1. BOMBEO HIDRÁULICO TIPO
PISTÓN
Geovanny Bernal Nosa
Daniel Buitrago Suarez
Daniela López Triviño
Carlos Paz Cabas
Marcela Peña
Agustín Ordoñez Ortiz
Adriana Quijano Penagos

2.  También llamado (Hydraulic Pistón Pumping, HPP), este
sistema de producción es introducido al pozo cuando la
energía natural de éste no es suficiente para que pueda
fluir.
 El bombeo hidráulico tipo pistón consiste de un sistema
integrado de equipo superficial acoplado a una tubería
conectada al pozo que transmite potencia a una unidad
instalada a una determinada profundidad (pudiendo ser
ésta el fondo del pozo) mediante acción hidráulica.
BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTON

3.  Equipo superficial : - Motor
- Bomba reciprocante
- Fluido motriz
 Este es un sistema reciprocante, es decir, que succiona
y expulsa fluido alternadamente, el cual es forzado a
entrar y salir de un par cilindros por la acción de cada
uno de los pistones.
BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTON

4. VARIABLE RANGO
No. De Pozos >2
BPD 101 a 600
Prof. Del Pozo (ft) 12001 a 15000
Tamaño (ID) 2 3/8
Inclinación(º) 0 a 10
Dogleg (Ft/100Ft) 0a3
Temperatura (ºF) 71 a 150
Pwf 301 a 800
BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTON

5.  Puede alcanzar mayores profundidades que otros
sistemas, debido a su flexibilidad.
 La bomba subsuperficial se puede recuperar e
instalar fácilmente. La recuperación se hace
invirtiendo la circulación en la sarta de
producción, se circula por la sarta del retorno del
fluido motriz para llevarla a la superficie.
 Buena flexibilidad de gastos de producción.
 Puede operar en pozos direccionales. Es el
sistema artificial de producción mas indicado para
esta operación.
BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTON

6.  Control del sistema de varios pozos desde un punto
único. Desde ese punto, el operador puede:
a) Cerrar o abrir uno, cualquiera o todos los pozos, o la
combinación deseada de pozos.
b) Graduar la velocidad de la bomba en cada pozo.
c) Medir la velocidad de la bomba en cualquier pozo.
 Fácil adición de inhibidores. (Flujo motriz).
 Manejo de crudos pesados. Esto estará en función de la
capacidad de la bomba subsuperficial y de su eficiencia.
BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTON

7.  Falta de Fluido Motriz
 Obstrucciones del flujo
 Fugas
 Cambios de condiciones del pozo
 Desgaste del motor
 Contaminación del fluido motriz
 Alta producción de gas
 Corrosión
 Abrasividad
 Taponamientos
BOMBEO HIDRAULICO TIPO PISTON

8. FUNCIONAMIENTO DEL BOMBEO
HIDRAULICO TIPO PISTON

9. Formada por un conjunto de pistones que van subiendo
y bajando de forma alternativa de un modo parecido a
los pistones de un motor a partir del movimiento rotativo
del eje

10. TIPOS
 Bomba de Acción Simple:
Desplaza el fluido hasta la superficie, en el recorrido
ascendente o descendente
 Bomba de Doble Acción:
Desplaza el fluido hasta la superficie, en los dos
recorridos ascendente y descendente

11. PRINCIPIO DE
FUNCIONAMEINTO
Proceso de generacion y transmission de energia
que se efectua mediante un fluido conocido como
“fluido motriz”, el cual es inyectado a presión al
pozo.

12. El fluido motriz hace funcionar la bomba por medio del
principio de “ si se ejerce una presion sobre la superficie
de un lqiuido contenido en un recipiente, dicha presion
se transmite en todas las direcciones”

13.  Sistema de Flujo Cerrado: el fluido motriz no se mezcla
con el fluido del pozo; lo que hace necesario instalar tres
tuberías en el fondo del pozo: una para inyectar el fluido
del pozo, otra para retorno del mismo y otra del fluido de
producción:

14.  Sistema de Flujo Abierto: el fluido motriz se mezcla con
el fluido del pozo, se usan dos tuberías, una para
inyectar el fluido de potencia y otra para el retorno de la
mezcla.

