I.U.P.¨Santiago Mariño¨ Maracaibo, Estado Zulia Escuela: Ing, en Petroleo Cátedra: Produccion de Hidrocarburos Tutor: Ing. Johannelys Blanco

1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDCACION SUPERIOR
INSTITUTTO UNIVERSIRARIO POLITECNICO SANTIAGO MARIÑO
MARACAIBO, ESTADO ZULIA
ESCUELA: ING. EN PETROLEO
CATEDRA: PRODUCCION DE HIDROCARBUROS
TUTOR: ING. JOHANNELYS BLANCO
BOMBEO MECANICO
Autor:
Emely Ferrer
V-26.606.655
Maracaibo, Septiembre de 2018

2. BOMBEO MECANICO BM.
El bombeo mecánico es un procedimiento de succión y transferencia casi continua
del petróleo hasta la superficie.
Es el método de levantamiento artificial más usado a nivel mundial. Tiene su
principal aplicación en el ámbito mundial en la producción de crudos pesados y extra
pesados, aunque también se usa en la producción de crudos medianos y livianos.
No se recomienda en pozos desviados y tampoco es recomendable cuando la
producción de sólidos y/o la relación gas – líquido sea muy alta, ya que afecta
considerablemente la eficiencia de la bomba.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.
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.

3. VENTAJAS.
 Confiabilidad y bajo mantenimiento.
 Alto conocimiento en todas las aplicaciones (crudos pesados y livianos).
 Facilidad para ajustar la tasa en superficie.
 Permite alcanzar un alto grado de depleción.
 Varias alternativas para la fuente de poder (motor diesel o eléctrico).
 Operación, análisis sencillos y fácil reparación técnica.
 Tolera altas temperaturas.
 Facilidad para el intercambio de unidades entre pozos.
 Aplicable a huecos estrechos y completamiento múltiples.
 Permite el levantamiento de crudos con viscosidades relativamente altas.
 Fácil aplicación de tratamientos contra la corrosión y la formación de
escamas.
 Disponibilidad de diferentes tamaños de unidades.
DESVENTAJAS.
 Los caudales que permite bombear son relativamente bajos.
 Requieren de gran espacio en superficie, siendo poco recomendable en
plataformas costa afuera y en locaciones urbanas.
 Presenta mayor desgaste de las varillas en pozos desviados.
 Problemas de fricción en pozos tortuosos.

4.  Baja tolerancia a la producción de sólidos.
 Limitado por la profundidad.
 Baja eficiencia volumétrica en pozos con alta producción de gas.
 Susceptible a la formación de parafinas.
 El tubing no puede ser recubierto internamente para protegerlo contra la
corrosión.
 Poca resistencia al contenido de H₂S.
 En pozos de diámetro pequeño, se limita el caudal a producir, por el tamaño
de subsuelo.
COMPONENETES DEL SISTEMA.
1. 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:
 Motor: suministra a la instalación energía mecánica la cual eventualmente
es transmitida a la bomba y usada para levantar el fluido. El motor
seleccionado para una instalación debe tener suficiente potencia de salida
para levantar el fluido a la tasa deseada desde el nivel de fluido de trabajo en
el pozo.
 Caja reductora de velocidad: este dispositivo permite cambiar por medio
de engranajes la alta velocidad angular entregada por el motor a un mayor
torque suficiente para permitir el movimiento del balancín.
 Vastago pulido – Varillón pulido: es la relación directa entre la sarta de
varillas y el equipo de superficie es el varillón pulido o vástago pulido. Los
vástagos pulidos están disponibles en tres tamaños, el tamaño para cualquier
instalación depende del tamaño del tubing y del diámetro de las varilla de
succión en el tope de la sarta de varillas.
 Cerca del final superior del varillón pulido esta una Abrazadera del Varillón
el cual es soportado por Barra Cargadora. La barra cargadora a su vez es
soportada por cables flexibles conocidos como Riendas que pasan por
encima del cabezal del balancín (horse head) hasta el final del balancín
(walking beam).

