El documento describe una bomba de cavidad progresiva (PCP), diseñada para aumentar la producción petrolera nacional. Una PCP utiliza un rotor helicoidal que gira dentro de un estator también helicoidal para crear cavidades progresivas que transportan el fluido. Las PCP son eficientes, requieren baja presión y pueden manejar fluidos con sólidos en suspensión.

1. Bomba de Cavidad
Progresiva
AUTOR:
PEDRO MONTERO
C.I.26653797

2. Bomba de Cavidad Progresiva
La bomba de cavidad progresiva (PCP) de fondo, está diseñada para levantar la producción
petrolera nacional con una alta efectividad.
Sus siglas son PCP, significan "Progressive Cavity Pump" o Bomba de Cavidad Progresiva, es una
bomba de desplazamiento positivo compuesta por un rotor metálico móvil y una sección
estacionaria (estator) que está recubierto internamente por elastómero de forma de doble hélice.
Al accionarse la bomba, el movimiento entre el rotor y el estator crea cavidades progresivas donde
se desplaza el fluido. Este tipo de bombas se caracteriza por operar a baja velocidades y permitir
manejar volúmenes de gas, sólidos en suspensión y agua.
Las bombas de cavidad progresiva, utilizan un rotor de forma helicoidal de (n) número de lóbulos,
el cual gira dentro de un estator en forma de helicoide de (n+1) número de lóbulos.
Las dimensiones de los dos elementos que componen la bomba PCP (rotor y estator) generan una
interferencia, la cual crea líneas de sellos que definen las cavidades. Al girar el rotor, estas
cavidades se desplazan o progresan, en un movimiento combinado de traslación y rotación lo cual
se manifiesta en un movimiento helicoidal de las cavidades desde la succión a la descarga de la
bomba.

3. VENTAJAS
1. Alta eficiencia con bajo consumo de energía.
2. Bajo costo de inversión.
3. Requiere baja presión de entrada de succión de la bomba.
4. Muy bena resistencia a la abrasión.
5. Simple instalación y operación.
6. Bajo mantenimiento.
7. Equipos de superficie de pequeñas dimensiones.
8. Bajo nivel de ruido.

4. TIPOS DE BOMBA DE CAVIDAD
PROGRESIVA
Configuración Tubular Configuración Insertable
La configuración de BCP Tubular o convencional, el proceso
de competición del estator y rotor se realiza por partes
separadas, es decir, la instalación del estator se desarrolla
con la sarta de tubería de producción y posteriormente se
realiza la instalación de la sarta de cabillas con el rotor. La
conexión de las cabillas con el rotor es el componente
necesario para trasmitir el movimiento giratorio que requiere
el sistema para desplazar el fluido.
La configuración de BCP Insertable se asemeja al sistema de
una BCP convencional, con la diferencia de que el equipo se
ensambla en superficie y su instalación es mediante la sarta
de cabillas por dentro de la tubería de producción,
minimizando el tiempo de intervención y el costo asociado a
esta actividad.

5. Para su asentamiento en fondo de pozo, se
cuenta con dos (2) tipos de sistema de anclaje:
1. Anclaje con Niple-11 posee un ancla axial superior (trava del Niple N-11) la cual es asentada
en el Niple N-11, estándar en toda la Faja Petrolífera del Orinoco, el cual es instalado junto con
la tubería de producción antes de la instalación de BCP Insertable; y un ancla radial de tubería
en la parte inferior (diámetros de tubería de 3 1/2", 4 1/2" y 5 1/2") para evitar vibraciones y
movimiento giratorio del sistema.
2. Anclaje con Niple N-12 Modificado posee un Niple de Trava Tipo Garra (inferior) para ser
anclado en el Niple N-12 el cual es instalado junto con las camisas de asentamiento de la BCP
Insertable y la sarta de tubería de producción; y en la parte superior un Buje con Anillo de
Veda como función para maniobra de asentamiento y hermeticidad de equipo inserto.
Su versátil diseño permite manejar cortes de agua y sedimentos de hasta un 50%, además
temperaturas hasta 300ºF para aplicaciones térmicas, manejo de alto caudal de hasta 83 m3/d y
es ideal para la instalación en pozos desviados y horizontales debido a su fácil anclaje y
desanclaje.

6. ELASTÓMEROS Y VENTAJAS
Los elastómeros son la base del sistema BCP en el que está moldeado el perfil de doble hélice del estator. De
su correcta determinación y su interferencia con el rotor depende en gran medida la vida útil y eficiencia de la
BCP.
Los elastómeros de las Bombas de Cavidad Progresiva BCPVEN - NETZSCH se presentan en diferentes clases
de compuestos basados en nitrilo y flúor carbón que dependiendo de cada aplicación y las condiciones de pozo
determinan el tipo de elastómero a seleccionar.
Ventajas Geometría Simple Lóbulos:
Menor número de etapas.
Mayores velocidades.
Menos torque hidráulico.
Mayor manejo de fluidos a baja presión.