15. OPERACIÓN GENERAL

16. BOMBA PISTON

17.  RECORRIDO ASCENDENTE: el fluido de produccion
levanta la valvula inferior izquierda, la presion generada
por el ascenso del piston mantiene cerrado la valvula
superior izquierda. La valvula superior derecha se abre
para evacuar el fluido por la subida del piston ,y la valula
inferior derecha se mantiene cerrada.

18.  RECORRIDO DESCENDENTE: el fluido a producir hace
que se abra la válvula superior izquierda permite que el
pistón baje, lo cual mantiene cerrada la válvula inferior
izquierda cerrada. La válvula inferior derecha se
mantiene cerrada , mientras esto la válvula superior
izquierda se cierra.

19. MOTOR PISTON

20.  RECORRIDO DESCENDENTE: el fluido
motriz comienza a llenar el cilindro por la
parte superior, ejerciendo una presión
sobre el pistón llevandolo abajo.

21.  RECORRIDO ASCENDENTE: en el momento en que el
pistón genera un presión determinada en el liquido, se
abre un válvula permitiendo que el fluido en la parte
superior entre y haga de nuevo subir el pistón .

22. ESPECIFICACIONES

25. VENTAJAS Y LIMITACIONES DE
BOMBEO HIDRÁULICO TIPO PISTÓN.
 Limitaciones:
 Dificultad para tratar scales.
 Requiere 2 líneas de tubería.
 Facilidades en superficie para
tratamiento de agua (fluido
motriz).

26. EQUIPOS DE SUPERFICIE

27. EQUIPOS DE SUPERFICIE

28. •Estas bombas trabajan con baja presión de entrada, por lo
tanto, existe un menor consumo de energía en superficie.
•Estas bombas poseen partes móviles, por ello son más
frágiles en el manejo de sólidos abrasivos.
•Su instalación en el pozo es fija.
•Su mantenimiento es más costoso ya que estas bombas
requieren de calibración, y sus piezas deben pasar las
pruebas de tolerancia por desgaste y luego son
examinadas en un pozo de prueba, el cual simula
condiciones de subsuelo

29. TANQUES DE ALMACENAMIENTO, TANQUES
DE LAVADO, SEPARADORES Y/O
TRATADORES
 Cuando se utiliza petróleo como fluido de
potencia, dicho fluido se obtiene de
tanques de almacenamiento o de
oleoductos, de donde se suministran al
sistema de bombeo o de distribución.

30. BOMBAS DE SUPERFICIE
• Las presiones de operación de estas bombas fluctúan generalmente entre
2.000 y 4.000 psi y ratas de fluido motriz del orden de hasta 3.000 BFPD.
• Normalmente se usan bombas de desplazamiento positivo o reciprocantes,
cuyos diámetros de pistón varían dependiendo de la cantidad de fluido motriz
y la presión a manejar.
• Las bombas centrifugas multi-etapas pueden ser usadas cuando se bombea a
múltiples pozos desde una estación central.
• Las bombas de desplazamiento positivo usan motores a gas o eléctricos. Las
bombas múltiples usualmente varían sus pistones entre l y 2 ¾” y sus
caudales entre 500 y 3.000 BFPD.

31. MÚLTIPLES DE CONTROL
 Cuando se opera una cantidad apreciable de
pozos desde una batería central, se suele usar un
múltiple de control para dirigir los flujos
directamente a cada uno de los pozos
 Medidores de flujo global o individual para cada
pozo se pueden instalar en el múltiple de control
de fluido de potencia.
 Para regular y/o distribuir el suministro de fluido
de potencia a uno o más pozos, se usan varios
tipos de válvulas de control. La válvula común a
todos los sistemas de bombeo libre es la de
cuatro vías o válvula control del cabezal del pozo.

32. VÁLVULA DE CONTROL
 Una válvula de control de presión constante
regula la presión en el lado común del fluido de
potencia del múltiple. Esta presión, generalmente,
es mayor que la presión más alta requerida por
cualquiera de los pozos. La válvula de control de
flujo constante rige la cantidad d fluido de
potencia que se necesita en cada pozo cuando se
emplea una bomba reciprocante.

