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1. Producción 2
Bombeo Mecánico

2. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Bombeo Mecánico
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.

3. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Bombeo Mecánico
El método de levantamiento artificial más común y antiguo del mundo es el
bombeo mecánico. Debido a su simplicidad y robustez, es posible su
aplicación en casi todos los tipos de pozos que requieren levantamiento.
Sin embargo, existen límites físicos para la aplicación en cuanto profundidad
y caudales a levantar.

4. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Bombeo Mecánico
El bombeo mecánico es un procedimiento de succión y transferencia casi
continua del petróleo hasta la superficie.
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.

5. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Bombeo Mecánico
El Bombeo Mecánico Convencional
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.

6. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Bombeo Mecánico
Ventajas Desventajas
- Puede ser usado durante toda la vida productiva
del pozo.
- Susceptible de presentar bloqueo por excesivo gas
libre a la entrada de la bomba
- La capacidad de bombeo puede ser cambiada
fácilmente para adaptarse a las condiciones de
productividad del pozo.
- En pozos desviados la fricción entre las cabillas y la
tubería puede generar fallas en el material
- Puede producir intermitentemente, a través del
uso de temporizadores y controladores remotos.
- La unidad de superficie es pesada, necesita mucho
espacio y es obtrusiva al ambiente.
- Los componentes son fácilmente intercambiables.
- En sitios poblados puede representar un peligro
para las personas.
- Puede Manejar la producción de pozos con
inyección de vapor.
- Cuando no se usan varillas de fibra de vidrio la
profundidad puede ser una limitante.
- Las unidades pueden cambiarse a otros pozos a
mínimos costos.
- Es eficiente, simple y fácil de operar
- Puede levantar petróleos de alta viscosidad y
temperatura.
- Puede utilizar gas o electricidad como fuente de
poder.

7. Producción 2
Bombeo
Mecánico
• El sistema de Bombeo
Mecánico está compuesto por:
– Equipo de Superficie
(Unidad de Bombeo)
– Motor
– Varillas
– Bomba de Subsuelo
Sistema de Bombeo Mecánico
Bombeo Mecánico

8. Producción 2
Bombeo
Mecánico
La función de la unidad de bombeo es convertir el
movimiento rotatorio del motor principal en movimiento
ascendente y descendente de la sarta de varillas. Este
movimiento es denominado recorrido.
La Unidad de Bombeo está compuesta por:
• Caja Reductora (Gear Reducer)
• Contrapesos (Counterweight)
Unidad de Bombeo
Bombeo Mecánico

9. Producción 2
Bombeo
Mecánico
PARTES DE UNIDAD DE BOMBEO
MECÁNICO CONVENCIONAL
CAJA
REDUCTORA
CONTRAPESO
COJINETE
CENTRAL
Bombeo Mecánico

10. Producción 2
Bombeo
Mecánico
• El Instituto Americano identifica de acuerdo con la geometría y
forma de la estructura, tres clases de unidades de bombeo
mecánico: Convencional, Neumático, Mark II. De la misma
manera el API ha desarrollado un método estándar para la
descripción de las unidades de bombeo.
TIPO DE UNIDAD
C: Convencional
A: Balanceadas por aire
B: Con contrapeso en el balancín
M: Mark II
RM: Reverse Mark
Máxima carga de
diseño estructural en
cientos de libras.
Máximo Recorrido en
pulgadas.
Máximo torque en la caja reductora
en miles pulg-lbs. Se le adiciona la
letra D si la caja tiene doble
reducción.
C - 320 - 256 - 100
Bombeo Mecánico

11. Producción 2
Bombeo
Mecánico
• La función del motor es suministrar la energía que
el sistema de bombeo necesita para moverse. La
potencia del motor depende de la profundidad de
la bomba, nivel de fluido, de la velocidad de
bombeo y del balanceo de la unidad y demás
características propias del pozo.
• Hay dos tipos de motores usados
principalmente:
• Motores eléctricos
• Motores de combustión interna
Motor
Bombeo Mecánico

