial y alcanzar la instalacinelctrica en el tablero. En la caja de viento o de unin, los conductores del cable quedanexpuestos a la atmsfera evitando esa posibilidad.

Cabezal de descarga:El cabezal del pozo debe ser equipado con un cabezal en el tubing tipo hidratante

oempaquecerrado.Los cabezales de superficie pueden ser de varios tipos diferentes, de los cuales, los

ms comnmente utilizados son:

Tipo Hrcules, para baja presinTipo Roscado, para alta presin

Accesorios:

Con el propsito de asegurar una mejor operacin del equipo es necesario contar conalgunos accesorios.

Vlvula de contra presinSe coloca de una a tres lingadas de tubera por arriba de la bomba. Esta vlvula

permite el flujo en sentido ascendente, de manera que cuando el motor deja de trabajar,impide el regreso de la columna de fluidos y evita el giro de la flecha de la bomba ensentido contrario, lo cual la daara.

Vlvula de drenajeAl utilizar vlvula de retencin debe utilizarse una vlvula de drenaje una junta por

encima de est, como factor de seguridad para cuando se requiera circular el pozo delanular a la tubera de produccin.
http://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/seguinfo/seguinfo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/seguinfo/seguinfo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/seguinfo/seguinfo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/empaq/empaq.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/empaq/empaq.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/empaq/empaq.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/empaq/empaq.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/seguinfo/seguinfo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/atm/atm.shtml


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Se coloca de una a tres lingadas por arriba de la vlvula de contra presin. Su funcines establecer comunicacin entre el espacio anular y la tubera de produccin, con elpropsito de que sta se vace cuando se extrae el aparejo del pozo. Para operarla, se dejacaer una barra deacerodesde la superficie por la tubera de produccin; la barra rompe unperno y deja abierto un orificio de comunicacin con el espacio anular.

Controlador de velocidad variableEste dispositivo puede ser considerado como equipo accesorio u opcional,

nicamente bajo ciertas circunstancias que impone el mismo pozo. Eventualmente lainformacin disponible para efectuar un diseo no es del todo confiable y comoconsecuencia se obtiene una instalacin que no opera adecuadamente; anteriormente laalternativa sera redisear e instalar un nuevo aparejo, debido a que el sistema de bombeoelctrico trabaja a velocidad constante para un mismo ciclaje.

En otros casos, algunos pozos son dinmicos en cunto a parmetros de presin defondo, produccin, relacin gas-aceite y otros para los cuales no es recomendable laoperacin de un aparejo con velocidad constante. Lo anteriormente expuesto limita laaplicacin del sistema a pozos estables donde el nmero de etapas de la bomba, susdimensiones y velocidad podran ser constantes.

El controlador de velocidad variable permite alterar la frecuencia del voltaje quealimenta al motor y por lo tanto modificar su velocidad. El rango de ajuste de la frecuenciaes de 30 a 90 Hz, lo que implica su amplio rango de velocidades y por lo tantodegastosque es posible manejar. Una alta frecuencia incrementa la velocidad y el gasto;

una baja frecuencia, los disminuye.

CentralizadoresComo su nombre lo indica, se utilizan para centrar el motor, la bomba y el cable

durante la instalacin. Se utilizan en pozos ligeramente desviados, para mantener el motorcentrado y as permitir un enfriamiento adecuado. Tambin evitan que el cable se dae porroce con el revestidor, a medida que es bajado en el pozo.

Bandas de CableTambin se denominan flejes, se utilizan para fijar el cable de potencia a la tubera de

produccin durante la instalacin, y el cable de extensin del motor al equipo. Las bandasse fabrican de tres materiales distintos:

o Bandas de acero negro, se utilizan en pozos donde no exista corrosin.
http://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fahttp://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fahttp://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fahttp://www.monografias.com/trabajos10/rega/rega.shtml#gahttp://www.monografias.com/trabajos10/rega/rega.shtml#gahttp://www.monografias.com/trabajos10/rega/rega.shtml#gahttp://www.monografias.com/trabajos10/rega/rega.shtml#gahttp://www.monografias.com/trabajos10/hidra/hidra.shtml#fa


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o Bandas de acero inoxidable, se usan en pozos moderadamente corrosivos.o Bandas de monel, se usan en ambientes corrosivos.Otros accesorios pueden ser los sensores de presin y de temperatura de fondo, cajas

protectores paratransportedel equipo, etc.

La integracin de todos los componentes descritos es indispensable, ya que cada unoejecuta una funcin esencial en el sistema, para obtener en la superficie el gasto de lquidodeseado, manteniendo la presin necesaria en la boca del pozo.

Equipos de Subsuelo

Son aquellas piezas o componentes que operan instalados en el subsuelo. Lascompaas de bombeo Electrosumergible se especializan en la fabricacin de estos equipos,mientras que los componentes de los otros dosgruposson considerados miscelneos.

