1.
BOMBEO DE CAVIDADES
PROGRESIVAS
Docente: Ing. Miguel Pozo
Producción III
Alconz Cruz Aldo
Costas Bustillos Clever
Chumacero Guarachi Melany
Chicchi Llanos Marcial
Espada Nava Jhonny
Flores Pally Gonzalo Silvio
Gutierrez Quiroz Fabiola
Mariscal Cordero Erlin Ariel
1

2.
BOMBEO CAVIDADES PROGRESIVAS
 1. INTRODUCCION AL SISTEMA DE BCP
 2. PRINCIPIO FUNCIONAMIENTO DEL BCP
 3. DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS
 4. DISEÑO BASICO Y SELECION DE LOS EQUIPOS
 5. INSTALACION, OPERACIÓN E IDENTIFICACION
DE FALLAS
 6. APLICACIÓN PRACTICA
 7. ANALISIS ECONOMICO
 8. CONCLUSIONES
 9. BIBLIOGRAFIA

3.
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA DE BCP
Reseña Histórica.
La Bomba de Cavidades Progresivas (B.C.P.) fue
inventada en 1932 por un Ingeniero Aeronáutico Francés
llamado René Moineau, quién estableció la empresa
llamada PCM POMPES S.A. para la fabricación de la
misma.
La bomba PCP está constituida por dos piezas
longitudinales en forma de hélice, una que gira en
contacto permanente dentro de la otra que está fija,
formando un engranaje helicoidal:

4.
INTRODUCCIÓN AL SISTEMA DE BCP
El rotor metálico, es la pieza interna
conformada por una sola hélice.
El estator, la parte externa está constituida
por una camisa de acero revestida
internamente por un elastómero(goma),
moldeado en forma de hélice enfrentadas
entre si, cuyos pasos son el doble del paso de
la hélice del rotor.

5.
En 1979, algunos operadores de Canadá, de yacimientos con petróleos viscosos y alto
contenido de arena, comenzaron a experimentar con bombas de cavidades
progresivas.
Muy pronto, las fábricas comenzaron con importantes avances en términos de
capacidad, presión de trabajo y tipos de elastómeros.
Algunos de los avances logrados y que en la actualidad juegan un papel importante,
han extendido su rango de aplicación que incluyen:
- Producción de petróleos pesados y bitúmenes (< 18ºAPI) con cortes de arena
hasta un 50 %
- Producción de crudos medios (18-30 º API) con limitaciones en el % de SH2.
- Petróleos livianos (>30º API) con limitaciones en aromáticos.
Producción de pozos con altos % de agua y altas producciones brutas, asociadas a
proyectos avanzados de recuperación secundaria(por inyección de agua).

6.
En los últimos años las PCP han experimentado un
incremento gradual como un método de extracción
artificial común. Sin embargo las bombas de
cavidades progresiva están recién en su infancia si las
comparamos con los otro métodos de extracción
artificial como las bombas electro sumergibles o el
bombeo mecánico.

7.
APLICACIONES DE BOMBEO POR CAVIDADES PROGRESIVAS.
El sistema de Bombeo por Cavidades Progresivas debe ser la primera
opción a considerar en la explotación de pozos productores de petróleo
por su relativa baja inversión inicial; bajos costos de transporte,
instalación, operación y mantenimiento; bajo impacto visual, muy bajos
niveles de ruido y mínimos requerimientos de espacio físico tanto en el
pozo como en almacén.
Las posibilidades de las bombas de ser utilizadas en pozos de crudos
medianos y pesados; de bajas a medianas tasas de producción;
instalaciones relativamente profundas; en la producción de crudos
arenosos, parafínicos y muy viscosos; pozos verticales, inclinados,
altamente desviados y horizontales y pozos con alto contenido de agua, las
constituyen en una alternativa técnicamente apropiada para la evaluación
del potencial de pozos o como optimización y reducción de costos.
De igual forma, como alternativa a pozos de gas lift, permite liberar
capacidad de compresión y gas (sobre todo en pozos con altas
producciones de agua) y optimizar la utilización de este último.

8.
LIMITACIONES DEL BOMBEO POR CAVIDADES PROGRESIVA.
La aplicación de la tecnología del bombeo por cavidades
progresivas es relativamente reciente si se compara con los
métodos de producción convencionales (bombas mecánicas) y solo
la evaluación continua de las mismas en escenarios con diversidad
de exigencias permitirá madurarla técnica y tecnológicamente.
En cuanto a las limitaciones del método, es capítulos anteriores se
ha mencionado la imposibilidad de los elastómeros para bombear
fluidos con altos volúmenes de gas libre, ambientes de alta
temperatura, crudos aromáticos, profundidades importantes donde
la resistencia de las cabillas constituyan una limitación, cambios de
bomba sin recuperar la completación, manejo de altos caudales, etc.

9.
UTILIZACIÓN DEL BCP EN EL MUNDO
A continuación se muestran las estadísticas de las aplicaciones del
bombeo por cavidades progresivas para Venezuela e
internacionalmente. Nótese que se han alcanzado periodos de
operación superiores a los 8 años, aplicaciones en pozos horizontales
en las cuales la bomba se instaló en una sección a noventa grados con
respecto a la vertical, gravedades API de hasta 45°, profundidades
superiores a los 9000 pies y viscosidades de hasta 100.000 cps.

