BM

1. Bombeo Mecánico
CRISTIAN DAVID RAMOS
Instituto Universitario Politécnico
Santiago Mariño
Escuela de Ingeniería de Petróleo

2. BOMBEOMECANICO
El bombeo mecánico es un procedimiento de succión y transferencia casi
continua del petróleo hasta la superficie, considerando que el yacimiento
posee una determinada presión, la cual es suficiente para que el petróleo
alcance un determinado nivel en el pozo. El método consiste en la instalación
de una bomba de subsuelo de acción reciprocante que es abastecida con
energía trasmitida a través de una sarta de cabillas; esta energía proviene a
su vez de un motor eléctrico o de combustión interna el cual moviliza la
unidad de superficie mediante un sistema de engranajes y correas. El
movimiento rotativo en la unidad de superficie se convierte en movimiento
reciprocante en el subsuelo.

3. Funcionamiento
La unidad de
superficie imparte
el movimiento de
sube y baja a
la sarta de
varillas de succión
que mueve el pistón
de la
bomba, colocada en
la sarta de
producción, a cierta
profundidad del
fondo del pozo.
Este método
consiste
fundamentalmente
en una bomba de
subsuelo de acción
reciprocante,
abastecida con
energía
suministrada a
través de una sarta
de varillas.
La energía proviene
de un motor
eléctrico o de
combustión interna,
la cual moviliza una
unidad de
superficie mediante
un sistema de
engranajes y
correas.
En la carrera
descendente de las
varillas, la válvula fija
se cierra y se abre la
válvula viajera para que
el petróleo pase de la
bomba a la tubería . En
la carrera ascendente,
la válvula viajera se
cierra para mover hacia
la superficie el petróleo
que está en la tubería y
la válvula fija permite
que entre petróleo a la
bomba. La repetición
continua del
movimiento ascendente
y descendente
(emboladas) mantiene
el flujo hacia la
superficie.

4. EQUIPOS DE SUPERFICIE DEL BM
La unidad de superficie de un equipo de bombeo mecánico tiene por objeto transmitir la energía
desde la superficie hasta la profundidad de asentamiento de la bomba de subsuelo con la finalidad
de elevar los fluidos desde el fondo hasta la superficie. Estas unidades pueden ser de tipo balancín
o hidráulicas. Los equipos que forman los equipos de superficie se explican a continuación:

5. EQUIPOS DE SUPERFICIE DEL BM
Unidad de Bombeo (Balancín). Es una máquina
integrada, cuyo objetivo es de convertir el movimiento
angular del eje de un motor o reciproco vertical, a una
velocidad apropiada con la finalidad de accionar la
sarta de cabillas y la bomba de subsuelo.
Manivela: Es la responsable de trasmitir el movimiento
de la caja de engranaje o transmisión a la biela del
balancín, que está unida a ellos por pínes se están
sujetas al eje de baja velocidad de la caja de
engranajes y cada una de ellas tienen un número igual
de orificios, los cuales representan una determinada
carrera del balancín, en ellos se colocan los pines de
sujeción de las bielas.

6. La unidad motriz es típicamente un motor eléctrico o a
gas. Su función es suministrar la potencia que el
sistema necesita. La unidad motriz afecta el consumo
de energía y las cargas de la caja de engranaje.
los hp del motor dependen de la profundidad, nivel
del fluido, velocidad de bombeo y balanceo de la
unidad.
El motor eléctrico y a gas son componentes de bajo
torque y altos rpm. La variación de velocidad de la
unidad motriz afecta la caja de engranaje, la carga de
las varillas y la velocidad de bombeo.
MOTOR

7. TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO
Unidad Convencional
Es el más antiguo y usado en la industria. Las unidades
convencionales basan su geometría en un sistema de
palanca CLASE I, es decir, con un punto de apoyo en
medio de la viga balancín. La rotación de la manivela
puede ser en ambas direcciones.

8. TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO
Unidad Mark II: Las unidades Mark II
basan su geometría tres ciertas
características, las cuales reducen el
torque y la carga con respecto a una
unidad convencional. Estas son: La
ubicación de la caja reductora, Un
punto de apoyo en el extremo de la
unidad y Una manivela desfasada.

9. TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO
Unidad Balanceada por Aire: La
utilización de aire comprimido en vez
de pesadas manivelas y contrapeso, el
sistema de aire ha sido tan simplificado
que las únicas partes de
funcionamiento continuo son el cilindro
y el pistón equilibrio. Como resultado el
tamaño de la unidad es
considerablemente más pequeño,
minimizando los costos de traslado y
montaje.

10. Tipos de Unidades de Bombeo

11. TIPOS DE MOTORES DE BOMBEO
MECÁNICO

12. DISEÑO DE BOMBEO MECÁNICO
Es un procedimiento analítico mediante cálculos,
gráficos y/o sistemas computarizados para determinar
el conjunto de elementos necesarios en el
levantamiento artificial de pozos accionados por
cabilla. La función de este procedimiento es
seleccionar adecuadamente los equipos que
conforman el sistema de bombeo mecánico a fin de
obtener una operación eficiente y segura con máximo
rendimiento al menor costo posible.

13. DISEÑO DE BOMBEO MECÁNICO
Paso 1: se debe seleccionar el tamaño de la bomba, el diámetro
óptimo del pistón, bajo condiciones normales. Esto va a
depender de la profundidad de asentamiento de la bomba y el
caudal de producción
Paso 2: La combinación de la velocidad de bombeo (N) y la
longitud de la carrera o embolada (S), se selecciona de acuerdo
a las especificaciones del pistón. Se asume una eficiencia
volumétrica del 80%.
Paso 3: Se debe considerar una sarta de cabillas (se debe
determinar el porcentaje de distribución si se usa más de dos
diámetros de cabilla) y el diámetro de pistón, se determina un
aproximado de la carga máxima para el sistema en estudio.
Paso 4: Chequear el valor de factor de impulso para la
combinación velocidad de bombeo (N) y longitud de carrera (S)
establecidos en el Paso 2

14. DISEÑO DE BOMBEO MECÁNICO
Paso 5: Cálculo de la carga máxima en la barra pulida. Para este propósito
será necesario obtener cierta data tabulada de acuerdo a los datos
establecidos en los pasos previos.
Paso 6: Cálculo de la carga mínima de operación (CM), el contrabalanceo
ideal y torque máximo.
Paso 7: Estimación de poder del motor eléctrico. Conocida la profundidad
de operación, °API del crudo y el caudal requerido de producción, se
obtiene una constante que es multiplicada por el caudal de producción
Paso 8: Cálculo de desplazamiento de la bomba. El valor obtenido de P
sería el valor de caudal de producción si la bomba trabaja al 100% de
eficiencia. El diseño de la bomba debe tener al menos el 80% de eficiencia.
En crudos pesados debe tener un máximo de 18 strokes/minutos (promedio
15° API).
Paso 9: Profundidad de asentamiento de la bomba (Método Shell,