El conjunto de equipos de subsuelo se encuentra constituido por la bomba centrifuga,la seccin de entrada estndar o el separador de gas, la seccin de sello o protector, elmotor elctrico.

Sensor de FondoEl sensor de presin es un equipo que se coloca acoplado en la parte final del motor.

Est constituido porcircuitosque permitan enviar seales a superficie registradas medianteun instrumento instalado en controlador, convirtiendo estas, en seales de presin a la

profundidad de operacin de la bomba.

Cuando se utiliza un variador de frecuencia, la informacin del sensor puede seralimentada a un controlador, para mantener una presin de fondo determinada, medianteelcambiode la velocidad de la bomba.

Este sistema est compuesto por una unidad delecturade superficie, un dispositivosensor de presin y/o un instrumento sensor de temperatura colocado en la tubera deproduccin. El sensor de fondo est conectado a la unidad de lectura de superficie, a travsde los bobinados del motor y el cable de potencia.

El sensor puederegistrarla presin de la parte interna de la tubera de produccin, ola presin de entrada a la bomba, llamada presin fluyente en el punto de ubicacin de labomba.

El sensor de presin es activado por el nivel del fluido y/o la presin de gas en elpozo. Se calibra automticamente cuando se dan cambios de temperatura, a intervalos
http://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml#circuitohttp://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml#circuitohttp://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml#circuitohttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/textos-escrit/textos-escrit.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/textos-escrit/textos-escrit.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/textos-escrit/textos-escrit.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos63/bombeo-electrosumergible/bombeo-electrosumergible2.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos63/bombeo-electrosumergible/bombeo-electrosumergible2.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos63/bombeo-electrosumergible/bombeo-electrosumergible2.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos63/bombeo-electrosumergible/bombeo-electrosumergible2.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/textos-escrit/textos-escrit.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml#circuitohttp://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/transporte/transporte.shtml


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especficos. Durante este tiempo las lecturas de presin y temperatura permaneceninalterables en pantallas, permitiendo la realizacin deregistrosmanuales.

Motor elctricoEs la fuente de potencia que genera elmovimientoa la bomba para mantener laproduccin de fluidos. Se recomienda colocarlo por encima de las perforaciones.

El motor elctrico colocado en la parte inferior de aparejo, recibe la energa desde unafuente superficial, a travs de un cable; su diseo compacto es especial, ya que permiteintroducirlo en la tubera de revestimiento existente en el pozo y satisfacer requerimientosde potencial grandes, tambin soporta una alta torsin momentnea durante el arranquehasta que alcanza la velocidad de operacin, que es aproximadamente constante para unamisma frecuencia, por ejemplo: 3500 revoluciones por minuto (rpm) a 60 ciclos porsegundo (Hz). Normalmente, consiste de una carcasa de acero al bajo carbn, con lminas

de acero y bronce fijas en suinterioralineadas con las secciones del rotor y del cojineterespectivamente.

ProtectorEste componente se localiza entre el motor y la bomba: est diseado principalmente

para igualar la presin del fluido del motor y la presin externa del fluido del pozo a laprofundidad de colocacin del aparejo.

Lasfuncionesbsicas de este equipo son:

Permitir la igualacin de presin entre el motor y el anular.Absorber la carga axial desarrollada por la bomba a travs del cojinete de empuje,

impidiendo que estas se reflejen en el motor elctrico.

Prevenir la entrada de fluido del pozo hacia el motor.Proveer al motor de un depsito de aceite para compensar la expansin y

contraccin del fluido lubricante, durante los arranques y paradas del equipo elctrico.

Transmitir el torque desarrollado por el motor hacia la bomba, a travs delacoplamiento de los ejes.

Existen dos tipos de protectores: el convencional y el de tres cmaras aislantes. Eldiseo mecnico y principio de operacin de los protectores difiere de un fabricante a otro.

La diferencia principal est en la forma como el aceite lubricante del motor es aisladodel fluido del pozo. El protector convencional, protege contra la entrada de fluido alrededor
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de la flecha. El contacto directo entre el fluido del pozo y del motor ha sido considerado elnico medio de igualar presiones en el sistema de sellado. Se ha determinado que elmejoramiento real del funcionamiento del motor sumergible puede lograrse si el aceite delmotor se asla completamente de los fluidos del pozo evitando cualquier contaminacin.Este enfoque llev aldesarrollode la seccin sellante tipo "D" en el cual se asla el aceite

del motor del fluido del pozo por medio de un lquido inerte bloqueante.

El protector de tres cmaras, constituye realmente tres sistemas de sellos en uno.Cada cmara consiste de un sello mecnico y de un recipiente de expansin-contraccin.Aunque dos de los tres sellos mecnicos fallen por alguna razn, el motor sumergible quedaprotegido.

Seccin Succin:El siguiente componente a considerar es la succin o intake. Esta es la puerta de

acceso de los fluidos del pozo hacia la bomba, para que esta pueda desplazarlos hasta lasuperficie.