10.
País Variable Resultados Obtenidos Equipo / Material Observaciones
Venezuela Producción Total 525 MBls Bombas serie 5” Asociada a 150 bombas
instaladas
Canadá Mayor Tasa/pozo 5270 b/d Bomba Multilóbulo Pozos productores de
agua.
California, USA Mayor desviación Posición Horizontal Bomba 300TP1300 DogLeg de hasta 15 ° /
100 pies.
Texas, USA Crudo mas liviano Gravedad API de 45° Elastómero usado: 199 Temperatura 140° F
Canadá Mayor contenido de
arena
70 % en Volumen Elastómero usado: 194 Duración promedio de 6
a 9 meses.
Canadá Mayor contenido de H2S Hasta un 7 % de H2S Elastómero usado: 159 Temperatura 46 °C
Canadá Mayor vida útil 99 meses (mas de 8
años)
Bomba 240TP600 Elastómero 159
Ecuador Profundidad de la
bomba
Mayor de 9800 pies Bomba 180TP
3000
Canadá Crudo mas pesado Gravedad API de 8° Bomba 660TP2000 Viscosidad 100.000 cps.
Argentina Mayor Temperatura 260 °F / 127 °C Elastómero 159 Bomba 300TP1800
Texas Mayor contenido de
aromáticos
15% de aromáticos
solventes
Elastómero 204 Bomba 200TP1800
Wyoming Mayor contenido de CO2 30% de contenido de
CO2
Elastómero 159 Bomba 200TP1800

11.
PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO
El Estator y el Rotor no son concéntricos , un
motor transmite movimiento rotacional al rotor
que lo hace girar en si propio eje este
movimiento forman una serie de cavidades
idénticas y separadas entre si.
Cuando el rotor gira en el interior del estator
estas cavidades se desplazan axialmente desde
el fondo del Estator hasta la descarga creando
un efecto de succión
Las cavidades están hidráulicamente selladas y
el tipo de bombeo es de desplazamiento
positivo.

12.
D= Diámetro mayor del rotor
dr= Diámetro de la sección transversal del rotor
E= Excentricidad del rotor.
Ps= Paso del estator (Longitud de la cavidad = longitud de la etapa)
Pr = Paso del rotor

13.
Existen distintas geometrías en bombas PCP, y las mismas están relacionadas
directamente con el número de lóbulos del estator y rotor.
En las siguientes figuras se puede observar un ejemplo donde podremos definir algunas
partes importantes.

14.
La relación entre el número de lóbulos del rotor y el estator permite definir la siguiente
nomenclatura:
Nº de lóbulos del rotor 3
Nº de lóbulos del estator 4
Por lo tanto esta relación permite clasificar a las bombas PCP en dos grandes grupos:
• “Singlelobe” o single lobulares : Geometría 1:2
• “Multilobe” o Multilobulares : Geometría 2:3; 3:4; etc

15.
PRESIÓN EN LA BOMBA- DISTRIBUCIÓN Y EFECTOS
La presión desarrollada dentro de la bomba depende de:
Numero de líneas de sello – etapas
Interferencia o compresión entre rotor y estator.
La mayor o menor interferencia o compresión se puede lograr variando el diámetro
La expansión del elastómero hace que la interferencia aumente. Está expansión se
pueda dar por
Expansión Térmica .
Expansión química .

16.
Cada sello es una etapa en la
bomba, diseñadas para
soportar una determinada
presión diferencial. Se
pueden presentar distintas
combinaciones que afectan la
distribución de la presión
dentro de la bomba.

17.
REQUERIMIENTOS DE TORQUE Y POTENCIA
Al transmitir la rotación al rotor desde superficie a través de las varillas de bombeo, la
potencia necesaria
para elevar el fluido me genera un torque el cual tiene la siguiente expresión:
Torque = K * Potencia / N
Donde:
K= Constante de pasaje de unidades
Potencia= Potencia Suministrada
N= velocidad de operación
El torque requerido tiene la siguiente composición
Torque total : Torque Hidráulico + Torque fricción + Torque resistivo

18.
❑ Torque hidráulico, función de (presión de boca de pozo, presión por pérdida
de carga, presión por presión diferencial)
❑ Torque por fricción en bomba, fricción entre rotor y estator. Este parámetro
se puede obtener de la mediciones realizadas en un test de banco
❑ Torque resistivo, fricción entre varillas y tubing. El máximo torque resistivo
esta en boca de pozo
La potencia suministrada la podríamos calcular de la siguiente forma:
Potencia suministrada = C * HHp /η = C * (Q*P)/η

19.
INSTALACIÓN TÍPICA
Consiste en un rotor de acero de forma helicoidal y un estator
elastómero sintético moldeado en un tubo de acero.
El estator es bajado al fondo del pozo siendo parte del extremo
inferior de la columna de tubos de producción, el rotor es
conectado y bajado y bajado junto a las varillas de bombeo. El
movimiento de rotación del rotor dentro del elastómero es
transmitido por las varillas que están conectadas a un Cabezal.

20.
20
Bombeo por Cavidades Progresivas-PCP
SISTEMA PCP
Grampa de la barra pulida
Relación de la transmisión
Motor eléctrico
Cabezal de rotación
Barra pulida
Stuffing Box
Pumping Tee
Cabezal de pozo
Revestidor de producción
Tubería de producción
Sarta de cabillas
Tubería de producción
Sarta de cabillas
Rotor
Estator
Pin de paro
Ancla antitorque
Revestidor de producción

21.
21
ESTATOR
Es una hélice doble interna y
moldeado aprecisión, hecho de
un elastómero sintético el cual
está adherido dentro de un tubo
de acero.
EQUIPOS DE FONDO

22.
22
Elastómeros
El Elastómero reviste internamente al
Estator y en si es un polímero de alto
peso molecular con la propiedad de
deformarse y recuperarse
elásticamente, esta propiedad se
conoce como residencia o memoria, y
es la que hace posible que se produzca
la interferencia entre el Rotor y el
Estator.
Fuente. Principios Fundamentales para
diseños de bombas PCP.

23.
23
ROTOR
El rotor está fabricado con acero
de alta resistencia mecanizado
con precisión y recubierto con
una capa de material altamente
resistente a la abrasión. Se
conecta a la sarta de cabillas
(bombas tipo Tubular) las cuales
le transmiten el movimiento de
rotación desde la superficie
(accionamiento o impulsor).
Fuente. Principios Fundamentales para
diseños de bombas PCP.

24.
24
NIPLES DE PARO
Es parte componente de la bomba y va
roscado al extremo inferior del estator.
Su función es:
❖Hacer de Tope al rotor en el momento
del espaciamiento, para que el rotor
tenga el espacio suficiente para trabajar
correctamente.
❖Servir de pulmón al estiramiento de
las varillas, con la unidad funcionando.
❖Como succión de la bomba.

