Produccion de hidrocarburos zorianny morocoima bombeo mecanico

PRESENTADO POR:
ZORIANNY MOROCOIMA MUJICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEO
CICLO PROFUNDIZACIÓN
PRODUCCION DE HIDROCARBUROS
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN MARACAIBO
BOMBEO MECANICO

Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
Extensión Maracaibo
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL
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.

La bomba se baja dentro la tubería de producción y se asienta en el fondo
con el uso de empacaduras. La bomba es accionada por medio de las varillas que le
transmiten el movimiento desde el aparato de bombeo (éste consta de un balancín
al cual se le transmite el movimiento de vaivén por medio de la biela y la manivela,
éstas se accionan a través de una caja reductora movida por un motor).
El balancín de producción imparte un
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 o de
educción, a cierta profundidad del fondo del
pozo.

Los equipos actuales poco tienen que ver con sus antecesores desde el punto
de vista de los materiales, pero el concepto operativo es idéntico. No es el mas
económico ni en su costo inicial ni operativo ya que poseen una estructura
relativamente grande en la superficie y esto unido a la inclemencia del clima patagónico,
implica un mantenimiento importante para asegurar su funcionamiento.

EQUIPOS DE SUPERFICIE, UNIDADES DE BOMBEO. TIPOS DE MOTORES.
- Unidad de bombeo
- Tipos de unidades de bombeo
a) Mark II
b) Balanceadas por aire
c) Rotaflex
d) Hidráulica
e) Convencional

EQUIPOS DE SUPERFICIE
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:

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.
La variación de la velocidad
del balancín con respecto a
las revoluciones por minuto
de la máquina motriz.
La variación de
la longitud de
carrera.
La variación del contrapeso que
actúa frente a las cargas de
cabillas y fluidos del pozo.

PARA LA SELECCIÓN DE UN BALANCÍN, SE DEBE TENER LOS SIGUIENTES CRITERIOS DE
ACUERDO A LA PRODUCTIVIDAD Y PROFUNDIDAD QUE PUEDE TENER UN POZO.
Los equipos deben ser capaces
de manejar la producción
disponible.
Los equipos de superficie
deben soportar las cargas
originadas por los fluidos y
equipos de bombeo de pozo.
Factibilidad de disponer de las
condiciones de bombeo en
superficie adecuada.
PRODUCTIVIDAD

PROFUNDIDAD
La profundidad del pozo
es un factor determinante
de los esfuerzos de
tensión, de elongación y
del peso.
Afecta las cargas originadas por
los equipos de producción del
pozo.
La disponibilidad de los balancines va a depender fundamentalmente sobre el diseño de
los mismos.

Los balancines sub-diseñados, limitan las condiciones
del equipo de producción y en consecuencia la tasa
de producción del pozo
Los balancines sobre-diseñados, poseen
capacidad, carga, torque y carrera están muy
por encima de lo requerido y pueden resultar
muchas veces antieconómicos

TIPOS DE UNIDADES DE
BOMBEO
BALANCINES CONVENCIONALES:
Estos poseen un reductor de
velocidad (engranaje) localizado en su parte
posterior y un punto de apoyo situado en la
mitad de la viga.
BALANCINES DE GEOMETRÍA AVANZADA:
Estos poseen un reductor de
velocidad en su parte delantera y un punto de
apoyo localizado en la parte posterior del
balancín.

Convencional Balanceada por aire Mark II
1. Muy eficiente 1. La de menor eficiencia 1. Muy eficiente
2. Muy confiable debido
a su diseño simple
2. Las más compleja
de las unidades 2. Igual que la convencional
3. La más económica 3. La más costosa 3. Moderadamente costosa
CARACTERÍSTICAS DE LAS UNIDAD DE BOMBEO

TIPOS DE MOTORES
BOMBAS DE SUBSUELO:
Es una bomba pistón de desplazamiento positivo, desde su profundidad de instalación
hasta la superficie que funciona por diferencias de presión, mediante bolas y asientos, para
permitir la entrada y sello de fluidos en círculos periódicos sincronizados.
EL CILINDRO O BARRIL:
El cilindro o barril de la
bomba es la parte por donde
se mueve el pistón en sus
recorridos ascendentes y
descendentes, debe ser
suficientemente largo para
adaptarse a la carrera del
pistón.
-EL ÉMBOLO O PISTÓN:
El émbolo o pistón de la
bomba generalmente es la
parte móvil. Posee una
resistencia menor que la del
cilindro o camisa, y casi
siempre es cromado para
incrementar la resistencia a
la abrasión.