Existen dos tipos bsicos de succiones o intakes de bombas:

Las succiones estndarLos separadores de GasLas succiones estndar solamente cumplen con las funciones de permitir el ingreso de

los fluidos del pozo a la bomba y transmitir el movimiento del eje en el extremo del sello al

eje de la bomba.

Separador de Gas:Los separadores de gas, adems de permitir el ingreso de fluidos al interior de la

bomba, tiene la finalidad de eliminar la mayor cantidad del gas en solucin contenido enestos fluidos. Su uso es opcional y se emplea cuando se prev alta RGP.

El separador de gas es un componente opcional del aparejo construido integralmentecon la bomba, normalmente se coloca entre sta y el protector. Sirve como succin o

entrada de fluidos a la bomba y desva el gas libre de la succin hacia el espacio anular. Eluso del separador de gas permite una operacin de bombeo ms eficiente en pozosgasificados, ya que reduce los efectos de disminucin de capacidad de carga en las curvasde comportamiento, evita la cavitacin a altos gastos, y evita las fluctuaciones cclicas decarga en el motor producidas por la severa interferencia de gas.
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Existen dos tipos de separadores: Convencional, y Centrfugo., donde su operacinconsiste en invertir el sentido del flujo del lquido, lo que permite que el gas libre continesu trayectoria ascendente hacia el espacio anular. Su aplicacin es recomendable en pozosdonde a la profundidad de colocacin del aparejo, las cantidades de gas libre no son muygrandes. El separador centrfugo, que trabaja en la siguiente forma: en sus orificios de

entrada, recibe la mezcla de lquido y gas libre que pasa a travs de una etapa de succinneta positiva, la cual imprime fuerza centrfuga a los fluidos; por diferencia de densidadesel lquido va hacia las paredes internas del separador y el gas permanece en el centro.

Bomba Centrfuga SumergibleEs de tipo centrifugo-multicapas, cada etapa consiste en un impulsor rotativo y un

difusor fijo. El nmero de etapas determina la capacidad de levantamiento y la potenciarequerida para ello.

El movimiento rotativo del impulsor imparte un movimiento tangencial al fluido quepasa a travs de la bomba, creando la fuerza centrifuga que impulsa al fluido en formaradial, es decir, el fluido viaja a travs del impulsor en la resultante del movimiento radial ytangencial, generando al fluido verdadera direccin y sentido de movimiento.

Su funcin bsica es imprimir a los fluidos del pozo, el incremento de presinnecesario para hacer llegar a la superficie, el gasto requerido con presin suficiente en lacabeza del pozo.

Cables:La unin elctrica entre los equipos descritos, instalados en el subsuelo, y los equipos

de control en superficie son loscables.

Existen varios tipos decablesen una instalacin de bombeo electrosumergible:

Extensin de Cable Plano.Cable de Potencia.Conectores de Superficie.La extensin de cable plano, es una cola de cable de caractersticas especiales que en

uno de sus extremos posee un conector especial para acoplarlo al motor. En el otro extremoeste se empalma al cable de potencia.

La diferencia entre ambos es que este posee las mismas propiedades mecnicas yelctricas que loscablesde potencia pero son de un tamao inferior.
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Ventajas

Los costos de levantamiento para grandes volmenes son bajos.Es usado en pozos verticales y desviados.Pueden manejar tasas de produccin alrededor de 20090000 BPD.Este tipo de instalaciones no impacta fuertemente en las zonas urbanasBajo mantenimiento.Se facilita el monitoreo de presiones y temperaturas de fondo del hoyo, a travs

del uso de sensores.

Puede ser manejado en pozos con grandes cortes de agua y baja relacin gas-lquido. Alta resistencia en ambientes corrosivos dentro del hoy.

Desventajas

Es imprescindible la corriente elctrica, se requiere de altos voltajes.Loscablesse deterioran al estar expuestos a altas temperaturas.

Loscablesdificultan el corrido de la tubera de produccin.No es recomendable usar cuando hay alta produccin de slidos.Las bombas estn afectadas por: temperatura de fondo y produccin de arena.No es funcional a altas profundidades debido al costo del cable, a posibles

problemas operacionales y a los requerimientos de alta potencia de superficie.

Con la presencia de gas libre en la bomba, no puede funcionar ya que impide ellevantamiento.

Factores ms relevantes que afectan a este tipo de instalaciones

Configuracin del equipo de subsuelo: tanto el dimetro del revestidor como el dela tubera limitan el tamao de la bomba.

Tipo de fluido del pozo y sus caractersticas: es una consideracin imprescindible,puesto quela alta viscosidad del fluido es un factor limitante, y en algunos casos, en
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reservorios no consolidados, los fluidos producidos son acompaados por granos de arena yen otros, se forman incrustaciones al ingresar a la instalacin, daando de este modo suspartes.

Tipo de completacin: generalmente este tipo de instalaciones es diseado enfuncin de pozos verticales. Las condiciones mecnicas del pozo pueden ser otro factorlimitante por lo que es necesario conocer las caractersticas de la completacin.