25.
25
NIPLE INTERMEDIO
Su función es la de permitir el
movimiento excéntrico de la cabeza
del rotor con su cupla o reducción
de conexión al trozo largo de
maniobra o a la última varilla,
cuando el diámetro de la tubería de
producción no lo permite.

26.
TUBERIA DE PRODUCCION
Es una tubería de acero que
comunica la bomba de subsuelo
con el cabezal y la línea de flujo.
Si no hay ancla de torsión, se
debe ajustar con el máximo API,
para prevenir el desenrosque de
la tubería de producción.
Fuente. Principios Fundamentales para
diseños de bombas PCP.

27.
EQUIPOS DE FONDO
SARTA DE VARILLAS
Es un conjunto de varillas unidas
entre sí por medio de cuplas. La
sarta esta situada desde la
bomba hasta la superficie. Los
diámetros máximos utilizados
están limitados por el diámetro
interior de la tubería de
producción. Fuente. Principios Fundamentales para
diseños de bombas PCP.

28.
28
Cabezal de
rotación
Cabezal de
rotación
Variadores
de
frecuencia
EQUIPOS DE SUPERFICIE

29.
29
CABEZAL DE ROTACION
Su función es la de permitir el
movimiento excéntrico de la cabeza
del rotor con su cupla o reducción
de conexión al trozo largo de
maniobra o a la última varilla,
cuando el diámetro de la tubería de
producción no lo permite.
Fuente. Manual de Bombeo de Cavidades
Progresivas.

30.
30
MOTOR
Es el equipo giratorio que genera el
movimiento giratorio del sistema.
Requiere bajos costos de
mantenimiento, posee alta
eficiencia, bajos costos de energía,
es de fácil operación y de muy bajo
ruido.
Fuente. Manual de Bombeo de Cavidades
Progresivas.

31.
VARIADORES DE FRECUENCIA
Estos equipos son utilizados para
brindar la flexibilidad del cambio de
velocidad en muy breve tiempo y sin
recurrir a modificaciones mecánicas
en los equipos.
El Variador de frecuencia rectifica la
corriente alterna requerida por el
motor y la modula electrónicamente
produciendo una señal de salida con
frecuencia y voltaje diferente.
Fuente. Manual de Bombeo de Cavidades
Progresivas.

32.
SISTEMA DE CORREAS Y POLEAS
Dispositivo utilizado para
transferir la energía desde la
fuente de energía primaria hasta
el cabezal de rotación.
La relación de transmisión con
poleas y correas debe ser
determinada dependiendo del
tipo de cabezal seleccionado y de
la potencia/torque que se deba
transmitir a las varillas de
bombeo (a la PCP).
Fuente. Manual de Bombeo de Cavidades
Progresivas.

33.
 Cuando el sistema PCP esta en funcionamiento, se acumula
gran energía en forma de torsión sobre las varillas.
 Si se para el sistema repentinamente la energía de las
varillas se libera y gira inversamente para generar torsión.
 Este proceso se conoce como Back Spin.
 Durante este proceso se pueden alcanzar velocidades muy
altas y genera grandes daños:
 Daños en equipo de superficie
 Desenrosque de la sarta de varillas
 rotura violenta de la polea de cabezal.
Sistema de frenado

34.
MODELAMIENTO MATEMÁTICO
VOLUMEN
La bomba se debe diseñar y seleccionar de manera que tenga
capacidad de producir la tasa requerida a las condiciones de operación:

requerida
diseño
Q
Q

=
100
Donde:
Qdiseño = Tasa de Diseño (m3/día o Bls/día)
Qrequerida = Tasa Requerida (m3/día or Bls/día)
 = Eficiencia Volumétrica de la Bomba (%)

35.
MODELAMIENTO MATEMÁTICO
La tasa de flujo de diseño siempre será mayor a la tasa requerida
debido a las ineficiencias del sistema:
N
Q
V diseño
mínimo =
Donde:
Vmínimo = Desplazamiento Mínimo Requerido (m3/día/rpm o Bls/día/rpm)
Qdiseño = Tasa de Diseño (m3/día o Bls/día)
N = Velocidad de Operación (rpm)

36.
MODELAMIENTO MATEMÁTICO
La capacidad mínima de presión requerida es determinada por el
levantamiento neto necesario, es decir, la diferencia entre la presión de
descarga y la de entrada:
PRESION DE LA BOMBA
entrada
descarga
neto P
P
P −
=
Donde:
Pneto = Levantamiento Neto Requerido (kPa o psi)
Pdescarga = Presión de Descarga (kPa o psi)
Pentrada = Presión de Entrada (kPa o psi)

37.
MODELAMIENTO MATEMÁTICO
La presión de entrada de la bomba es determinada por la energía del
yacimiento (comportamiento IPR). Puede calcularse como:
líquido
gas
casing
entrada P
P
P
P +
+
=
Donde:
Pentrada =Presión de Entrada (kPa o psi)
Pcasing = Presión de Superficie del Anular (kPa o psi)
Pgas = Presión de la Columna de Gas (kPa o psi)
Plíquido = Presión de la Columna de Líquido (kPa o psi)

38.
MODELAMIENTO MATEMÁTICO
La presión de descarga es determinada por el requerimiento de energía en
la superficie y la configuración mecánica del pozo:
Donde:
Pdescarga = Presión de Descarga (kPa o psi)
Ptubing = Presión de Superficie (kPa o psi)
Plíquido = Presión de la Columna de Líquido (kPa o psi)
Ppérdidas = Pérdidas de Flujo (kPa or psi)
pérdidas
líquido
tubing
descarga P
P
P
P +
+
=

