GENIAL

1. BOMBEO HIDRAÚLICO
1. HISTORIA
Una bomba hidráulica es una máquina generadora que transforma la energía
(generalmente energía mecánica) con la que es accionada en energía hidráulica
del fluido incompresible que mueve.
El fluido incompresible puede ser líquido o una mezcla de líquidos y sólidos como
puede ser el hormigón antes de fraguar o la pasta de papel. Al incrementar la
energía del fluido, se aumenta supresión, su velocidad o su altura, todas ellas
relacionadas según el principio de Bernoulli.
En general, una bomba se utiliza para incrementar la presión de un líquido
añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una zona de
menor presión o altitud a otra de mayor presión o altitud. La primera bomba
conocida fue descrita por Arquímedes y se conoce como tornillo de Arquímedes,
descrito por Arquímedes en el siglo III a. C., aunque este sistema había sido
utilizado anteriormente por Senaquerib, rey de Asiria en el siglo VII a. C.
En el siglo XII, Al-Jazari describió e ilustró diferentes tipos de bombas,
incluyendobombas reversibles, bombas de doble acción, bombas de vacío,
bombas de agua ybombas de desplazamiento positivo.

2. 2. INTRODUCCIÓN
Para la explotación de un yacimiento existen varios métodos de producción en
distintos pozos o en su punto de drenaje. Para obtener la máxima producción y por
lo tanto un gran beneficio económico es necesario seleccionar el método de
producción óptimo. Este es el que permite mantener los niveles de producción de
la manera más rentable posible.
En cuanto a popularidad el bombeo hidráulico es menos común en la industria
comparada con el bombeo mecánico y neumático, este tipo de levantamiento
artificial fue desarrollado en 1932 y desde ese momento ha tenido la misión de
transformar laenergía mecánica suministrada por el motor de arrastre en energía
oleo hidráulica. En pocas palabras una bomba debe suministrar un caudal de
aceite a una determinada presión. Este es uno de los métodos más utilizados para
levantar fluidos de un pozo cuando el yacimiento petrolífero no cuenta con energía
o presión suficiente para fluir a la superficie.

3. 3. PRINCIPIO DE OPERACIÓN
El bombeo hidráulico es un sistema artificial de producción que se caracteriza
principalmente por generar y comunicar energía al fondo del pozo por medio de un
fluido (fase líquida) a alta presión.
El fluido presurizado que utiliza este sistema artificial de producción es
inyectado desde superficie a través de unatubería de inyección, hasta una
unidad de bombeo subsuperficial, la cual se coloca dependiendo del nivel de la
columna de fluido a producir.
El fluido a alta presión se conoce como fluido de potencia o fluido motriz y
puede seragua, diésel o crudo ligero. El fluido motriz acciona una bomba
subsuperficial, la cual funciona como untransformador para cambiar la energía
potencial del fluido motriz en una carga de presiónestática, la cual es
transmitida a los fluidos del pozo para que estos puedan ser transportados
hasta la superficie.
4. COMPONENTES BÁSICOS
Los componentes básicos, tanto del bombeo hidráulico tipo jet como del tipo
pistón son los enunciados a continuación.
Tanque para fluido motriz: En esta unidad se almacena el fluido de potencia
(únicamente fluido de potencia libre de contaminantes) que será succionado y
posteriormente inyectado al pozo con la ayuda de una unidad de potencia.
Equipo de separación: En este punto es donde llega la mezcla del fluido motriz
y los fluidos del pozo. La función principal es separar tanto el fluido motriz (para
ser reinyectado en el pozo) como el fluido de producción (para ser almacenado
y conducido a su refinamiento o venta).
Unidad de potencia: Es un equipo de alta potencia superficial que es
principalmente una bomba accionada por un motor. Esta unidad suministra la
potencia demandada por el sistema para inyectar el fluido motriz y operar una o
varias unidades de producción subsuperficiales.