Viscosidad de los fluidos: la viscosidad afecta a este tipo de bombas, bajando lacapacidad de levantamiento, reduciendo la eficiencia y aumentando el consumo d energadel motor.

Temperatura: este sistema presenta limitaciones para operar a temperaturasmayores a 350F.

Corte de agua: al igual que la mayora de los sistemas de levantamiento artificial,ste se ha diseado para fluidos incompresibles, y como sabemos el petrleo s es

compresible, ms aun cuando est acompaado de gas.

PARMETROS DEL BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE:

- Temperatura: limitado por > 350f para motores y cables especiales. - Presencia de gas: saturacin de gas libre < 10% - Presencia de arena: < 200 ppm (preferiblemente 0) - Viscosidad:limite cercano a los 200 cps. - Profundidad: 6000 - 8000 pies - Tipo de completacin: Tanto en pozos verticales, como desviados. - Volumen de fluido: hasta 4000 BPD.

Bombeo de Cavidades Progresivas

El Bombeo por Cavidad Progresiva proporciona un mtodo de levantamientoartificial que se puede utilizar en la produccin de fluidos muy viscosos y posee pocaspartes mviles por lo que su mantenimiento es relativamente sencillo.

Un sistema BCP consta bsicamente de un cabezal de accionamiento en superficie y

una bomba de fondo compuesta de un rotor de acero, en forma helicoidal de paso simple yseccin circular, que gira dentro de un estator de elastmero vulcanizado.

La operacin de la bomba es sencilla; a medida que el rotor gira excntricamentedentro del estator, se van formando cavidades selladas entre las superficies de ambos, paramover el fluido desde la succin de la bomba hasta su descarga.
http://www.monografias.com/trabajos13/visco/visco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/visco/visco.shtml


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El estator va en el fondo del pozo enroscado a la tubera de produccin con unempaque no sellante en su parte superior. El dimetro de este empaque debe ser losuficientemente grande como para permitir el paso de fluidos a la descarga de la bomba sinpresentar restriccin de ningn tipo, y lo suficientemente pequeo como para no permitir elpaso libre de los acoples de la extensin del rotor.

El rotor va roscado en las varillas por medio del Niple espaciador o intermedio, lasvarillas son las que proporcionan el movimiento desde la superficie hasta la cabeza delrotor. La geometra del conjunto es tal, que forma una serie de cavidades idnticas yseparadas entre s. Cuando el rotor gira en el interior del estator estas cavidades sedesplazan axialmente desde el fondo del estator hasta la descarga generando de esta manerael bombeo por cavidades progresivas. Debido a que las cavidades estn hidrulicamenteselladas entre s, el tipo de bombeo es de desplazamiento positivo.

La instalacin de superficie est compuesta por un cabezal de rotacin, que est

conformado, por el sistema de trasmisin y el sistema de frenado. Estos sistemasproporcionan la potencia necesaria para poner en funcionamiento al a bomba de cavidadesprogresivas.

Otro elemento importante en este tipo de instalaciones es el sistema de anclaje, quedebe impedir el movimiento rotativo del equipo ya que, de lo contrario, no existir accinde bombeo. En vista de esto, debe conocerse la torsin mxima que puede soportar estemecanismo a fin de evitar daos innecesarios y mala operacin del sistema.

Equipos:

Equipos de subsuelo

Tubera De Produccin.Es una tubera de acero que comunica la bomba de subsuelo con el cabezal y la lnea

de flujo. En caso de haber instalado un ancla de torsin, la columna se arma con torsinptimo API, correspondiente a su dimetro. Si existiera arena, an con ancla de torsin, sedebe ajustar con la torsin mxima API, de este modo en caso de quedar el ancla atrapada,existen ms posibilidades de librarla, lo que se realiza girando la columna hacia la

izquierda. Si no hay ancla de torsin, se debe ajustar tambin con el mximo API, paraprevenir el desenrosque de la tubera de produccin.

El EstatorEl Estator es un cilindro de acero (o Tubo) revestido internamente con un Elastmero

sinttico (polmero de alto peso molecular) moldeado en forma de dos hlices adheridofuertemente a dicho cilindro mediante un proceso y especial.


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El Estator se baja al pozo con la tubera de produccin (bombas tipo Tubular o deTubera) o con la sarta de cabillas (bombas tipo Insertables).

Un Estator se obtiene por inyeccin de un Elastmero a alta temperatura y a altapresin entre la camisa de acero y un ncleo. Este ncleo, negativo del perfil interno del

Estator, es similar a un Rotor de dos lbulos. Antes de la inyeccin del Elastmero, serecubre con un adhesivo la superficie interna de la camisa de acero (tubo). Luego delvulcanizado el Elastmero, se enfra y se contrae, lo que permite extraer el ncleo. Lamagnitud de la contraccin depende del tipo de Elastmero. Los Estatores fabricados con elmismo Elastmero y el mismo ncleo, son todos idnticos.