39.
La presión de la columna de líquido o gas puede ser calculada como:
Donde:
Pcolumna = Presión de la Columna de Líquido o Gas (kPa o psi)
H = Altura Vertical de la Columna (m o pies)
 = Densidad del Fluido (kg/m3 o lbs/pie3)
C = Constante (SI: 9,81E-3 o Imperial: 6,94E-3)
MODELAMIENTO MATEMÁTICO
C
H
Pcolumna 

= 

40.
El torque hidráulico es directamente proporcional a la presión diferencial y al
desplazamiento de la bomba.
Thydráulico= C  V  Pneto
Thydráulico = Torque Hidráulico (N*m - lbs*pie)
C = Constante (SI: 0,111 o Imperial: 8,97E-3)
V = Desplazamiento (m3/día/rpm o Bls/día/rpm)
Pneto = Presión Diferencial (kPa o psi)
Ttotal = Thydráulico + Tfricción
Ttotal = Torque Total (N*m o lbs*pie)
Tfricción = Torque de Fricción (N*m o lbs*pie)
REQUERIMIENTOS DE TORQUE
MODELAMIENTO MATEMÁTICO

41.
REQUERIMIENTOS DE POTENCIA
MODELAMIENTO MATEMÁTICO
La Potencia requerida para mover la bomba es una función directa del torque
total.
Pbomba = C  N  Ttotal
Pbomba = Potencia de la Bomba (kW o HP)
C = Constante (SI: 1,05E-4 o Imperial: 1,91E -4)
N = Velocidad de Operación (rpm)
Ttotal = Torque Total (N*m o lbs*pie)

42.
Selección de la Bomba
Capacidad de Levantamiento
Capacidad Volumétrica
Curvas de Comportamiento
Tipo de Elastómero
Geometría
Selección de las Cabillas
Cargas, Torque, Fuerzas
Contactos Cabilla/Tubing
Potencia, Torque y
Velocidad Requeridos en
Superficie
Selección del Equipo de Superficie
Cabezal de rotación
Relación de Transmisión
Motor, Variador
DISEÑO FINAL
DEL SISTEMA
Geometría del Pozo
Tipo y Curvatura
Configuración del Pozo
Dimensiones
Casing, Tubing, Cabillas
Limitationes Mecánicas
Propiedades del Fluido
Temperatura, Densidad, Viscosidad
Contenido de Agua y Arena
Contenido de H2S y CO2
Otros Componentes
Condiciones del Yacimiento
Comportamiento IPR
Tasa de Producción
Presión de Fondo Fluyente
Nivel de Fluido Dinámico
RGP Producida
Producción y
Levantamiento
Requeridos
Presión de Descarga
Presión de Entrada
Pérdidas de Presión
Profundidad de Asentamiento
DISEÑO DE UN EQUIPO
PCP FLUJOGRAMA

43.
PRACTICAS OPERACIONALES
EQUIPOS DE SUBSUELO
CONEXIÓN DEL NIPLE DE PARO :
Se conecta directamente al estator y bajo él se pueden roscar equipos
adicionales, tales como: ancla de gas, anclas de tubería, filtros de
arena, etc
CONEXIÓN DEL NIPLE DE MANIOBRA AL ESTATOR:
Es necesario colocar un niple de tubería de unos 4, 6 u 8 pies
de largo sobre el estator para permitir el manejo del mismo en
superficie.
BAJADA DE LA TUBERÍA DE PRODUCCIÓN:
Toda la tubería de producción deberá bajarse al pozo apretando las
juntas fuertemente, incluyendo las juntas que se encuentran paradas
en parejas.
Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

44.
CONEXIÓN DEL ROTOR A LA SARTA DE CABILLAS
Se deberá roscar un niple de cabilla, completamente recto, de 2 o 4
pies al rotor apretándolo fuertemente. Permite colocar el elevador de
cabillas para bajar el rotor al pozo y facilita izar el rotor sobre el pozo
para comenzar a bajarlo.
BAJADA DE LA SARTA DE CABILLAS
Las cabillas deben bajarse al pozo fuertemente apretadas.
ESPACIAMIENTO DEL ROTOR
Para calcular esta separación (S) se debe considerar la elongación
que ha de experimentar la sarta de cabillas en condiciones
dinámicas, esta elongación se debe al esfuerzo axial que actúa
sobre la sarta generado por la carga debida al diferencial de
presión que levanta la bomba
PRACTICAS OPERACIONALES
EQUIPOS DE SUBSUELO
Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

45.
INSTALACIÓN DEL CABEZAL DE ROTACIÓN
1
•Levantar el eje del cabezal con guayas y conectarlo directamente a la
sarta
2
•Se levanta el cabezal de rotación, y se retira el elevador de las varillas.
3
• Se fija el cabezal de rotación a la brida sobre la “Te” de producción, apretando
los pernos fuertemente.
4
• Se ajusta el mecanismo antiretorno, para proceder a llenar la tubería de
producción y realizar la prueba de presión.
5
• Si el cabezal es lubricado por aceite, se debe retirar el tapón ciego y colocar en
su lugar el tapón de venteo.
6
• Ajustar el/los tornillos del prensaestopas para poder realizar la prueba de
presión, dando el mismo ajuste a cada uno de ellos.
PRACTICAS OPERACIONALES
EQUIPOS DE SUPERFICIE

46.
INSTALACIÓN DEL MOTOVARIADOR O MOTORREDUCTOR
Se desahoga la presión contenida
en la tubería de producción
Se coloca el medio acople,
correspondiente al eje de salida
de la caja reductora (Macho).
Se coloca el aro espaciador sobre
el cabezal de rotación
Se levanta el moto reductor
(o motovariador) utilizando guayas
Instalar los pernos o espárragos
que unen el cabezal al sistema
motriz
Al conectar eléctricamente el motor se
debe chequear el sentido de rotación
el cual debe ser el de las agujas del
reloj
Se ajusta el acople mecánico,
penetrando sus dientes en toda la
extensión.
Se arranca el sistema y se prueba
nuevamente la hermeticidad
Se coloca el tapón de venteo a la caja
reductora y el pozo se deja bombeando
Incrementar la velocidad con el
sistema en marcha hasta alcanzar una
inferior a la velocidad de diseño
PRACTICAS OPERACIONALES
EQUIPOS DE SUPERFICIE
Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