4. Bomba subsuperficial: Es considerada como una unidad de producción
subsuperficial, la cual convierte la energía potencial del fluido motriz en una carga
de presión estática suficiente para transportar los fluidos producidos hacia la
superficie.
4.1. Equipos de Superficie
 Tanques de almacenamiento, tanques de lavado, separadores y/o
tratadores.Cuando se utiliza petróleo como fluido de potencia a un sistema
abierto, dicho fluido se obtiene de los tanques de almacenamiento o de los
oleoductos. Si se está produciendo en un sistema cerrado con un fluido de
potencia, bien sea agua o petróleo, se debe disponer de una tanque de
almacenamiento y equipos de control para limpieza de sólidos.
 Bomba multiplex o triplex. Son bombas de acción reciprocante; la bomba
multiplex consta de un terminal de potencia (cigüeñal, biela y engranajes) y
de un terminal de fluido (pistones individuales con válvulas de retención a la
entrada y a la descarga).
 Válvulas de control. Usadas para regular y distribuir el suministro de fluido
de potencia de uno o más pozos. La válvula de 4 vías es la que permite
diferentes procesos durante el bombeo.
 Multiplex de control. se utiliza para dirigir los flujos a cada uno de los
pozos; una válvula de presion regula constantemente la presion del flujo de
potencia del multiplex así como la cantidad del mismo que se necesita en
cada pozo cuando se usa una bomba reciprocante.
 Lubricadores. Es una pieza de la tubería extendida con una línea
lateralmente para desviar el flujo cuando se baja o extrae la bomba del
pozo.

5. 4.2. Equipos de subsuelo
 Arreglo de tubería. Permite clasificar los diferentes tipos de instalaciones,
tales como el insertador fijo, el entubado fijo, el de bomba libre tipo paralelo
y el de bomba libre tipo entubado.
 Bomba hidráulica de succion. El principio de operación de las bombas
hidráulicas reciprocantes es similar al de las bombas de cabillas en el
bombeo mecánico, solo que en una instalación de bombeo hidráulico tipo
pistón la cabilla se encuentra en el interior de la bomba.
 Sistema de fluido motor.En los sistemas de bombeo hidráulico, el fluido
motor transmite la potencia a la bomba de subsuelo y, a la vez, lubrica
todas las partes móviles de la misma. El transporte del fluido motor y del
fluido producido se realiza a través de un sistema de tuberías que depende
del tipo de sistemas de fluido o de potencia: bien sea de fluido cerrado o de
fluido abierto.
 Sistema de fluido cerrado (FMA). En este caso, el fluido motor no se
mezcla con el pozo, lo cual hace necesario el uso de tres tuberías en el
fondo del pozo: una para inyectar el fluido de potencia, una de retorno del
mismo y otra del fluido de producción.
 Sistema de fluido abierto (FMA). En el sistema abierto, el fluido motor se
mezcla con el fluido del pozo, lo cual hace necesario el uso de dos tuberías
en el fondo: una para inyectar el fluido de potencia y otra para el retorno de
la mezcla.
 Bombas hidráulicas. Las bombas hidráulicas de subsuelo constituyen el
principal componente del sistema en el fondo del pozo. El principio de
operación de estas bombas es similar al de las bombas de cabillas. Las
bombas hidráulicas utilizan un pistón accionado por cabillas y dos o mas
válvulas de retención. La bomba puede ser de simple acción o de doble
acción. Una bomba de acción simple sigue prácticas de diseño similares a
las de una bomba de cabillas. Se denomina de acción simple porque
desplaza el fluido hasta la superficie, en el recorrido ascendente o en el
descendente (no en ambos).
 Bomba de doble acción. La bomba de doble acción tiene válvulas de
succión y de descarga en ambos lados del pistón. Por esta razón esta
bomba desplaza el fluido hasta la superficie en ambos recorridos,