12. Producción 2
Bombeo
Mecánico
• La sarta de varillas conecta
la bomba de subsuelo con
la varilla pulida, su
principal función es
transmitir el movimiento
reciprocante de la varilla
pulida a la bomba.
Varillas
Bombeo Mecánico

13. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Problemas en Cabillas
Fallas por Sobretorque

14. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Problemas en Cabillas
Fatiga por Diseño y Operación

15. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Problemas en Cabillas
Fallas por H2S

16. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Problemas en Cabillas
Fallas por CO2

17. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Problemas en Cabillas
Fallas por Tensión
Fallas por Tensión

18. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Problemas en Cabillas
Fallas por Pandeo

19. Producción 2
Bombeo
Mecánico
• Las partes básicas de la bomba
de subsuelo son simples, pero
construidas con una gran
precisión para asegurar su
intercambiabilidad y eficiencia.
• Estas partes son:
– Barril
– Pistón
– Válvula viajera
– Válvula fija
Bombas de Subsuelo
Bombeo Mecánico

20. Producción 2
Bombeo
Mecánico
20-125-R H B C-10-4-2
Diámetro de la tubería
15= 1.9” OD
20= 2-3/8” OD
25= 2-7/8” OD
30= 3-1/2” OD
Diámetro ID de la bomba
125= 1-1/4”
150= 1-1/2”
175= 1-3/4”
200= 2”
225= 2-1/4”
250= 2-1/2”
275= 2-3/4”
Tipo de barril para pistón metálico
H= de pared gruesa
W= de pared delgada
Tipo de barril para pistón soft packed
S= de pared delgada
p= de pared gruesa
Longitud total de las
extensiones en pies
Longitud nominal del
pistón en pies
Longitud del barril en
pies
Tipo de anclaje
C = Copas
M = Metálico
Localización del
anclaje
A = en el Tope
B = en el fondo
Tipo de bomba
R = Inserta
T = Tubería
El API ha desarrollado un método para la designación
de las bombas de subsuelo.
Bombeo Mecánico

21. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Tipo de Bombas de Subsuelo
TP
TH
RWA
RHA
Bombas de Tubería: son aquellas en las
cuales el barril forma parte integral de la
tubería. Esta varilla está conectada al fondo
de la tubería y corre con la sarta de la tubería
de producción.
Bombas de Varilla: Es un ensamble
completo de bombeo que va dentro del pozo,
sobre la sarta de varillas. Sólo el niple de
asentamiento va con la sarta de la tubería de
producción a la profundidad de bombeo
deseada.
Bombeo Mecánico

22. Producción 2
Bombeo
Mecánico
VENTAJAS
• Diseño del sistema relativamente simple.
• Unidades fáciles de cambiar a otros pozos con costo mínimo.
• Eficientes ,simples y fáciles de operar en campo. Puede utilizar bajas
presiones para su bombeo.
• Flexible, puede semejar la rata de desplazamiento a la capacidad del
pozo a medida que este declina.
• Puede levantar petróleo con altas viscosidades y temperaturas.
• Se puede cambiar fácilmente de la tasa de producción por cambio en la
velocidad de bombeo o stroke.
• Puede ser monitoreada remotamente con un sistema de control de
supervisión de bomba.
• Se puede usar motores a gas como movedores primarios si la
electricidad no esta disponible.
Bombeo Mecánico

23. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Bombeo Mecánico
DESVENTAJAS
• No apto para locaciones urbanas.
• Pesado y voluminoso en operaciones Offshore.
• Susceptible a las parafinas.
• El tubing no puede ser revestido internamente para prevenir la
corrosión.
• Alta producción de sólidos.
• En pozos de gas se obtienen bajas eficiencias volumétricas.
• Limite de profundidad, debido a la capacidad de las varillas
principalmente.
• Es problemático en pozos con alta desviación.
• No puede funcionar con excesiva producción de arena.
• La eficiencia volumétrica cae drásticamente cuando se tiene gas libre.

24. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Tipos de Balancín
• Unidad Convencional
• Unidad Mark II
• Unidad Balanceada por Aire
• Unidad Reverse Mark
• Unidad Churchill Beam-Balanced
• Unidad Low Profile
• Unidad Rotaflex
• Unidades Portatiles

25. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Unidad Convencional
Es el más antiguo y usado en la industria
cuyos orígenes se basan en los aparatos
usados para perforar los pozos. La
rotación de la manivela puede ser en
ambas direcciones.

26. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Unidad Convencional
Ventajas
• Costos de Mantenimiento bajos.
• Cuesta menos que otras Unidades.
• Usualmente es mejor que el Mark II
con sarta de cabillas de fibra de vidrio.
• Puede rotar en sentido horario y
antihorario.
• Puede bombear más rápido que las
Unidades Mark II sin problemas.
• Requiere menos contrabalanceo que
las Mark II.
Desventajas
• En varias aplicaciones no es
tan eficiente como el Mark II u
otros tipos de unidades.
• Podría requerir cajas de
engranaje más grandes que
otros tipos de unidad
(especialmente con cabillas de
acero).

27. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Unidad Mark II
Se introdujo a principio de los años
60 con su revolucionario diseño que
requería menos energía que uno
convencional para levantar la misma
carga de fluidos.
Las contrapesas están colocadas en
una manivela de doble brazos
separados y opuestos a la manivela
de los pines con un ángulo de
desfase que oscila entre 19 y 28°.
Este desfasamiento hace que el
torque de las pesas se atrase
respecto al de la carga de fluidos al
comienzo de la carrera ascendente y
que se adelante al comienzo de la
descendente.

28. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Unidad Mark II
El Mark II, debido al desfase angular, es más rápido en la carrera descendente lo
que se traduce en mayor aceleración y menores cargas mínimas en la barra pulida.
En crudos viscosos, esta característica debe ser tomada en cuenta para evitar
velocidades que puedan generar flotación de la sarta de cabillas.

29. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Unidad Mark II
• Tiene menor torque en la
mayoría de los casos.
• Podría costar menos (5%, -10%)
comparada con el siguiente
tamaño en una unidad
convencional.
• Es más eficiente que las
unidades convencionales en la
mayoría de los casos.
Ventajas Desventajas
• En varias aplicaciones, no puede
bombear tan rápido como una
unidad convencional debido a su
velocidad en la carrera
descendente.
• Solo puede rotar en sentido anti
horario.
• En caso de existir golpe de fluido
podría causar mas daño a la sarta
de cabillas y la bomba.
• Puede colocar la base de la sarta de
cabillas en severa compresión
causando fallas por pandeo.
• Puede experimentar torques mas
altos que las unidades
convencionales cuando se usan
cabillas de fibra de vidrio, además,
de la posibilidad de colocarlas en
compresión

30. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Unidad Balanceada por Aire
Estas unidades utilizan aire comprimido para compensar la carga y en lugar de
haz de pesos tienen manivelas. El sistema de aire ha sido tan simplificado que
las únicas partes de funcionamiento continuo son el cilindro y el pistón
equilibrio. La capacidad del depósito del cilindro se agranda por medio de un
receptor de acero que se mueve con el cilindro como una unidad.
• Perfecto contrabalanceo con el torque de los pistones.
• Longitudes de carrera de hasta 20 pies para pozos con alto potencial.
• Fácil de Instalar

31. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Unidad Balanceadas por Aire
Ventajas
• Es más compacta y fácil de
balancear que las otras unidades.
• Los costos de transporte son mas
bajos que otras unidades (debido
a que pesa menos) .
• Vienen en tamaños más grandes
que cualquier otro tipo de
unidad.
• Puede rotar tanto en sentido
horario como anti horario.
Desventajas
• Son más complicadas y requieren
mayor mantenimiento (compresor
de aire, cilindro de aire).
• La condensación del aire en el
cilindro puede constituir un serio
problema.
• La caja de engranaje podría
dañarse si el cilindro pierde la
presión de aire.

32. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Unidad Reverse Mark
Aunque la manivela tiene también un ángulo
de desfase entre -9 y -12°, ambos están en el
mismo brazo.
La manivela del Reverse Mark gira sólo en
sentido horario. En el campo, la
identificación se realiza con el observador
colocado al costado de la unidad con el
cabezal del pozo a su derecha.
A partir del cambio de la posición de las
contrapesas, se reduce el torque y el
requerimiento de energía . Además la
eficiencia de la bomba aumenta debido a
que el movimiento reciprocante se reduce.

33. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Rotaflex
El Rotaflex cumple casi a la
perfección con la situación
ideal para bombeo mecánico:
carrera larga y baja velocidad.
Esta combinación asegura un
mejor llenado de la bomba y
cargas parásitas muy bajas
(aceleración, fricción mecánica
y viscosa) y por eso, la carta de
superficie de una instalación
con Rotaflex es casi parecida a
la ideal.
Los fabricantes aseguran que
los requerimientos de torque
del Rotaflex puede ser hasta
un 80% más bajo que los de
una unidad Convencional.

34. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Rotaflex
Otra ventaja del Rotaflex es la facilidad para
balancearlo ya que esta operación consiste
simplemente en quitar o agregar bloques a la
caja de contrapesas. El mantenimiento es muy
bajo por ser una unidad con menos partes
movibles.
Tiene un dispositivo de seguridad que apaga el
motor y aplica el freno automáticamente si se
produce un cambio de velocidad en la unidad
que esté fuera de los valores previamente
establecidos por el operador.

35. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Unidades Portatiles
Es un trailer montado, porta válvulas de una unidad convencional de bombeo
que reduce el costo de transporte por carretera. Puede ser levantado y
totalmente, funcional en pocos minutos en el sitio así. Estas unidades están
disponibles para la venta, alquiler o arrendamiento. Las aplicaciones típicas
incluyen: la eliminación de los fluidos de fracturamiento, stripper pozo de
bombeo, extracción de agua de gas, pruebas de pozos, y una alternativa a las
unidades de limpieza.

36. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Bombeo Mecánico
Consideraciones para Bombeo Mecánico:
- Bomba de Subsuelo.
- Tasa de Producción.
- Manejo de Sólidos.
- Profundidad y Sarta de Cabillas.
- Costos de Inversión.
- Cargas en las cabillas y cajas de engranajes.
- Costos de energía y eficiencia del sistema.

37. Bombeo Mecánico
Cartas Dinamométricas

38. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Cartas Dinamométricas

39. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Cartas Dinamométricas
Anclajes Libres o Flojos: la
válvula viajera abre durante la
carrera descendente, la carga
del fluido es transferida al
pistón provocando un
estiramiento en la sarta de
tubería.
Llenado Completo de Bomba:
Condiciones de operación
normal de la bomba

40. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Cartas Dinamométricas
Desgaste de Válvula o Pistón:
Cuando el pistón atraviesa la
sección desgastada, ocurre
una fuga de fluido, causando
una caída de carga de fluido.
Golpe de Bomba: Cuando el
pistón de la bomba queda
espaciado muy abajo, puede
quedar golpeando el fondo en
la carrera descendente.

41. Producción 2
Bombeo
Mecánico
Cartas Dinamométricas
Golpe de Fluido: Cuando la
bomba se llena parcialmente
en la carrera ascendente,
debido a bajo aporte de la
formación.
Interferencia por Gas: Este
problema puede ocasionar el
bloqueo total de la bomba y el
pozo se queda sin producción.