7. ELASTÓMEROS
Elemento delicado de la BCP, es un polímero de alto peso molecular.
La hermeticidad entre cavidades contiguas
determina la eficiencia de la Bomba.
Puede deformarse y recuperarse elásticamente( Resiliencia) haciendo posible la interferencia
entre el Rotor y el Estator.
Deben presentar resistencia Química y excelentes propiedades Mecánicas.
Son:
1. Base Nitrílica (convencionales)
2. Hidrogenación catalítica (Hidrogenados)
3. Fluoelastómeros

8. Propiedades Mecánicas Mínimas
1-Hinchamiento 3 al 7% ( máx.)
2-Dureza 55 a 78 puntos.
3-Resistencia tensíl > 55 Mpasc
4-Elongación /Ruptura > 500%
5-Resistencia/ Fatiga >55000 C.
6-Resistencia/ Corte >4 Kg/m
Composición de los Elastómeros
Elastómeros 60%, Rellenos 20%, plastificantes 5%, agentes de curado 10%, Misceláneos 5%.

9. GEOMETRÍA Y VENTAJA
Existen distintas geometrías en bombas BCP, y las mismas están relacionadas directamente con el número de
lóbulos del estator y rotor.
BCPVEN- NETZSCH dispone de la geometría de BCP simple y multi-lóbulo, siguiendo el principio de Moineau,
basado en el ajuste geométrico entre la única parte móvil (rotor) la cual gira excéntricamente en el elemento
estacionario (estator).
Ventajas Geometría Multi Lóbulos
Más producción.
Más levantamiento.
Menos velocidad.
Bombas más cortas.

10. ACCESORIOS
BOP INTEGRALES
Sus siglas en inglés Blowout Preventer significan Sistema que Impide Reventones. Es un equipo
mecánico proyectado a la seguridad del sistema BCP de fondo, creando una restricción en el
espacio anular ubicado entre la sarta de cabillas y la sarta de la tubería del pozo.
Una de las grandes ventajas del sistema, determinante como catalogación integral, es que posee
un cuerpo rígido que reduce la altura de la instalación del cabezal debido a que la T de flujo está
integrada en este sistema, posee orificio para prueba del sello, ojales para izamiento y sirve de
colgadera de tubería de producción.

11. EQUIPO ACOPLE FLEXIBLE
Utilizado para transferir el movimiento generado por el motor al cabezal de rotación. Consta de dos piezas
metálicas y una goma en su interior, la cual posee una resistencia a la torsión dependiendo de la potencia de
los equipos de superficie. En la fig. 5 se muestra el acople flexible.Existen cuatro formas de flexión. Absorben
todo tipo de golpes, vibración y desalineamiento.
TORSIONAL: Los acoples de elemento flexible tienen una capacidad excepcional de absorber los golpes y
amortiguar las vibraciones. Los elementos flexibles Hytrel pueden deformarse torsionalmente hasta 7º dentro
de su rango de torque.
ANGULAR: el diseño único de los acoples dentados, permite la absorción del desalineamiento angular sin
desgaste. Estos límites permiten alinear acople mediante el uso de una escala y de un compás.
PARALELO: El desalineamiento paralelo se absorbe sin desgaste o pérdida considerable de energía. La
elasticidad lateral del elemento flexible minimiza las cargas sobre los rodamientos que normalmente se asocian
con el desalineamiento paralelo. Esta propiedad también permite una instalación más sencilla de componentes
calibrados con ajustes deslizantes, sin preocuparse de la corrosión ocurrida por el uso en el eje.
AXIAL: Los acoples flexibles pueden ser usados en aplicaciones con un limitado movimiento axial. La
compresibilidad axial de los elementos flexibles permite que el eje flote, sin transmitir en lo absoluto la carga
en ella.

12. EQUIPO ANCLAS DE TORQUE
Son un accesorio mecánico conectado directamente al niple de paro de la bomba cuya función es
evitar la desconexión del tubo sobre la bomba. El ancla antitorque es accionado girando la sarta
de tubería en sentido horario (180 °) hasta que el accesorio despliegue las aletas que se fijarán
directamente en el revestidor.
Este dispositivo impide el movimiento rotacional en sentido anti-horario de la sarta de tubería y
del estator de la bomba. Su finalidad es evitar la pérdida de la tubería o del estator en el pozo ya
que al activarse la bomba la vibración que esta provoca, genera un movimiento en la sarta, el cual
puede desenroscar la tubería en cualquier punto de ella y perder la completación de la Bomba de
Cavidad Progresiva del pozo.