6. ascendente y descendente, con la acción combinada de apertura y cierre
de las válvulas de succión y de descarga del pistón.
 Bombeo por cabilla e hidráulico. En una instalación de bombeo por
cabillas la unidad de superficie y la bomba de subsuelo se unen por medio
de la sarta de cabillas. En cambio, en una unidad de bombeo hidráulico, la
cabilla se encuentra en el interior de la bomba. Las bombas de cuatro vías
se usan en el motor para cambiar la alta presión del fluido de potencia a
baja presión y descarga en ambos lados del pistón del motor, de manera
alternativa. Estas válvulas del motor se utilizan con bombas de doble
acción, para dar igual fuerza en el recorrido ascendente y descendente.
4.2.1. Funcionamiento
Cuando el pistón del motor llega al final de la carrera descendente, el diámetro
reducido en la parte superior del vástago de válvula permite la entrada del fluido a
alta presión, debajo de la válvula del motor. Debido a que la válvula tiene mayor
área en la parte inferior que en la superior, se desplazara hacia arriba, como
consecuencia de la fuerza resultante al actuar una misma presión sobre zonas
distintas y en direcciones opuestas. Cuando la válvula de motor está en la posición
superior, las trayectorias del flujo hacia el pistón se invierten, comenzando la
carrera ascendente de la bomba.
Cuando el pistón del motor llega al final de la carrera ascendente, el diámetro
reducido del extremo inferior del vástago de válvula conecta el área debajo de la
válvula a la descarga. Con la alta presión por encima de la válvula y solamente la
presión de descarga abajo, la válvula se desplazara a su posición superior y se
repetirá el ciclo.
5. TIPOS DE BOMBEO HIDRAULICO
En función del tipo de bomba subsuperficial que se usa, el bombeo hidráulico
se clasifica como bombeo hidráulico tipo pistón y tipo jet.
5.1. Bombeo hidráulico tipo pistón: La bomba utilizada en este sistema
artificial de producción consta fundamentalmente de dos pistones unidos
entre sí, por medio de una varilla. Uno superior denominado “pistón
motriz”, que es impulsado por el fluido motriz y que comunica potencia
al pistón inferior o “pistón de producción”, el cual a su vez, impulsa el
aceite producido.

7. Para este tipo de bombeo Existen dos tipos básicos de sistemas de inyección de
fluido motriz:
 Sistema cerrado:El fluido motriz superficial y subsuperficial permanece en
un conducto cerrado y no se mezcla con los fluidos producidos.
 Sistema abierto: El fluido motriz se mezcla con el fluido producido en el
fondo del pozo.
Ambos fluidos retornan a la superficie mezclados.
Ventajas del bombeo hidráulico tipo émbolo.
 Puede operarse en pozos direccionales.
 Es de fácil adaptarse para su automatización.
 Fácil para agregar inhibidores de corrosión.
 Puede instalarse como un sistema integral.
 Es adecuado para el bombeo de crudos pesados.
 Puede instalarse en áreas reducidas (plataformas o áreas urbanas).
 Resulta económico.

8. 5.2. Bombeo hidráulico tipo jet: En este sistema artificial de producción
el fluido motriz entra en la parte superior de la bomba tipo jet pasa a
través de una tobera, donde virtualmente la presión total del fluido
motriz es convertida a una carga de velocidad. Inmediatamente
después de la tobera, el fluido motriz es mezclado con los fluidos
producidos en la cámara de mezclado de la bomba. Mientras los
fluidos son mezclados, parte de la cantidad de movimiento del fluido
motriz es transferido al fluido producido.
La mezcla de fluido resultante en la cámara tiene suficiente carga total para fluir
contra el gradiente de los fluidos producidos. La mayor parte de esta carga, sin
embargo, aún se encuentra en forma de una carga de velocidad. La sección
final de trabajo de la bomba tipo jet, es el difusor, de mayor área que convierte
la carga de velocidad a una carga estática de la columna de fluidos,
permitiéndoles fluir hacia la superficie.
La bomba tipo jet ofrece la ventaja de no tener partes móviles, la cual permite
producir cualquier tipo de fluido motriz o producido. Además, este tipo de
bombas pueden ser utilizadas a cualquier profundidad, facilitando así, su
instalación en cualquier pozo.
Por otra parte, las desventajas de la bomba tipo jet son su baja eficiencia
(generalmente en un rango de 20-30 %) y la necesidad de emplear altas presiones
de succión para evitar cavitación en la bomba.