LA VÁLVULA VIAJERA:
Está regulada por las
diferencias de fuerzas sobre ella
y por debajo de ella.
LA VÁLVULA FIJA:
Controla la entrada de fluidos
desde el pozo al interior de la
bomba.

Las bombas de subsuelo se clasifican en tres grupos:
LAS DE TIPO DE TUBERÍA:
Las bombas de tubería
deben su nombre a que éstas se
instalan dentro de la tubería y
además el cilindro forma parte
integral de las mismas.
LAS BOMBAS DE REVESTIDOR:
Las bombas de revestidor presentan
como característica primordial, que permiten
utilizar el revestidor como tubería de producción.
LAS INSERTABLES O DE CABILLAS:
Las bombas de cabillas o
insertables se instalan en los pozos
mediante el uso de la sarta de cabillas
y sin necesidad de extraer la tubería

Las principales funciones de la sarta de cabilla de succión en un sistema de
bombeo mecánico son las siguientes:
Transferir energía,
soportar cargas y
accionar la bomba
La barra pulida es la primera
cabilla del sistema, y opera
con una empacadura de goma
llamada prensa-estopa.
CABILLAS DE SUCCIÓN

EJEMPLO DE DISEÑO DE BOMBEO MECANICO
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.
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
(Ver Tabla 1). Nota: Todas las tablas y gráficas los colocaré al final de este
post para que puedan ser descargados

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%. (Ver gráfico 1).
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. (Ver gráfico 2).

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 (Ver Tabla 2).
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. Primero se determinará el peso de las cabillas por pie y la carga del fluido por
pie. (Ver Tabla 3).
Ahora se calcula el peso de las cabillas en el aire (Wr), la carga
dinámica en las cabillas (CD) y la carga del fluido (CF) a la
profundidad objetivo.
Wr = peso cabillas (lb/ft) x Prof. (ft)
CD = F.I. x Wr (lb) -----> Donde F.I. (Factor de Impulso)
CF = peso fluido (lb/ft) x Prof. (ft)
Carga máxima barra pulida = CD + CF

PASO 6:
Cálculo de la carga mínima de operación (CM), el contrabalanceo ideal y torque máximo.
CM = Disminución de la carga debido a la aceleración (DC) – fuerza de flotación (FF)
DC = Wr x (1-C) -----> Donde C = (N^2 x S)/70500
FF = Wr x (62,5/490) -----> Valor constante
Para el contrabalanceo ideal se debe proporcionar suficiente
efecto de contrabalanceo para darle suficiente valor de carga, el
cual va a ser el promedio entre el máximo (carga máx. barra
pulida) y el mínimo recién calculado.
Entonces,
Contrabalanceo ideal = promedio de carga (entre máx. y min) – la
carga mínima.
Torque máx. = Contrabalanceo ideal x Punto medio de la longitud
de carrera (S/2)

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 (Ver gráfico 3). Este valor obtenido son los HP necesarios
justos para levantar el caudal requerido. Lo que se recomienda es que este valor
obtenido se incremente de 2 a 2,5 veces para tener un factor de seguridad.

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).
P = C S N
P = Desplazamiento de la bomba
C = Constante de la bomba, depende del diámetro del pistón
N = Velocidad de bombeo (SPM)

PASO 9:
Profundidad de asentamiento de la bomba (Método Shell, Ver Tabla 3).
Esto dependerá enormemente de la configuración mecánica del pozo.
Si este método no cumple, por lo general se asienta a 60 o 90 pies por
encima del colgador. Otras bibliografías hacen referencia que se asienta
300 pies por debajo del nivel de fluido.

La posibilidad de realizar tus
sueños hace que la vida sea
interesante
Paulo Coelho
Gracias por su atencion!

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