33. LUBRICADOR
 Sirve para sacar la bomba y desplazar
la bomba hacia el pozo evitando la
contaminación del medio ambiente.
También se utiliza para controlar la
presencia de gases corrosivos que
pueden obstaculizar la bajada de la
bomba o su remoción del pozo.

34. HIDROCYCLONES
 Separa los sólidos (principalmente arena) del fluido
motriz y evitar el daño prematuro de la bomba de
superficie y de subsuelo. El trabajo eficiente del
hidrocyclon depende de un diseño adecuado que
tenga en cuenta el tamaño de los sólidos con
respecto al tamaño del hidrocyclon y del diferencial
de presión a través de él. un diferencial de presión
entre 40 y 50 psi es normalmente adecuado.

35. EQUIPOS DE SUBSUELO

36. TIPO DE COMPLETAMIENTO
INSERTO FIJO
La bomba de fondo de pozo
es corrida en una sarta de
tubería mas pequeña.
El aceite de potencia
consumido baja por la sarta
pequeña y la de producción.
El fluido de potencia
expulsado retorna por el
anular de las dos sartas.

37. FIJO EN EL REVESTIMIENTO
La bomba de hueco es corrida
en cualquier tamaño de tubería
y sentada por medio de un
empaque de revestimiento.
El fluido de potencia baja por
la tubería.
La producción mas el fluido
regresan por el anular.

38. LIBRE PARALELO
Dos sartas de tubería conectadas en
el fondo por un bloque cruzado.
La bomba libre es bajada por la
tubería de mayor diámetro ayudado por
el fluido de potencia.
Es colocada en un sello de
asentamiento sobre la válvula fija y un
sello superior en un collar especial.
Continua la circulación de aceite de
potencia , la bomba comienza a operar.
La producción y fluido de potencia son
expulsados por el bloque cruzado y
retorna por la sarta de tubería pequeña.

39. REVESTIMIENTO LIBRE
La sarta de tubería es corrida y
sentada en el revestimiento con
un empaque.
La bomba libre es circulada a
fondo.
En operación el fluido de
potencia expulsado mas la
producción, son levantados por el
anular del revestimiento.

40. RESORTES DE SUB-
SUPERFICIE
 Los resortes de fondo se
usan para amortiguar el
impacto del descenso del
pistón, evitando el daño.
 se baja por cable al pozo
para proteger el pistón.

41. BOMBAS HIDRAULICAS
La bomba puede ser de simple acción o de doble
acción.
A) Bomba acción simple :
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, ascendente y descendente.

42. BOMBAS HIDRAULICAS
ACCION DUAL
De “acción dual”, desplazan el fluido tanto en el
movimiento ascendente como en el descendente.

44. 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.
TIPO DE SISTEMAS DE FLUIDO:
• Fluido cerrado
• Fluido abierto

45. SISTEMA DE FLUIDO CERRADO
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
• otra del fluido de producción.

46. SISTEMA DE ABIERTO
En el sistema abierto, el fluido motor se mezcla
con el fluido del pozo

47. TIPOS DE PISTON

48. PISTON VIAJERO
 El agua fluye a través del pistón.
Cuando la presión de gas o aceite es
suficiente para cerrar la válvula, el
pistón es levantado hacia la superficie
donde el líquido es drenado y el gas y
aceite es acumulado en la línea de flujo.

49. ACERO SOLIDO
 Este tipo de pistón es óptimo para pozos que
tienen tubería de producción combinada.

50. PISTON L
 FRENAN LA FORMACION DE PARAFINAS

51. PISTON CEPILLO
 Es diseñado para operar en pozos con arenas y
sólidos suspendidos en los líquidos

52. PISTON ALMOHADILLAS
 Las almohadillas están hechas básicamente de
acero inoxidable, el pistón con almohadillas
entrelazadas está disponible con una sola
almohadilla o con tres según sea su diseño.

54. Primero la diferencia entre los dos diferentes sistemas de operación del
Mecanismo.

55. Mas que aplicaciones, se verán ventajas
y desventajas en comparación con el
Bombeo Hidráulico tipo jet y se
describirán los criterios básicos de
aplicación.