9. Ventajas del bombeo hidráulico tipo jet
 La bomba jet puede tolerar fluidos de menor calidad, ya sea fluido motriz o
del pozo, ya que no contienen componentes mecánicos reciprocantes.
 La bomba jet puede ser adaptada a casi cualquier conexión de fondo.
 Pueden ser obtenidos mejores índices de productividad en comparación
con una bomba hidráulica convencional, siempre y cuando se utilice el
mismo tamaño de tubería.
6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL BOMBEO HIDRAULICO
6.1. VENTAJAS
 Producir grandes caudales desde mayores profundidades, esto es con
relación a los demás sistemas de levantamiento artificial.
 Se puede tener la flexibilidad para adaptarse a los cambios de caudales de
producción de las arenas productoras. Las bombas hidráulicas para su
cambio no requiere de torre de acondicionamiento.
 Las bombas hidráulicas de pistón tienen mejores eficiencias a grandes
profundidades que una bomba de varillas porque no existe el problema de
estiramiento de la sarta.
 Todas las bombas hidráulicas pueden accionarse desde una sola fuente de
fluido motriz.
 Las bombas jet manejan con facilidad grandes relaciones de gas y petróleo.
 Las bombas jet son las que menor mantenimiento requieren por su reducido
numero de partes además estos equipos se puede reparar en el sitio de
trabajo (pozo).
 Con la bomba jet se puede manejar altos volúmenes de producción y dentro
de esta sólido.
6.2. DESVENTAJAS
 Como se trabaja con presiones de operación altas (2000-3800psi) hace que
el trabajo se lo realice con gran meticulosidad ya que una mala operación
puede acarrear problemas con graves consecuencias.
 La reparación de las bombas pistón se las tiene que realizar en un taller
adecuado con aparatos de control y calibración, esto es para controlar y
chaquear las tolerancias permisibles de reusó de cada una de sus partes.
 El fluido motriz tiene que ser limpio.
 El fluido motriz de una bomba pistón tiene que por preferencia ser petróleo
con bajo porcentaje de agua (0.2% - 0.4%).
 Cuando los pozos producen con una bomba jet y adicionalmente porcentaje
de agua es alto, tendremos mayor consumo de químicos (demulsificante),
las unidades de power oil trabajan a mayores revoluciones/minuto por lo

10. tanto se consumirá más combustible (diésel), se requiere mayor potencia
(HP).
 La bomba jet necesita una presion de succión relativamente alta para evitar
la cavitación.
7. PARÁMETROS DEL BOMBEO HIDRÁULICO
 Alto dependimiento del HP requerido. Bajo en mantenimiento de bombas,
costos relacionados con el tamaño de la garganta y las boquillas.
 Su confiabilidad es buena con un apropiado tamaño de garganta y boquillas
de la bomba para las condiciones de operación. Debe evitarse operarse en
rangos de cavitacion en la garganta de la bomba. Problemas para
presiones mayores a 4000 lpc.
 Fácil de remover. Algunos se dan como pago de su valor. Buen mercado
para las triples bombas.
 Su eficiencia es de buena a pobre, máxima eficiencia solo en 30%
altamente influenciado por el fluido de potencia más el gradiente de
producción. Eficiencia típica entre 10-20%.
 Su flexibilidad es de buena a excelente, tasa de fluido de poder y presión
ajustable a condiciones de producción capacidad de levantamiento.
Selección de gargantas y boquillas de amplia gama de tallas de volumen y
capacidad.
8. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
 SLB. Bombeo Hidráulico. http://www.slideshare.net/gabosocorro/bombeo-
hidralico-tipopistn
 Badillo D. 8479/d/34746650/34-BOMBEO-HIDRÁULICO-TIPO-PISTÓN
 jet: http://cmtoti.blogspot.mx/2010/12/software-diseno-bombeo-hidraulico-
tipo.html
 Maggiolo Ricardo, Optimización de la Producción mediante Análisis Nodal.
ESP OIL Engineering Consultants. Julio de 2008.
 Ramírez Sabag Jetzabeth Dra., Productividad de Pozos Petroleros.
Facultad de Ingeniería, UNAM, México 2007.