El ElastmeroEl elastmero constituye el elemento ms delicado de la Bomba de Cavidades

Progresivas y de su adecuada seleccin depende en una gran medida el xito o fracaso de

esta aplicacin.

El elastmero reviste internamente al Estator y en si es un Polmero de alto pesomolecular con la propiedad de deformarse y recuperarse elsticamente, esta propiedad seconoce como resiliencia o memoria, y es la que hace posible que se produzca lainterferencia entre el Rotor y el Estator la cual determina la hermeticidad entre cavidadescontiguas y en consecuencia la eficiencia de la bomba (bombeo).

Los Elastmeros deben presentar resistencia qumica para manejar los fluidosproducidos y excelentes propiedades mecnicas para resistir los esfuerzos y la abrasin.

Los Elastmeros ms utilizados en la aplicacin BCP, poseen base Nitrlica(convencionales), Hidrogenacin Cataltica (Elastmeros Hidrogenados) oFluoelastmeros.

Caractersticas deseables en los Elastmeros

Buena resistencia qumica a los fluidos a transportar.Buena resistencia trmica.Capacidad de recuperacin elstica.Adecuadas propiedades mecnicas, especialmente resistencia a la fatiga.

Propiedades mecnicas mnimas requeridas

Hinchamiento: del 3 al 7% (mximo).Dureza Shore A: 55 a 78 puntos.


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Resistencia Tensl: Mayor a 55 MpascalElongacin a la ruptura: Mayor al 500%Resistencia a la fatiga: Mayor a 55.000 ciclosResistencia al corte: Mayor a 4 Kgrs/mm.El Hinchamiento origina una excesiva interferencia y como consecuencia, un torque

excesivo en las cabillas y calentamiento (y posible destruccin) del Elastmero. Se debedestacar que un hinchamiento del 3 al 5 % puede ser manejado con rotores de menordimetro y que algunos fabricantes inclusive garantizan algunos de sus materiales parahinchamientos mayores, no obstante se debe tener presente que estos elastmeros pudieranser utilizados siempre y cuando las propiedades mecnicas de los mismos no se veanafectadas ms all de los lmites permisibles.

El Endurecimiento afecta negativamente a la resiliencia y como consecuencia laeficiencia de la bomba. El Reblandecimiento deteriora la hermeticidad entre las cavidades ypor ende la eficiencia de la bomba. Cada Fabricante posee sus propios desarrollos y por logeneral utilizan nomenclaturas propias, no obstante, las bases son Nitrlos, basesHidrogenadas o Fluoelastmeros. Esta diversidad permite manejar la mayor parte de lascondiciones encontradas en los pozos de petrleo y agua.

El RotorEl rotor est fabricado con acero de alta resistencia mecanizado con precisin y

recubierto con una capa de material altamente resistente a la abrasin. Se conecta a la sartade cabillas (bombas tipo Tubular) las cuales le transmiten el movimiento de rotacin desdela superficie (accionamiento o impulsor). Un Rotor se fabrica a partir de una barracilndrica de acero en un torno especial. Luego de ser mecanizado se recubre con una capade un material duro. Generalmente se trata de un recubrimiento con un proceso electroqumico de cromado. Mientras que los Estatores de un mismo modelo de bomba, fabricadoscon el mismo Elastmero, son todos idnticos, los rotores se mecanizan con variosdimetros y se recubren de varios espesores de cromado. Las variaciones de estos dosparmetros dimetro y espesor, son los que permiten un ajuste fino de la interferencia.

El Niple de Paro.El Niple de Paro es un tubo de pequea longitud (corto) el cual se instala bajo el

Estator (bombas tubulares) y cuya funciones principales son:

Servir de punto tope al rotor cuando se realiza el Espaciamiento del mismo.


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Brindar un espacio libre al rotor de manera de permitir la libre elongacin de lasarta de cabillas durante la operacin del sistema.

Impedir que el rotor y/o las cabillas lleguen al fondo del pozo en caso deproducirse rotura o desconexin de estas ltimas.

Servir de punto de conexin para accesorios tales como Anclas de Gas o Anti-torque, Filtros de Arena, etc.

Figura N 8: Estructura de los componentes de subsuelo de la BCP

Otros equipos de subsuelo

Adicionalmente a los equipos mencionados, se cuenta con otros aditamentos algunosde los cuales son de uso obligatorio bajo ciertas condiciones. Entre estos equipos seencuentran:

Niple de Maniobra.Su utilizacin es obligatoria. El movimiento excntrico de la cabeza del rotor junto

con el acople de unin a la primera cabilla, describe un circulo de dimetro mayor que su

propio dimetro. El dimetro que permitira este movimiento es de D+2E, donde:

D es el mayor de los dos dimetros, el de la cabeza del rotor o el dimetroexterno del acople.

E es la excentricidad de la bomba (dato suministrado por el fabricante odistribuidor).


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Empacadura.Es un equipo que se activa mecnica o hidrulicamente y que una vez instalada cierra

u obtura completamente el espacio anular entre la tubera de produccin y el revestidor.Este equipo se utiliza en Completaciones donde la produccin se lleve hasta la superficie

por el espacio anular. No se recomienda su utilizacin en pozos con alto contenido de gaslibre a nivel de la bomba y cuya completacin considere el manejo de los fluidos por latubera de produccin.

Ancla de Tubera.Es un dispositivo que fija la tubera de produccin al revestidor, limitando el

movimiento axial y rotativo de la sarta. A diferencia de una empacadura, no realiza un selloen el espacio anular, permitiendo el libre paso de fluidos a travs del anclaje mecnico.

Ancla de Torque

Al girar la sarta de cabillas hacia la derecha (vista desde arriba) la friccin entre elrotor y el estator hace que la tubera tambin tienda a girar hacia la derecha, en el sentido desu desenrosque.

Este efecto puede originar la desconexin de la tubera, la utilizacin de un ancla detorque evita este riesgo. Este equipo se conecta debajo del niple de paro, se fija al revestidorpor medio de cuas verticales. Al arrancar la bomba el torque generado hace que las cuasse aferren al revestidor impidiendo el giro del Estator

Anclas de Gas.La eficiencia volumtrica de las BCP, al igual que la de otros tipos de bombas, es

afectada de manera significativa por la presencia de gas libre en su interior. Anclas de gases el nombre que comnmente se emplea para referirse a los separadores estticos gas-lquido de fondo de pozo, generalmente la separacin gas lquido ocurre fuera del ancladesvindose el gas al espacio anular entre el revestidor y la tubera de produccin y ellquido es enviado a la bomba, sin embargo, las anclas de gas no son 100% eficientes por loque una porcin del mismo es arrastrado a su interior y de all a la bomba, adicionalmente

dentro del ancla del ancla, por los diferenciales de presin que all se originan, ocurrenseparaciones adicionales de gas el cual tambin es conducido a la bomba; algunos diseosconsideran el desalojo de este gas al espacio anular revestidor-eductor

Centralizadores de Cabillas.Los centralizadores de cabillas se suelen colocar slo en aquellos pozos con

desviaciones o inclinaciones muy pronunciadas. Hasta ahora no existe un acuerdo validado


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respecto a los criterios para la ubicacin de estos dispositivos, sin embargo el programa delC-FER ofrece una rutina para estimar la colocacin ms adecuada de los mismos en la sartade cabillas.

Niples de Drenaje.Generalmente se utiliza un niple de drenaje para desalojar el crudo de la tubera de

produccin en aquellos casos cuando no es posible sacar el rotor de la bomba, por ejemplocuando falla la sarta de cabillas y no se puede pescar la misma. Es importante no tener

crudo en la tubera al momento de sacar la sarta, ya que de otra manera se corre el riesgo deoriginar derrames de crudo indeseados en la superficie contaminando as el medioambiente. La mayora de los niples de drenaje se activan aplicando presin interna a latubera de produccin. En el caso de crudos extrapesados, se ha subestimado, en algunoscasos, la presin de descarga de la bomba, originando que el sistema de drenaje se activedurante la operacin, con lo cual es necesario recuperar la tubera.

Niples X.Con el fin de detectar agujeros o uniones defectuosas en la sarta de tubera, se

acostumbra realizar una prueba de presin durante la operacin de bajada de la misma. Pararealizar esta prueba se puede instalar un niple de asiento X, sobre el estator de la bomba, enel cual se asienta una vlvula fija con pescante, la cual es fcil de recuperar luego de laprueba. Si el pozo presenta problemas de corrosin y la tubera es re-utilizada, esrecomendable asentar la vlvula en el niple X e ir probando a medida que se bajan lostubulares, por ejemplo, cada 10 tubos; de esa manera es ms fcil detectar y corregir la

existencia de algn tubo defectuoso.

Sarta De Varillas.Es un conjunto de varillas unidas entre s por medio de cuplas formando la

mencionada sarta, se introduce en el pozo y de esta forma se hace parte integral del sistemade bombeo de cavidad progresiva. La sarta est situada desde la bomba hasta la superficie.Los dimetros mximos utilizados estn limitados por el dimetro interior de la tubera deproduccin, utilizndose dimetros reducidos y en consecuencia cuplas reducidas, demanera, de no raspar con el Tubing.

Equipos de superficie:

Los accionamientos de superficie para los sistemas de bombeo por cavidadesprogresivas han evolucionado desde pequeas unidades de velocidad fija hasta sofisticadossistemas protegidos mecnica y elctricamente y con capacidades de supervisin y control adistancia.


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Las unidades de velocidad fija se caracterizan por ser necesario el cambio de poleas ycorreas para variar la velocidad obteniendo cambios discretos en esta variable con losinconvenientes de contar con un nmero limitado de combinaciones, no obtener lasrevoluciones exactas requeridas segn el diseo y adems requerir de inventarios de

poleas, correas y dems accesorios.

En este tipo de sistemas, la relacin de transmisin total viene dada por la relacin detransmisin de la caja reductora en s, multiplicada por la relacin de transmisin delconjunto correa poleas que acopla el motor a la caja. En este caso la velocidad se varacambiando la polea del motor, y de este modo la relacin de transmisin.

La ventaja de este equipo consiste en que al utilizar poleas / correas dentadas seelimina el deslizamiento y son equipos integrados. Las desventajas radican bsicamente enque la operacin de cambio de velocidad del sistema es ms lenta y requiere un trabajoprevio de preparacin de la pieza (polea); tambin es necesario parar la marcha del equipo

para realizar la operacin y no se obtienen las velocidades exactas de diseo (a menos quese instalen en conjunto con un variador de frecuencia). El hecho de que la operacin decambio de velocidad requiera el cambio de piezas impidi en el pasado la automatizacinde este equipo.

La mayor experiencia estos equipos se cuenta en el Oriente del pas.

Motovariadores Mecnicos.En este sistema el acople entre motor y caja reductora no es directo; en este caso se

realiza a travs de un conjunto variador de velocidad formado por correas y poleas dedimetro variable, el cual cumple con la funcin de permitir el cambio de velocidad derotacin sin requerir la parada del equipo ni el cambio de componentes. Esta operacin serealiza girando el volante que gobierna la polea motriz, al mover el volante se vara eldimetro de la polea separando los discos cnicos que la componen cambiando de estaforma la relacin de transmisin.

Los equipos donde se instalan los motovariadores tienen la posibilidad de serajustados en un rango de velocidades desde 50 R.P.M. hasta 400 R.P.M.

Motorreductores.

Generalmente en la prctica el rango de operacin de las BCP es de 40 a 350 R.P.M.Al girar los motores elctricos a una velocidad nominal y fija de aproximadamente 1800R.P.M. (motores de 4 polos), es necesario contar con una caja reductora de una relacin detransmisin adecuada para llevar la velocidad angular del motor a velocidades ms cercanasa la requerida por la bomba, adems de ser el elemento que suministrar el torque exigidopor el sistema.


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En cuanto al cambio de velocidad de operacin de la bomba (R.P.M.), laoptimizacin de la produccin y la declinacin en la vida productiva de un pozo, hacen quese requiera de ajustes de esta variable; por lo tanto, y al ofrecer el motorreductor unavelocidad constante, es necesario contar con un sistema que permita variar las R.P.M. de labomba, para realizar esta tarea se utilizan los variadores de frecuencia.

Variadores de Frecuencia.Estos equipos son utilizados en conjunto con los motorreductores y con los equipos

de polea-correa en los cuales la velocidad es constante (a menos que se cambie la cajareductora o la relacin de poleas) para brindar la flexibilidad del cambio de velocidad enmuy breve tiempo y sin recurrir a modificaciones mecnicas en los equipos.

El Variador de frecuencia rectifica la corriente alterna requerida por el motor y lamodula electrnicamente produciendo una seal de salida con frecuencia y voltaje

diferente. Al variar la frecuencia, varia la velocidad de rotacin ya que ambas sonproporcionales, finalmente al variar la velocidad de operacin, vara la produccin.

Equipos integrados de polea y correaEstos equipos son utilizados principalmente en el Oriente del pas el fabricante ofrece

principalmente cuatro modelos, de equipos de impulsin de poleas y correas para los pozosinstalados con BCP, estos son accionados por motores elctricos, a gas, o por sistemashidrulicos. Estos cabezales tienen capacidades desde 5,6 hasta 18 Toneladas de carga axialy desde 40 hasta 300 Hp de potencia.

Rodamientos del cabezalLos dos rodamientos inferiores, el axial y el radial, estn ubicados en el crter del

cabezal en un bao de aceite lubricante.

La vida til (L10) de los rodamientos es el tiempo esperado para que exista un 10%de probabilidad de falla del rodamiento. Por lo tanto, se trata de una nocin estadstica.

Freno de retroceso.En la zona inferior del crter, y externa a l, se encuentra montada una bomba

hidrulica accionada por el eje de impulsin a travs de engranajes. Cuando el cabezal estoperativo esta bomba provee el aceite necesario para la lubricacin del rodamiento radialsuperior. En una situacin de giro inverso (debido a un corte de energa elctrica, porejemplo) la misma provee la presin requerida para accionar el freno de retroceso.

Prensa-estopas.


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Finalmente, el cabezal cuenta con una caja de prensa-estopas cuya funcin es la deaislar el cabezal de los fluidos del pozo, en l gira la barra pulida. Contiene un juego desiete empaquetaduras mecnicas (cabulina) preformadas hechas de aramida, tefln ogrfito. Esta combinacin resistente a los fluidos abrasivos, optimiza la vida del sello. Unanillo de ajuste sobre las empaquetaduras cie estas a la barra pulida y por lo tanto se

utiliza para reducir las fugas por el prensa-estopas. Las posibles fugas son drenadas por unamanguera hasta un envase.