13. EQUIPO ANCLAS DE GAS
Son tres secciones de anclas de 3 pies cada una, con céntricos en los revestidos de producción cuya función es
provocar una doble separación de gas en el fluido que se desea producir, la primera separación es natural el
gas es desprendido del fluido que genera un nivel de sumergencia en el espacio anular del revestidor-tubería.
La otra separación es producto de las secciones de anclas, estas secciones poseen en su superficie una especie
de copas bordeadas por agujeros mientras que el líquido a través de los orificios produce una caída de presión
lo cual ocasiona un desprendimiento de gas en el crudo que entra a la otra fase de separación, una vez que el
fluido entra a través de las secciones de anclas, el fluido descansa en un tubo de barro y dentro de este se
encuentra otro tubo conocido como el tubo de succión. El tubo de succión es por donde se hace el fluido con
el menor porcentaje de gas en solución para la entrada de la bomba.

14. NIPLE DE PARO
Tubo de acero que va colocado en el extremo inferior del estator, el cual puede ser tipo
pin o estrella, constituye el punto base para el espaciamiento de la bomba y son
fabricados lisos o ranurados.

15. EQUIPO DE SUPERIFICE
Variador de
Frecuencia
Motor Eléctrico
Caja Reuctora
Cabezal de rotacion
Línea de Flujo
Cabezal de Producción
Tuberia de produccion
Barra Pulida
T de
Flujo
Revestidor de
produccion
Stuffing
box

16. Criterios Técnicos de Diseño
1. La condiciones de producción de pozos vecinos
2. El comportamiento de influjo IPR
3. Conocimiento de las propiedades de los fluidos producidos
4. Tasa de Producción requerida
5. Desplazamiento Mínimo Requerido (m3/día/rpm o Bls/día/rpm)
6. La capacidad mínima de presión requerida
7. La presión de la columna de líquido o gas.
8. Carga axial
9. REQUERIMIENTOS DE TORQUE
10. La Potencia requerida para mover la bomba

17. Instalación BCP
1. Conexión Ancla Antitorque.
2. Conexión Niple de Paro.
3. Conexión del Estator.
4. Conexión Niple de Maniobra al Estator
5. Bajada de la Tubería de Producción
6. Cabezal del Pozo
7. Conexión del Rotor a la sarta de Cabillas
8. Conexión sarta de Cabillas
9. Bajada de la sarta de Cabillas
10. Espaciamiento del Rotor

18. Diagnostico y Análisis de Fallas
Análisis de Fallas
ENDURECIMINETO /
DESPRENDIMIENTO
HISTERESIS
PRESION
EXCESIVA
HINCHAMIENTO
AGRIETAMIENTO POR
RESIDUOS
ALTA
TEMPERATURA

19. Mantenimiento Preventivo
EQUIPO DE SUPERFICIE
1. Lubricación ( Grasa ó Aceite)
2. Rodamientos de cabezal y caja Reductora.
3. Ajuste ó remplazo (Prensa estopa)
4. Cabezales y Motores con base Grasa, (lubricación periódica)

20. Mantenimiento Correctivo
EQUIPO DE Sub-SUELO
Realizar inspección y mediciones de prueba, Estator y Rotor:
1. El Estator puede ser reutilizado con otroRotor.
2. El Rotor puede ser utilizado, con o sin un nuevo cromado, con otro Estator.

21. COMPONENTES DEL SISTEMA
La unidad típica del sistema de bombeo por cavidades progresivas está constituida en el fondo del pozo por los componentes:
rotor, estator, varillas, centralizador y tubería de producción. Las partes superficiales son: motor eléctrico, cabezal de rotación,
líneas de descarga, tablero de control, sistema de frenado, sistema de transmisión de energía (conjunto de bandas), caja de
cambios, caja de sello (stuffing box) y eje impulsor.
La integración de los componentes es indispensable, ya que cada uno ejecuta una función esencial en el sistema para tener
las condiciones de operación deseadas que permitan impulsar a la superficie el gasto de aceite requerido.
El equipo superficial consiste de un pequeño cabezal de rotación y un motor eléctrico de bajo poder. El cabezal alberga la caja
de cambios, un sistema de frenos integrado y un eje impulsor (varilla pulida).
Las varillas están sujetas al eje impulsor del cabezal de rotación (o varilla pulida), el cual está ensamblado directamente sobre
la cabeza del pozo.