47.
INSTALACIÓN DE EQUIPOS DE POLEA Y CORREAS
Conectar el lado hebra de la unión de golpe a las rosca
inferior del cabezal y el lado macho a la “Te” de producción.
Levantar la barra pulida 5 pies y colocar grapa
Levantar el cabezal y pasar la barra pulida a través del
prensaestopas y del eje impulsor hueco.
Levantar levemente la sarta y retirar la grapa colocada en la
barra pulida
Conectar el cabezal a la “Te” de producción por medio de
la unión de golpe.
PRACTICAS OPERACIONALES
EQUIPOS DE SUPERFICIE
Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

48.
INSTALACIÓN DEL SISTEMA MOTRIZ
Armar el soporte del motor en la brida del pozo y atornillarlo al cabezal.
Colocar la plancha de fijación del motor y fijar este en la misma.
Conectar el cable de alimentación eléctrica del motor de modo que la
rotación sea a la derecha
Colocar las poleas.
Ajuste la altura del motor de manera de que ambas poleas se encuentren al
mismo nivel.
Instalar las correas y ajustarlas mediante los tornillos del gato
Colocar el guardacorreas.
PRACTICAS OPERACIONALES
EQUIPOS DE SUPERFICIE

49.
Una vez instalados los Equipos
de Superficie
•Verificar que los frenos,
retardadores o preventores de
giro inverso estén debidamente
ajustados.
Cuando se Arranca el
Sistema
• Verificar que no existan válvulas
cerradas a lo largo de la línea de
producción del pozo y así mismo las
válvulas en los múltiples de las
estaciones.
Durante la puesta en marcha del sistema es necesario medir y registrar
las variables de operación y control, estas forman parte de la información
necesaria para realizar a posteriori un adecuado diagnóstico y
optimización del conjunto.
PRACTICAS OPERACIONALES
Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

50.
 FALLA DEL TUBING POR DESGASTE VÁSTAGO / TUBING. El desgaste del tubing se evita con el uso
de centralizadores.
 FALLA DEL ESTATOR. Si se selecciona el elastómero mejor adaptado a las condiciones específicas
del pozo (fluido, temperatura, etc.) su nivel de desgaste será normal y no ocurrirá su
desdoblamiento.
 FALLA DEL VÁSTAGO POR TORQUE EXCESIVO. No debe haber problemas si se emplean los
procedimientos adecuados para determinar las medidas del vástago.
PROBLEMAS DE LA OPERACIÓN PCP
EN EL FONDO DE POZO

51.
 FALLA DEL COUPLING DEL VÁSTAGO. No existirán problemas si se emplea un buen programa de
diseño para determinar las medidas del vástago. En caso de pozos no verticales emplee
centralizadores para reducir el desgaste coupling / tubing.
 FALLA DEL CENTRALIZADOR. En pozos no verticales emplee el número de centralizadores
indicado por el programa de diseño. En caso de desgaste por abrasión use centralizadores con eje
de cromo y couplings de vástago cromados.
PROBLEMAS DE LA OPERACIÓN PCP
EN EL FONDO DE POZO

52.
INCORRECTO ESPACIADO.
 Si el rotor ha sido posicionado muy alto la eficiencia de la bomba se reduce.
 Si el rotor ha sido posicionado muy bajo el vástago inferior bajo compresión se jorobará
ligeramente y someterá la cabeza del rotor a flexión alternativa.
VÁSTAGOS CON RESISTENCIAS DE TENSIÓN INADECUADAS.
 La columna de vástagos puede sufrir alargamiento permanente, lo que lleva a la rotura del rotor.
PRESENCIA DEL ANCLA DEL TUBING.
 Después de la arrancada de la bomba el tubing y la columna de vástagos se calientan por el fluido
que viene de la formación.
PROBLEMAS DE LA OPERACIÓN PCP
EN EL ROTOR

53.
54
PROBLEMAS DE LA OPERACIÓN PCP
Rotor no esta totalmente
insertado.
Presión de descarga de la
bomba inferior a la necesaria.
Rotor bajo medida para la
temperatura del pozo.
Perdida en la tubería.
Alto GOR.
Verificar el espaciado y corregir.
Verificar la altura de elevación
necesaria por calculo.
Cheque la temperatura y el tipo de
rotor usado. Cambie el rotor si es
necesario.
Busque el tubing roto y cambie la
unión.
Provea medios para anclas de gas
natural. Remplazar la bomba por una
de mayor desplazamiento.
CAUSA
PROBABLE
ACCION
RECOMENDADA

54.
PROBLEMAS DE LA OPERACIÓN PCP
CAUSA
PROBABLE.
Condición de falta de nivel.
Bomba dañada o
subdiseñada.
ACCION
RECOMENDADA.
Verificar el nivel. Bajar la velocidad de la
bomba.
Saque la bomba. Chéquela en el banco
para poder usarla en otra aplicación.
Verifique los requerimientos hidráulicos de
la instalación.
CAUSA
PROBABLE.
Mal espaciado. Rotor
tocando en el niple de paro.
Rotor aprisionado por
solidos.
ACCION
RECOMENDADA.
Levantar el rotor. Re-espacie. Re-arranque.
Cheque todos los parámetros.
Levantar el rotor y lavar el estator.
CAUDAL
INTERMITENTE
VELOCIDAD
MAS BAJA QUE
LA NORMAL

55.
PROBLEMAS DE LA OPERACIÓN PCP
Rotación contraria.
Rotor no esta insertado
en el estator.
Estator y rotor dañado.
Tubing sin hermeticidad.
Tubing desenroscado.
Verificar el giro. Verificar si no
hay giro.
Verificar las medidas de la
instalación.
Checar la profundidad de
bomba y comparar con la
longitud de barras.
Verificar el nivel y presión.
Verificar espaciado. Reparar.
SIN PRODUCCION
BAJO CONSUMO

