Este documento describe los componentes y funcionamiento del bombeo mecánico, uno de los métodos más utilizados para la producción de hidrocarburos. El bombeo mecánico utiliza una unidad de bombeo en superficie que transmite movimiento a la bomba de subsuelo a través de una sarta de varillas. Los principales componentes incluyen la unidad de bombeo, motor, varillas, bomba de subsuelo y tubería. La repetición del movimiento ascendente y descendente de la bomba mantiene el flujo hacia la superficie.

1. BOMBEO
MECÁNICO
Katia Fernanda Tellez D.I:41286468
Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño
IUPSM- Ampliación Maracaibo
Escuela de Ingeniería en Petróleo
Asignatura: Producción de Hidrocarburos

2. Es uno de los métodos de producción más
utilizados (80-90%), el cual su principal
característica es la de utilizar una unidad
de bombeo para transmitir movimiento a
la bomba de subsuelo a través de una
sarta de cabillas y mediante la energía
suministrada por un motor. Los
componentes del bombeo mecánico esta
compuesto básicamente por las siguientes
partes: unidad de bombeo, motor
(superficie), cabillas, bomba de subsuelo,
anclas de tubería, tubería de producción
(subsuelo).

3. La unidad de
superficie imparte el
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,
a cierta profundidad
del fondo del pozo.
Este método consiste
fundamentalmente en
una bomba de
subsuelo de acción
reciprocante, abastecida
con energía
suministrada a través de
una sarta de varillas.
La energía proviene de
un motor eléctrico o de
combustión interna, la
cual moviliza una unidad
de superficie mediante
un sistema de
engranajes y correas.
En la carrera
descendente de las
varillas, la válvula fija se
cierra y se abre la
válvula viajera para que
el petróleo pase de la
bomba a la tubería . En
la carrera ascendente, la
válvula viajera se cierra
para mover hacia la
superficie el petróleo
que está en la tubería y
la válvula fija permite
que entre petróleo a la
bomba. La repetición
continua del movimiento
ascendente y
descendente
(emboladas) mantiene el
flujo hacia la superficie.
FUNCIONAMIENTO

6. La unidad motriz es típicamente un motor
eléctrico o a gas. Su función es
suministrar la potencia que el sistema
necesita. La unidad motriz afecta el
consumo de energía y las cargas de la
caja de engranaje.
los hp del motor dependen de la
profundidad, nivel del fluido, velocidad de
bombeo y balanceo de la unidad.
El motor eléctrico y a gas son
componentes de bajo torque y altos rpm.
La variación de velocidad de la unidad
motriz afecta la caja de engranaje, la carga
de las varillas y la velocidad de bombeo.

7. Motores electricos: NEMA D es el motor de
unidad de bombeo mas reconocido. Su
deslizamiento esta entre el 5 al 13%. Otros
motores incluyen NEMA C con un max.
Deslizamiento de 5% y NEMA B con un max.
Deslixamiento de 3%
Motor a gas: existen motores de baja vel.
(≤700 rpm) con uno dos cilindros y alto torque
y motores multicilindros de alta vel., estos
motores pueden tener altas variaciones de vel.
(hasta un 35%) mas q motores de baja vel.

8. Ventajas Motores
Eléctricos
• Bajo costo del equipo.
• Fácil y bajo costo de
mantenimiento.
• Encajan fácilmente en
un sistema de
automatización de un
campo petrolero.
Ventajas Motores a Gas
• Flexibles en la
velocidad.
• Pueden trabajar en un
amplio rango de
condiciones de carga.
• Los costos del
combustible para
motores a gas son mas
económicos en
comparación con los
costos de energía
para motores eléctricos.

9.  La función de la caja de
engranaje es convertir
torque bajos y altas rpm del
motor en altos torque y
bajas rpm necesarias para
operar la unidad de
bombeo. Una reducción
típica de una caja de
engranaje es 30:1, es decir
que la caja de engranajes
reduce los rpm a la entrada
30 veces mientras
intensifica el torque de
entrada 30 veces.

10. Los contrapesos ayudan a reducir el torque
que la caja de engranaje debe suministrar.
En la carrera descendente, la caja levanta los
contrapesos con la ayuda de las cargas de las
varillas, quedando listos para ayudar nuevamente
en la carrera ascendente. La condición operacional
ideal es igualar el torque en la carrera ascendente y
descendente usando la cantidad correcta del
momento del contrabalanceo. Cuando esto ocurre
la unidad esta balanceada.
Una unidad fuera de balance puede sobrecargar
el motor y la caja de engranaje. Esto puede
resultar en fallas costosas y perdidas de
producción si no se corrige a tiempo.

11. La barra pulida conecta
la unidad de bombeo a la
sarta de varillas. Su
función principal es
soportar el peso de la
sarta de varillas, bomba y
fluido.
La superficie de la
barra pulida por ser
lisa previene el
desgaste de las
empacaduras del
prensaestopa.
Si el pozo no produce
suficiente petróleo para
mantener lubricada la
barra pulida entonces es
necesario instalar un
lubricador encima del
prensa estopa.
Las empacaduras del
prensa estopa son
apretadas para prevenir
fugas en el cabezal. Pero
no deben ser demasiado
apretadas porque disminuye
la potencia en la barra
pulida.
Las líneas de flujo conectan el cabezal del pozo con el separador. A altas
presiones en la línea pueden resultar en altas cargas en la barra pulida y una
baja en la eficiencia.

13. UNIDAD DE BOMBEO CONVENCIONAL
Ventajas:
1) Costos de mantenimiento bajos.
2) Cuesta menos que otras unidades.
3) Usualmente es mejor que el Mark II con
sarta de varillas de fibra de vidrio.
4) Puede rotar en sentido horario y antihorario.
5) Puede bombear mas rápido que las
unidades Mark II sin problemas.
6) Requiere menos contrabalanceo que las
Mark II.
Desventajas:
1) En varias aplicaciones no es tan eficiente
como Mark II u otros tipos de unidades.
2) Podría requerir cajas de engranajes mas
grandes que otros tipos de unidades
(Especialmente con varillas de acero)
Estas tienen el punto de
apoyo del balancín en su
punto medio (sistema de
palanca Clase I con
geometría montada en la
parte posterior y
contrabalanceo por
Crank). Se fabrican con
diversas especificaciones,
los recorridos varían de 12
a 192 pulg, y las cajas
reductoras varían de
25.000 a 912.000 pulg-lb.

16. UNIDAD DE BOMBEO BALANCEADAS POR AIRE
Ventajas:
1) Es mas compacta y fácil de balancear que
las otras unidades.
2) Los costos de transporte son mas bajos
que otras unidades (pesa menos).
3) Vienen en tamaños mas grandes que
cualquier otro tipo de unidad.
4) Puede rotar en sentido horario y antihorario.
Desventajas:
1) Son mas complicadas y requieren mayor
mantenimiento (compresor de aire, cilindro de
aire)
2) La condensación del aire en el cilindro puede
constituir un serio problema.
3) La caja de engranaje podría dañarse si el
cilindro pierde la presión de aire
En estas unidades el
punto de apoyo del
balancín esta en uno
de sus extremos
(Sistema de palanca
Clase III, geometría
montada en el frente
y contrabalanceo por
aire). Son unidades
más livianas y
compactas.