56. Ventajas
Bombeo Hidráulico tipo Bombeo Hidráulico tipo
pistón. Jet
Flexibilidad rango de tasas Carencia de partes móviles,
(5000 BPD) manejo de diferentes
fluidos.
Pozos direccionales Fácil instalación
Fácil adaptación para Adaptación a casi cualquier
automatización profundidad
Fácil para agregar Mas tasas de producción en
inhibidores de corrosión. mismo diámetro de tubería.
Puede instalarse como un
sistema integral
Adecuado para crudos
pesados.
Puede instalarse en áreas
reducidas (plataformas o
urbanas)

57. Desventajas
Bombeo Hidráulico tipo Bombeo Hidráulico tipo
pistón. jet.
Presenta limitaciones en La eficiencia mecánica es
presencia de sólidos. baja.
Muestra ciertos Se necesita una presión de
inconvenientes en presencia succión relativamente alta.
de gas libre.

59. Criterios de aplicación del Bombeo Hidráulico tipo pistón.
• Pozos profundos, Profundidad operativa entre 7500 a
10000 pies, máximo 18000.
• Trabaja con volúmenes de 50 a 500 BPD, máximo
5000.
• Rango de temperatura esta entre 100 a 250 F,
máximo 500.
• Baja o ninguna concentración de sólidos en el fluido a
producir.
• Pozos desviados u horizontales.
• Bajo RGL.
• Fluidos poco corrosivos o abrasivos.
• Bajo nivel de fluido (Bajo Pwf).
• Alto “drawdown”
• Aplicable a completamientos múltiples y en
operaciones offshore.

60. Bombeo Hidráulico Tipo
Pistón

61. Criterios de Diseño
1. Tipo de sistema: Abierto (OPF) o
Cerrado (CPF).
2. Gestión del gas: Venteo o Bombeo.
3. Arreglo de fondo de pozo.
4. Bombas de subsuelo, tubería y
necesidades del pozo.
5. Bomba de superficie.
6. Sistema de limpieza de fluidos
motrices.

62. Tipo de Sistema
 CPF: Se utiliza si el espacio en superficie o en la
batería es limitado (i.e. offshore) o por factores
ecológicos o de presentación. Utiliza agua.
 OPF: Cuando no es tienen las limitantes
anteriores. Menor costo. Utiliza petróleo muerto
debido a que los aditivos químicos para agua se
pierden y requieren inyección continua.

63. Gestión del Gas

64. Gestión del Gas
 Bombeo:
Instalaciones de más bajos costos,
pero no apropiado en pozos de bajas
presiones de producción y altos
GOR.

65. Gestión del Gas
 Venteo:
Mayores costos de instalación.
Necesario cuando:

67. Selección de la Bomba
Se basa en tablas donde se muestran los diferentes tipos
con sus características como son:
Tamaño de la bomba / tubería de producción.
Relación P/E.
P/E = Relación de desplazamiento de la bomba con
respecto al desplazamiento del motor.
Se relaciona con la presión de superficie requerida para
un levantamiento dado.

68. Selección de la Bomba
 Desplazamiento máximo de la bomba.
Si califican dos o más, se escogerá aquella con
la máxima capacidad de levantamiento de fluidos
(Valor más bajo de P/E).
 Desplazamiento en BPD/SPM del extremo del
motor y del extremo de bombeo respectivamente.

69. Se tienen las especificaciones técnicas
para cada tipo de bomba en una
instalación tipo Casing Libre.

70. Rata del Fluido Motriz
La rata del fluido motriz es función de la eficiencia
final de la bomba.
Para su cálculo se tiene:

71. Rata del Fluido Motriz
CÁLCULO DE LA EFICIENCIA FINAL DE LA
BOMBA:
Forma Gráfica.
Ecuación:

72. Rata del Fluido Motriz
Eficiencia Volumétrica Total [Nv]:
Es la eficiencia final de la bomba multiplicada por la
eficiencia final del motor. Entonces:

73. Fricción en la Bomba
La fricción mecánica e hidráulica en la bomba, bajo
condiciones de “no carga” se obtiene de la siguiente
gráfica:

75. Fricción en la Bomba
Corrigiendo el 25% de pérdidas por fricción en la FPE
Cuando la corrección para FPE se ignora, como
usualmente es, FP = ΔP

76. Potencia Hidráulica
Se utiliza la siguiente ecuación para
calcular la potencia en superficie y el
trabajo hecho por la bomba en el
fondo del pozo: