BOMBA MECANICA

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
I.U.P. Santiago Mariño
Producción de Hidrocarburos
Tipos de Bombeo
Realizado por:
Raibelin Urdaneta
C.I. 25.597.164
Código: 50
Maracaibo, Estado Zulia

2. Bombeo mecanico
Es un procedimiento de succión y transferencia casi continua del petróleo hasta la
superficie, considerando que el yacimiento posee una determinada presión, la cual
es suficiente para que el petróleo alcance un determinado nivel en el pozo. El
método consiste en la instalación de una bomba de subsuelo de acción
reciprocarte que es abastecida con energía trasmitida a través de una sarta de
cabillas; esta energía proviene a su vez de un motor eléctrico o de combustión
interna el cual moviliza la unidad de superficie mediante un sistema de engranajes
y correas. El movimiento rotativo en la unidad de superficie se convierte en
movimiento reciprocarte en el subsuelo a bomba se baja dentro la tubería de
producción y se asienta en el fondo con el uso de empacadoras. La bomba es
accionada por medio de las varillas que le transmiten el movimiento desde el
aparato de bombeo (éste consta de un balancín al cual se le transmite el
movimiento de vaivén por medio de la biela y la manivela, éstas se accionan a
través de una caja reductora movida por un motor).
El balancín de producción imparte un 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 o de educción, a cierta profundidad del fondo del pozo.
Principio de funcionamiento del levantamiento artificia
Es un mecanismo externo a la formación productora encargado de levantar crudo
desde la formación a una determinada tasa, cuando la energía del pozo es
insuficiente para producirlo por sí mismo o cuando la tasa es inferior a la deseada.
Los sistemas de levantamiento artificial son el primer elemento al cual se recurre
cuando se desea incrementar la producción en un campo, ya sea para reactivar
pozos que no fluyen o para aumentar la tasa de flujo en pozos activos. Estos
operan de diferentes formas sobre los fluidos del pozo, ya sea modificando alguna
de sus propiedades o aportando un empuje adicional a los mismos.
Cada sistema de levantamiento tiene un principio de funcionamiento diferente, y
por lo tanto una serie de características y rangos de operación propios, los cuales,
deben ser debidamente identificados como una base previa para la correcta
selección del sistema de levantamiento más adecuado para determinado proyecto

3. Equipo de bombeo
EQUIPO DE SUPERFICIE
 Unidad de bombeo (Balancín)
 Motor de la unidad
 Cabezal del pozo
 Barra pulida
EQUIPO DE SUBSUELO
 Tubería de producción
 Sarta de varillas
 Bomba de subsuelo
 Ancla de gas
 Ancla de tubería
Unidades de bombeo mecánico
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.
Motor de la Unidad de Bombeo Mecánico
La función del motor de la Unidad de Bombo Mecánico es suministrar 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
Unidad de Bombeo Balanceada por Aire
La utilización de aire comprimido en vez de pesadas manivelas y contrapesos, el
sistema de aire ha sido tan simplificado que las únicas partes de funcionamiento
continuo son el cilindro y el pistón equilibrio. Como resultado, el tamaño de la

4. unidad es considerablemente más pequeño, minimizando los costos de
traslado de montaje y
UNIDAD DEBOMBEOCONVENCIONAL
Este tipo de unidades tiene el reductor de engranes colocado en la parte trasera
con apoyo a la mitad del balancín, se aprecia el apoyo cerca del centro, el
esfuerzo del motor principal aplicado en el extremo del balancín y la resistencia de
la carga del pozo está aplicada en el extremo opuesto del balancín. La rotación
de los contrapesos hace que el balancín pivotee sobre el eje del rodamiento
central, realizando en la varilla pulida un movimiento reciprocante a través de sus
diferentes conexiones. Los contrapesos localizados en la manivela, son bloques
pesados de hierro fundido. Estos contrapesos pueden moverse a lo largo de la
manivela para producir mayor o menor efecto de contrapeso
UNIDAD DE BOMBEO MARK II
Las unidades Mark II basan su geometría en tres características, las cuales
reducen el torque y la carga con respecto a una unidad Convencional. Estas son:
 La ubicación de la caja reductora.
 Un punto de apoyo en el extremo de la unidad
 Una manivela desfasada. Adicionalmente los costos de electricidad y del
tamaño del motor pueden ser reducidos
UNIDAD DEBOMBEOBAJOPERFIL
Esta unidad combina longitud máxima en el recorrido de la bomba y requisitos
mínimos de la altura lo que le permite operar continuamente en sistemas de riego
activo. La unidad es especialmente adecuada para aplicaciones especiales donde
se debe reducir al mínimo el impacto visual con su "perfil bajo" el diseño
UNIDADESDEBOMBEOTIEBEN
Esta unidad también es conocida como unidad hidráulica (aunque opera también
de manera neumática), su funcionamiento es un poco más complejo, estas