22. DISEÑO DEL SISTEMA
Dentro del la industria petrolera una fase de la cadena de valor es el
disñeo de l as operaciones a realizar en un pozo desde la etapa de
exploracion hasta el periodo de exploracion.
El éxito del diseño de un aparejo de Bombeo por Cavidades Progresivas
(PCP), depende de la buena calidad de la información utilizada, que
incluye: pruebas de producción, tipo de fluidos producidos, estado
mecánico del pozo y datos complementarios que permitan asegurar el
funcionamiento confiable del sistema.

24. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO Y
SELECCIÓN DEL SISTEMA
ELECCIÓN DEL ESTATOR
Para conocer si el estator de la bomba es compatible con la tubería de producción, se
emplea la siguiente ecuación:
dmax = = diametro maximo del estator [pg] dTR = diametro interno del la TR [pg]
SELECCIÓN DEL ELASTÓMERO
Para la selección del elastómero a utilizar es necesario realizar lo siguiente: 1. Realizar
un análisis de Presión, Volumen y Temperatura (PVT) de los fluidos producidos para
determinar: Viscosidad, Gravedad API, Contenido de Saturados, Aromáticos, Resinas,
Asfaltenos.

25. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO Y
SELECCIÓN DEL SISTEMA
Realizar un estudio de compatibilidad entre el elastómero y los fluidos producidos
mediante el cual se evalúa la capacidad mecánica inicial del elastómero y la variación de
las propiedades mecánicas en muestras envejecidas.
SELECCIÓN DEL ROTOR
Para la selección del diámetro del rotor debe considerarse el hinchamiento por efecto de
la temperatura de fondo, composición y viscosidad de los fluidos manejados. Con estos
datos se realiza una primera selección del diámetro del rotor utilizando los catálogos de
los fabricantes, las experiencias en campo determinarán la selección definitiva. Se
dispone de tres tipos de rotores:
Para la selección, se requiere conocer la temperatura (°F) y viscosidad dinámica ( f) del
fluido en centipoises, ya que con estos datos podremos determinar qué tipo de rotor de
los arriba mencionados, será el ideal de acuerdo a la grafica siguiente.

26. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO Y
SELECCIÓN DEL SISTEMA
ELECCIÓN DEL NIPLE DE PARO
El niple de paro es un accesorio de la bomba y generalmente es de 1’ de longitud. Para conocer las dimensiones en cada caso se debe
ver el catálogo del fabricante.
SELECCIÓN DE LA BOMBA
CÁLCULO DEL ÍNDICE DE PRODUCTIVIDAD
Existen diversos métodos para predecir el comportamiento de flujo al pozo (Vogel, Fetkovich, etc.), sin embargo, para este trabajo se
considerará la utilización del modelo matemático de Vogel.
Donde: qo = Gasto de aceite [bpd]
qomáx = Gasto màximo de aceite [bpd]
Pws = Presion de fondo estática [psi]
Pwf = Presion de fondo fluyendo [psi]

27. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO Y
SELECCIÓN DEL SISTEMA

28. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO Y
SELECCIÓN DEL SISTEMA
CÁLCULO DE LA CAPACIDAD HIDRÁULICA DE LA BOMBA
Dos de las variables a considerar en la selección de una bomba de cavidad progresiva la constituyen su capacidad de
levantamiento (head) y su desplazamiento volumétrico.
La capacidad de almacenamiento de la bomba será la exigencia de levantamiento neta que esta deberá suministrar para llevar
los fluidos desde el subsuelo hasta la superficie. La siguiente expresión define la capacidad de levantamiento de la bomba:
CÁLCULO DE LA PRESIÓN DE ENTRADA
Si se dispone de la curva de IPR la presión de entrada puede ser calculada con el uso de la siguiente expresión:

29. PROCEDIMIENTO DE DISEÑO Y
SELECCIÓN DEL SISTEMA
SELECCIÓN DEL ANCLA DE GAS. En aquellos casos donde la separación de gas natural no es
suficiente y la viscosidad del fluido lo permite, se recomienda el uso de un separador estático de
gas (ancla de gas). Uno de los factores por los cuales no se aplica un separador dinámico en
pozos con bombeo por cavidades progresivas es porque las velocidades de rotación alcanzadas
son muy bajas y no permiten accionar eficientemente el separador centrífugo.
EQUIPOS DE SUPERFICIE
CÁLCULO DE POTENCIA Y SELECCIÓN DEL MOTOR. Una vez seleccionada la bomba, se toma su
curva de comportamiento correspondiente. Esta curva varía dependiendo del fabricante, pero en
general con ella podemos calcular los requerimientos de potencia al motor (HPc) y la velocidad de
rotación (rpm) necesaria para producir el gasto de aceite (qo) para el diseño. La potencia del
motor considerando los esfuerzos combinados, también puede ser calculada mediante la CODIGO
DEL PROGRAMA