5.  Unidad de bombeo o Balancín: se encarga de soportar los componentes
de superficie del sistema de bombeo mecánico, también se encarga de
transfiere energía para el bombeo del pozo desde el motor hacia la parte
superior de las varillas, haciendo que este deba cambiar el movimiento
rotatorio del motor a un movimiento reciprocante.
Para la selección de un balancín, se debe tener los siguientes criterios de acuerdo
a la productividad y profundidad que puede tener un pozo:
 Productividad:
o Los equipos deben ser capaces de manejar la producción disponible.
o Los equipos de superficie deben soportar las cargas originadas por los
fluidos y equipos de bombeo de pozo.
o Factibilidad de disponer de las condiciones de bombeo en superficie
adecuada.
 Profundidad:
o La profundidad del pozo es un factor determinante de los esfuerzos de
tensión, de elongación y del peso.
o Afecta las cargas originadas por los equipos de producción del pozo.
o Grandes profundidades necesitan el empleo de bombas de subsuelo de
largos recorridos.
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.
Entre la clasificación de los balancines se encuentra:
 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.

6.  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.
Esta clase de unidades se clasifican en balancines mecánicamente
balanceados mediante contrapesos y por balancines balanceados por aire
comprimido. Los balancines de aire comprimido son 35% más pequeñas y
40% más livianas que las que usan manivelas. Se utilizan frecuentemente
como unidades portátiles o como unidades de prueba de pozo (costafuera).
2. Equipos de subsuelo: es el que constituye la parte fundamental de todo el
sistema de bombeo.
Los equipos que forman los equipos de subsuelo se explican a continuación:
 Tubería de producción: tiene por objeto conducir el fluido que se está
bombeando desde el fondo del pozo hasta la superficie. En cuanto a la
resistencia, generalmente la tubería de producción es menos crítica debido
a que las presiones del pozo se han reducido considerablemente para el
momento en que el pozo es condicionado para bombear.
 Cabillas o varillas de succión: la sarta de cabillas es el enlace entre la
unidad de bombeo instalada en superficie y la bomba de subsuelo. Las
principales funciones de las mismas en el sistema de bombeo mecánico son:
transferir energía, soportar las cargas y accionar la bomba de subsuelo.
 Anclas de tubería: este tipo está diseñado para ser utilizados en pozos con
el propósito de eliminar el estiramiento y compresión de la tubería de
producción, lo cual roza la sarta de cabillas y ocasiona el desgaste de ambos.
Normalmente se utiliza en pozos de alta profundidad.
Se instala en la tubería de producción, siendo éste el que absorbe la carga de la
tubería. Las guías de cabillas son acopladas sobre las cabillas a diferentes
profundidades, dependiendo de la curvatura y de las ocurrencias anteriores de un
elevado desgaste de tubería.
 Bomba de subsuelo: es un equipo de desplazamiento positivo
(reciprocante), la cual es accionada por la sarta de cabillas desde la
superficie. Los componentes básicos de la bomba de subsuelo son simples,
pero construidos con gran precisión para asegurar el intercambio de presión
y volumen a través de sus válvulas. Los principales componentes son: el
barril o camisa, pistón o émbolo, dos o tres válvulas con sus asientos y jaulas
o retenedores de válvulas.

7.  Pistón: su función en el sistema es bombear de manera indefinida. Está
compuesto básicamente por anillos sellos especiales y un lubricante
especial. El rango de operación se encuentra en los 10K lpc y una
temperatura no mayor a los 500°F.
 Válvula viajera: permite la entrada de flujo hacia el pistón en su descenso y
posteriormente hacer un sello hermético en la carrera ascendente
permitiendo la salida del crudo hacia superficie.
 Válvula fija: permite el flujo de petróleo hacia la bomba, al iniciar el pistón su
carrera ascendente y cerrar el paso el fluido dentro del sistema bomba-
tubería, cuando se inicia la carrera descendente del pistón.
DISEÑO DE EQUIPOS.
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. La función de este
procedimiento es seleccionar adecuadamente los equipos que conforman el
sistema de bombeo mecánico a fin de obtener una operación eficiente y segura con
máximo rendimiento al menor costo posible.
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.
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%.
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.
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.
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

8. en los pasos previos. Primero se determinará el peso de las cabillas por pie
y la carga del fluido por pie.
Luego 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.
6. Cálculo de la carga mínima de operación (CM), el contrabalanceo ideal y
torque máximo. 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.
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. 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.
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).
9. Profundidad de asentamiento de la bomba (Método Shell). 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.

9. EJEMPLO PRÁCTICO.