56.
PROBLEMAS DE LA OPERACIÓN PCP
PERDIDAS A TRAVES
DEL SISTEMAS DE
SELLO
CORREAS CORTADAS
FRECUENTEMENTE
VELOCIDAD BIEN
CAUSA
PROBABLE.
Las empaquetaduras están
gastadas.
Camisa de sacrificio esta
gastada
ACCION
RECOMENDADA.
Verificar el de las empaquetaduras.
Reemplácelas si es necesario
Verifique la camisa y reemplázala si esta
dañada. Cambie también las
empaquetaduras
CAUSA
PROBABLE.
Mal alineación entre correas
y poleas
Las correas no son las
adecuadas para la
aplicación.
ACCION
RECOMENDADA.
Verificar y corregirlo si es necesario
Verifique si el perfil es el correcto para la
polea. Reemplace por el adecuado juego de
correas o poleas

57.
HISTERESIS
• Deformación cíclica excesiva del
elastómero
• Interferencia entre el rotor y estator alta
• Elastómero sometido a alta presión
• Alta temperatura/ poca disipación del
calor
FALLAS EN ESTATORES

58.
ELASTÓMERO QUEMADO POR LA ALTA
TEMPERATURA
• Cuando la bomba trabaja sin fluido (sin
lubricación) por largos periodos de
tiempo
• La falta de fluido puede deberse a la
falta de producción del pozo u
obstrucciones de la sección
• Se eleva la temperatura y se produce la
quema del elastómero

59.
ELASTÓMERO DESPEGADO
• Falla en el proceso de fabricación,
debido a la falta de pegamento
• Puede también combinarse con efectos
del fluido producido y las condiciones
del pozo

60.
ABRASIÓN
• La severidad puede depender de:
abrasividad de las partículas, cantidad,
velocidad del fluido dentro de la bomba
y a través de la sección transversal de
la cavidad

61.
Desgaste por abrasión sin
afectar el material base
Cromado saltado sin afectar el
material base
Desgaste por abrasión sin afectar
el material base y si afectar el
cromado en forma total
FALLAS EN ROTORES

62.
Desgaste profundo localizado
Desgaste metal - metal

63.
 csg.: 5-12 in. 15.5 lb/ft
 tbg.: 2-7/8 in. 6.5 lb/ft
 Varilla: 7/8 in. D (750 ftlbs)
 Profun: 3550 ft
 PLD: 3600 ft
 Q requerido: 644 bbls/day
 Corte de agua: 75%
 N. fluido: 3500 ft
 Presión tbg: 55 PSI
 Presión csg : 60 PSI
 Gravedad del aceite: 20ºAPI
 G.E del agua: 1.12
 Gradiente de agua: 0.433 psi/ft
 G.E Gas : 0.7
 Gradiente de gas: 0.0005 psi/ft
 Viscosidad del aceite: 60cp
 Max. rpm: 400 rpm
 Max. presion . Carga: 90%
 Efficiencia Bomba: 80%
Datos del pozo
Datos de Producción
Datos del fluido
Parámetros de diseño
DISEÑO DE UN EQUIPO
PCP
Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

64.
DISEÑO DE UN EQUIPO
PCP
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Pwf
[psi]
Qo [STB/DIA]
644
[STB/DIA]
Caudal de Aceite= 644 [STB/DIA]
Caudal de Agua= 1912,68 [STB/DIA]
Caudal de Gas= 9563,4 [SCF/DIA]

65.
Fuente: Catálogo Weatherford
SELECCIÓN DEL
ELASTÓMERO
Characteristics
Elastomer Type
Buna
High Nitrile Hydrogenated Viton
Soft Medium
NBRM 55
NBRM 64
NBRM 70 NBRA 70 HNBR (P) FKM
59O-55 59O 68A-1 45C (P)
366/55 366 356 HTR
G62A N080 G60
Mechanical Properties Excellent Good Good Poor
Abrasive Resistance Very Good Good Good Poor
Aromatic Resistance Good Very Good Good Excellent
H2S Resistance Good Very Good Excellent Excellent
Water Resistance Very Good Good Excellent Excellent
Temperature Limit ** 95°C (203°F) 105°C (221°F) 135°C (275°F) 150°C (302°F)
Weatherford
Elastomers

66.
DISEÑO DE UN EQUIPO
PCP
➢ Pcasing = 60 psi
 Pgas = 3,500 ft x 0.0005 psi/ft x 0.7
➢ Pgas = 1 psi
 Pliq = (3550 to 3500 ft) x 0.433 psi/ft x 0.93 = 20 PSI
 G.E = 141.5/(131.5 + 20 API) = 0.93
 Corte aceite: (3600 to 3550) x 0.433 x 0.93 x 25% = 5 psi
 Corte de agua: (3600 to 3550) x 0.433 x 1.12 x 75% = 18 psi
➢ Pliq = 43 psi
 Pentrada = 60 psi + 1 psi + 43 psi = 104 psi
Presión de Levantamiento de la Bomba
43 psi
104 psi

67.
DISEÑO DE UN EQUIPO
PCP
104 psi
Pdescarga = Ptub + Pliq + Ppérdidas
➢ Ptub = 55 psi
➢ Pliq= 362+1309= 1671 psi
43 psi
oPliqoil = 3600 ft x 0.433 psi/ft x 0.93 x .25
Pliqoil = 362 psi
o pliqwater = 3600 ft x 0.433 psi/ft x 1.12 x .75
Pliqwater = 1309 psi

68.
Régimen de flujo en función del número de Reynolds
Número de Reynolds
Si Re<2100 flujo laminar
si Re>2100 flujo turbulento
Q = caudal (bbls/day)
𝝆 = densidad del fluido(lbs/ft3)
µ = viscosidad del fluido(cp)
Dt = diametrointerno del tubing(in)
Dr = diametroexterno de la barilla(in)
C = costante (1.478)
Re=
𝑪×𝑸×𝝆
µ(𝑫𝒕+𝑫𝒓)
Re=
𝟏.𝟒𝟕𝟖×𝟔𝟒𝟒×𝟔𝟕
𝟏(𝟐.𝟒𝟒𝟏+𝟎.𝟖𝟕𝟓)
= 𝟏𝟗𝟐𝟑𝟏