Figura N 9: Estructura de los componentes superficiales de la BCP

Ventajas

Los sistemas BCP tienen algunas caractersticas nicas que los hacen ventajosos conrespecto a otros mtodos de levantamiento artificial, una de sus cualidades ms importanteses su alta eficiencia total. Tpicamente se obtienen eficiencias entre 50 y 60 %. Otras

ventajas adicionales de los sistemas BCP son:

Produccin de fluidos altamente viscosos (2000-500000) centipoises.Simple instalacin y operacin.La inversin de capital es del orden del 50% al 25% del de las unidades

convencionales de bombeo, dependiendo del tamao, debido a la simplicidad y a laspequeas dimensiones del cabezal de accionamiento.

Los costos operativos son tambin mucho ms bajos. Se seala ahorros de energade hasta 60% al 75% comparado con unidades convencionales de bombeo eficiente. Elsistema de accionamiento es tambin eficiente a causa de que la varillas de bombeo nose levantan y bajan, solo giran.

Los costos de transporte son tambin mnimos, la unidad completa puede sertransportada con una camioneta.


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Opera eficientemente con arena debido a la resiliencia del material del estator y almecanismo de bombeo.

La presencia de gas no bloquea la bomba, pero el gas libre a la succin resta partede su capacidad, como sucede con cualquier bomba, causando una aparente ineficiencia.

Amplio rango de produccin para cada modelo, rangos de velocidadesrecomendados desde 25 hasta 500 RPM, lo que da una relacin de 20 a 1 en los caudalesobtenidos. Este rango se puede obtener sin cambio de equipo.

La ausencia de pulsaciones en la formacin cercana al pozo generar menorproduccin de arena de yacimientos no consolidados. La produccin de flujo constantehacen ms fcil la instrumentacin.

El bajo nivel de ruido y pequeo impacto visual la hace ideal para reas urbanas.Ausencia de partes reciprocantes evitando bloqueo o desgaste de las partes

mviles.

La simplicidad del equipo permite mejorar el bombeo de una gran variedad defluidos

Puede ser regulada la tasa de bombeo segn las exigencias del pozo, mediante lavariacin de la rotacin en el cabezal accionado, esto se efecta con simples cambios depolea o mediante un vareador de rotacin.

Bombea con ndices de presin interna inferior al de las bombas alternativas, loque significa menor flujo en la columna del pozo para alimentarla, pudiendo succionar auna presin atmosfrica.

Desventajas

Los sistemas BCP tambin tienen algunas desventajas en comparacin con los otrosmtodos. La ms significativa de estas limitaciones se refiere a las capacidades dedesplazamiento y levantamiento de la bomba, as como la compatibilidad de loselastmeros con ciertos fluidos producidos, especialmente con el contenido de

componentes aromticos. A continuacin se presentan varias de las desventajas de lossistemas BCP:

Resistencia a la temperatura de hasta 280F o 138C (mxima de 350F o 178C).Alta sensibilidad a los fluidos producidos (elastmeros pueden hincharse o

deteriorarse con el contacto de ciertos fluidos por perodos prolongados de tiempo).


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Tendencia del estator a dao considerable cuando la bomba trabaja en seco porperodos de tiempo relativamente cortos (que cuando se obstruye la succin de labomba, el equipo comienza a trabajar en seco).

Desgaste por contacto entre las varillas y la caera de produccin en pozosdireccionales y horizontales.

Requieren la remocin de la tubera de produccin para sustituir la bomba (ya seapor falla, por adecuacin o por cambio de sistema).

Aplicaciones

El sistema de Bombeo por Cavidades Progresivas debe ser la primera opcin aconsiderar en la explotacin de pozos productores de petrleo por su relativa baja inversininicial; bajos costos de transporte, instalacin, operacin y mantenimiento; bajo impacto

visual, muy bajos niveles de ruido y mnimos requerimientos de espacio fsico tanto en elpozo como en almacn. Las posibilidades de las bombas de ser utilizadas en pozos decrudos medianos y pesados; de bajas a medianas tasas de produccin; instalacionesrelativamente profundas; en la produccin de crudos arenosos, parafnico y muy viscosos;pozos verticales, inclinados, altamente desviados y horizontales y pozos con alto contenidode agua, las constituyen en una alternativa tcnicamente apropiada para la evaluacin delpotencial de pozos o como optimizacin y reduccin de costos.

Al sustituir grandes equipos de Bombeo Mecnico, se reduce el impacto ambiental(ruidos, derrames, etc.), gastos asociados a consumo energtico, optimizacin (cambios de

velocidad de operacin), diagnstico y optimizacin, adicionalmente, en pozos de crudosviscosos se eliminan los problemas de flotabilidad de cabillas (seno). De igual forma, comoalternativa a pozos de gas lift, permite liberar capacidad de compresin y gas (sobre todo enpozos con altas producciones de agua) y optimizar la utilizacin de este ltimo.


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