69.
Pérdidas de flujo
𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏 𝑷é𝒓𝒅𝒊𝒅𝒂𝒔 =
𝑪 × 𝑸𝟏.𝟖
× 𝑳 × 𝑼𝟎.𝟐
× 𝝆𝟎.𝟖
(𝑫𝒕 − 𝑫𝒓)
𝟏.𝟐
× (𝑫𝒕
𝟐
− 𝑫𝒓
𝟐
)𝟏.𝟖
𝑷𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏 𝑷é𝒓𝒅𝒊𝒅𝒂𝒔 =
𝟒. 𝟑𝟏𝟕𝒆 − 𝟖 × 𝟔𝟒𝟒𝟏.𝟖
× 𝟑𝟓𝟕𝟒 × 𝟏𝟎.𝟐
× 𝟔𝟕𝟎.𝟖
(𝟐. 𝟒𝟒𝟏 − 𝟎. 𝟖𝟕𝟓)𝟏.𝟐× (𝟐. 𝟒𝟒𝟏𝟐 − 𝟎. 𝟖𝟕𝟓𝟐
)𝟏.𝟖
➢ Ppérdidas = 15 psi
Pdescarga = 55 psi + 362 psi+ 1309 psi + 15 psi
➢ Pdescarga= 1741 PSI
Presion Neta = 1741 – 104=1637 psi
1637psi
1741psi
104 psi

70.
Selección desplazamiento
de la bomba y elevación
Desplazamiento de la Bomba
 
día
bbl
Qdiseño
/
805
80
644
100
=

=

requerida
diseño
Q
Q

=
100
N
Q
V diseño
mínimo =  
rpm
día
bbl
Vmínimo 100
/
/
25
.
201
400
805
=
=
Finalmente hallamos el desplazamiento en base al criterio designado:
1637 𝑝𝑠𝑖
90%
= 1818 𝑝𝑠𝑖
1818 [𝑝𝑠𝑖]
0.433 [psi/ft]
= 4198 ft

71.
Selección del Modelo de la
Bomba
VVV - LLLL
Desplazamiento Nominal
Capacidad @ 100 RPM
(Imperial: Bls/day & Metric: m3/day)
Cpacidad maxima de elevacion
(Imperial: psi & Metric: kPa)
Tables included
in
all WFT catalogs
(Canada &
Brazil)
IMPERIAL WFT 200 - 4100
Fuente: Catálogo Weatherford

72.
Selección de la varilla
Ttotal = Thydráulico + Tfricción
Thyd = 0.000897 x 200 bbls/day/100rpm x
1637psi=293,68
Tfricción = 64.68 ftlbs
Ttotal = 293,68 ftlbs + 65 ftlbs= 358,35 ft lbs
359/750 x 100% = 48%
Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

73.
2.875” Tubing OD
2.441” Tubing ID
2.479”Rotor Orbit Diameter
1.883” Rotor Major Diameter
Dimensiones del Rotor
Fuente: Catálogo Weatherford

74.
Carga Axial
Carga axial = Peso de la sarta de Varillas + Carga
de la Bomba
Peso de la sarta=2.22 lbs/ft x 3600 ft= 7992 lb
Carga de la Bomba= 1637*4.829=7902 lb
𝐴𝑒𝑓𝑓 = 𝜋((dr/2) + (2 × 𝐸))2
=𝜋((1.883/2) + (2 × 0.149))2
=
4.827 𝑖𝑛2
Carga axial=15894 lb
Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

75.
EFECTIVIDAD MAXIMA DEL
ESFUERZO DE LAS VARILLAS
Se=
𝑐1𝐿2
𝜋2𝐷𝑟4 +
𝑐2𝑇2
𝜋2𝐷𝑟6
Donde:
L = Carga axial (lbs)= 15894 lb
T = Torque (ft-lbs) = 358,35 ft-lb
C1 = 1.6e-5
C2 = 0.1106
Se=62,49 (Ksi)
Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

76.
EFECTIVIDAD MAXIMA DEL
ESFUERZO DE LAS VARILLAS
62.49 ksi/85 ksi = 73.5 %
Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

77.
Potencia de la Bomba
Pbomba = C  N  Ttotal
Pbomba = 1,91E -4  400 RPM  358.35 lb-ft = 27.23 HP
Nota: La potencia de entrada debe ser mayor debido a las pérdidas a través
del sistema (correas y motor)
Basándonos en la Potencia, la Velocidad y demás requisitos requeridos se
selecciono el Cabezal MINI GI
EL MOTOR REQUIRE « 40 HP »
Thrust bearing ISO = 129,000
Max. Torque = 2000 ftlbs
Max. speed = 600 rpm
Max. HP = 75
Height = 40”
Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

78.
Especificaciones del Cabezal de Rotación
Escogido
MINI G-I
Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

79.
Poleas del Motor vs Torque
Seleccionar las poleas del motor sincronizando la velocidad:
❑ Velocidad del Motor = 1200 RPM
❑ Velocidad de la Bomba= 400 RPM
❑ Relación 3:1
HP = (Torque x RPM)/ 5252
Torque de Salida= 175 ft-lb
El torque total en la barra pulida será igual a 525 ft-lb > 358.35 ft-lb
El motor NEMA B&D puede generar 200-250% del torque nominal de motor.
Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

80.
ESPECIFICACION Y DIMENSIONAMIENTO
DE LOS EQUIPOS
Bomba: Imperial WFT 200-4100
Elastómero: Weatherford Buna - T max
95°C
Varilla: 7/8 in (750 ftlb)
Velocidad de Operación: 400 RPM
Cabezal de Rotación: Mini GI
Potencia del Motor: 40 HP (Motores
Nema B&D)
Fuente: Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas

81.
Teniendo en cuenta el precio de la instalación de un sistema PCP realizamos
el análisis financiero:
Qo= 644 Bls/d
Costo del sistema ( Tuberías ) : U$60000
Costo del sistema ( Equipos ) : U$200000
Costo de Instalación ( Obras Civiles ) : U$25000
Costo de Instalación ( Trabajo Workover ) : U$20000
Precio del barril de petróleo: U$60.oo/bl Incluido descuento de los impuestos.
L.C. Crudo: U$15.00/bl
L.C.agua = 0.6 US$/Bl
L.C.gas = 0.2 US$/1000SCF
Tiempo: 365 días
TIO (Tasa Interna de Oportunidad) = 12%
ANÁLISIS ECONÓMICO

82.
Declinación Exponencial
con Caudal Inicial de
644 [STB/DIA] y Caudal
Final de 544 [STB/DIA]
450
500
550
600
650
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
CAUDAL DE ACEITE [STB/DIA]
7000
7500
8000
8500
9000
9500
10000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112
CAUDAL DE GAS [SCF/D]
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
CAUDAL DE AGUA [STB/D]
ANÁLISIS ECONÓMICO

83.
-400000
-200000
0
200000
400000
600000
800000
1000000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tiempo [meses]
FLUJO DE CAJA LIBRE
EGRESOS
INGRESOS
TIEMPO [MESES]
TIO= 12%
Valor Presente Neto= US $3.218.141,59
𝑉𝑃𝑁 = ෍
𝑖=1
𝑛
𝑅𝑡
(1 + 𝑖)𝑛
− 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 𝐼𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
ANÁLISIS ECONÓMICO

84.
Tasa Interna de Retorno (TIR) = 196%
$ 0.0
$ 1,000,000.0
$ 2,000,000.0
$ 3,000,000.0
$ 4,000,000.0
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
GANANCIAS
TASA DE INTERES
TIR
𝑇𝐼𝑅 =
−𝐼 + σ𝑖=1
𝑛
𝐹𝑖
σ𝑖=1
𝑛
𝑖 × 𝐹𝑖
ANÁLISIS ECONÓMICO

85.
y = 558241x - 217459
R² = 0.9995
-1,000,000
0
1,000,000
2,000,000
3,000,000
4,000,000
5,000,000
6,000,000
7,000,000
0 2 4 6 8 10 12 14
INGRESOS-EGRESOS
TIEMPO [MESES]
PAY BACK
Pay Back = 0,389528 [meses]
12 [días]
Relación Beneficio/Costo= 2,6340
Eficiencia de la Inversión= 32,8056
𝑃𝑎𝑦 𝐵𝑎𝑐𝑘 =
𝐼𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛 𝐼𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝐸𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙
𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 ൗ
𝐵
𝐶 =
𝑈𝑆$𝐺𝐴𝑁𝐴𝐷𝑂𝑆
𝑈𝑆$𝐼𝑁𝑉𝐸𝑅𝑇𝐼𝐷𝑂𝑆
ANÁLISIS ECONÓMICO

86.
RENTABILIDAD= INGRESOS - EGRESOS
Ingresos= US$ 10.310.715,16
Egresos= US$ 3.914.395
RENTABILIDAD= US $ 6.396.321
ANÁLISIS ECONÓMICO

87.
VENTAJAS
✓ Sistema de levantamiento artificial de mayor eficiencia.
✓ Excelente para producción de crudos altamente viscosos.
✓ Capacidad para manejar altos contenidos de sólidos y moderado
contenido de gas libre.
✓ No tiene válvulas, evitando bloqueos por gas.
✓ Buena resistencia a la abrasión.
✓ Bajos costo inicial y potencia requerida.
✓ Equipo de superficie relativamente pequeño.
✓ Consumo de energía continuo y de bajo costo.
✓ Fácil de instalar y operar.
✓ Bajo mantenimiento de operación.
✓ Bajo nivel de ruido

88.
DESVENTAJAS
× Tasas de producción hasta de 2.000 B/D (máximo 4.000 B/D).
× Levantamiento neto de hasta 6.000 feet (máximo 9.000 feet).
× Temperatura de operación de hasta 210 ºF (máximo 350 ºF).
× El elastómero tiende a hincharse o deteriorarse cuando es expuesto al
contacto con ciertos fluidos (aromáticos, aminas, H2S, CO2, etc.).
× Baja eficiencia del sistema cuando existe alto contenido de gas libre.
× Tendencia del estator a dañarse si trabaja en seco, aún por períodos
cortos.
× Desgaste de Varillas y tubería en pozos altamente desviados.
× Tendencia a alta vibración si el pozo trabaja a altas velocidades.
× Relativa falta de experiencia.

89.
CONCLUSIONES
❑ Este sistema de levantamiento artificial es uno de los mas eficientes,
en la producción de petróleos con elevada viscosidad y en pozos de
difícil operación.
❑ Con este sistema de Levantamiento se logra recuperar cantidades
considerables de Hidrocarburo en Yacimientos de Crudo Pesado.
❑ La selección de este tipo de Levantamiento reduce el Impacto
Ambiental entre los que cabe destacar ruidos, derrames, etc.
❑ Es importante conocer el comportamiento IPR del pozo que estamos
trabajando para así escoger la mejor bomba que se ajuste a este
comportamiento

90.
BIBLIOGRAFIA
❑ ESP-OIL. Ing. Nelvi Chacin. Bombeo Cavidades Progresivas.
❑ HIRSCHFELDT Marcelo. Manual de Bombeo de Cavidades Progresivas
❑ Matos Gutiérrez, Jaime Aquiles. Optimización de la Producción por Sistema PCP,
Tesis de Grado, Lima – Perú, 2009.
❑ Nelvy, Chacín. “Bombeo De Cavidad Progresiva”, San Tomé Edo. Anzoategui-
Venezuela, Diciembre de 2003.
❑ Jorge Luis, García. Bombeo de Cavidad Progresiva Impulsado por una Sarta de
Bombeo, Tesis de Grado, Bucaramanga, 2010.
❑ NETZSCH. Manual de Sistemas PCP