5. unidades se clasifican de acuerdo al tipo de montaje, carrera y motor con el que
pueden operar
MotoresEléctricos:
Los motores eléctricos para bombas de cabillas son principalmente motores de
inducción de tres fases
NEMAD
(Nacional Electrical Manufacturers Association) clasifica los motores según el
deslizamiento y las características de torque durante el arranque.
Motores de Ultra Alto Deslizamiento:
Motores eléctricos especiales con deslizamiento mayor al 13% son denominados
motores de ultra alto deslizamiento. Estos son diseñados para variaciones altas de
velocidad y pueden ayudar a reducir el torque en la caja de engranaje y las cargas
de las cabillas. Puedes calibrar los motores ultra de alto deslizamiento en
diferentes modos dependiendo del deslizamiento y torque en el arranque deseado.
El modo en bajo torque ofrece los más bajos torque en la arrancada y las
variaciones de velocidad más grandes. El modo de alto torque ofrece los mayores
torque en la arrancada y las variaciones de velocidad más bajas. Motores de Ultra alto
deslizamiento usualmente tienen un modo medio o bajo-medio con características
entre los modos de bajo y alto torque
MotoresaGas:
Existen dos tipos de motores a gas. Motores de baja velocidad con uno o
dos cilindros, y motores multicilindros de alta velocidad. Motores de baja velocidad
tienen velocidades de 700 rpm o menores y alto torque. Motores multicilindros
pueden tener altas variaciones de velocidad (hasta un 35%) más que motores de
baja velocidad.
PROCEDIMIENTO
En resumen, el cálculo de las RP 11L requiere de los siguientes
pasos principales:
1. Recolección de datos, estos pueden ser de una instalación existentes o de
datos calculados.
2. Cálculo de los parámetros adimensionales independientes.
3. Utilizando las gráficas API, obtener los parámetros adimensionales
dependientes.

6. 4. A partir de los parámetros adimensionales dependientes se determinan los
parámetrosoperacionales del sistema.
A continuación, se presenta un ejemplo de la aplicación del método.
 Unidad de bombeo: convencional
 Longitud de carrera en superficie: 100 Pulg.
 Combinación de cabillas: 7/8”x3/4”
 Profundidad de la bomba: 6000 pies
 Diámetro del pistón: 1,25 Pulg.
 Velocidad de bombeo: 11 gpm
 Gravedad específica del fluido: 0,8
 Tubería de producción: anclada
Calcular las cargas, esfuerzos, potencia, contrabalanceo requerido y el
torque para un pozo conéstas características de bombeo
SOLUCIÓN:
a) Para una bomba con pistón de 1.25 Pulg. De diámetro y una combinación
de cabillas de 7/8”y 3/4” el método de API sugiere la siguiente
distribución de tamaños de cabillas.
30.6%de7/8” 1825ft
69.4%de3/4”4175ft
Total 6000ft
b) El peso de las cabillas en el aire (Wr) es igual a 1.814 lbs/ft, (este dato
también se encuentra en el tabulado en el boletín). Entonces,
el peso total de la sarta (w) será
.W= longitud de la sarta * peso por unidad de longitud
W=6000ft*1.814lbs./ft.=10884Lbs.
Como la sarta de cabillas está sumergida en un fluido con gravedad especifica
de 0.8, su peso será inferior debido a la flotabilidad.
El peso total de la sarta de cabillas flotadas
(Wrf) será:
Wrf=W(1-0.128*(G))Wrf=10884*(1-0.128*0.8)Wrf= 9769Lbs.Dónde:
Wrf= Peso total de las cabillas flotadas (lbs.)W= Peso total de las
cabillas en el aire (lbs.)G= gravedad específica del fluido (adim.)
c)

7. La carga del fluido sobre la bomba (Fo), depende de la gravedad específica del
fluido propiamente dicho, la profundidad del levantamiento y
el diámetro.
Fo=0.340*G*D
Fo=0.340*0.8*1.25 *6000
Fo=2550lbs.
Donde;
Fo = carga del fluido sobre la bomba
c) El cálculo del estiramiento de las cabillas a dimensional, (Fo/SKr), es una
de las relaciones claves para determinar una carga dinagráfica parecida. La
constante elástica de la sarta de cabillas, es un valor tabulado en el
reporte. Esto es.
d) Er=0.812*10-6 Pulg/Lbs-ft
Las propiedades de estiramiento total de la sarta de cabillas, están
relacionadas con su constante Kr, cuyo reciproco es
1/Kr=Er*L
1/Kr=0.812*10-6*6000 = 0.0049Pulg/Lbs.
Esto significa que los 6000 pies de cabillas se estiraran 4.87*10
-3 Pulg. Por cada libra aplicada sobre ella. Ahora se puede calcular la
relación adimensional del estiramiento.
Fo/SKr=(2550*0.0049)/100 =0.125
Esto quiere decir que los 6000 ft de cabillas se estiraran alrededor de 12.5 % de la
carrera de superficie, cuando levanten 2550 Lbs. De carga de fluido. SP= longitud
de la carrera-estiramiento SP=100-12.5=87.5Pulg.Dónde: SP= Carrera del pistón.
E La otra relación importante es la velocidad de bombeo adimensional, este factor
es el coeficiente entre la velocidad de bombeo y la frecuencia de las cabillas, esta
última es la frecuencia mediante la cual la sarta de cabillas vibrará sin fricción, y si
estuviera fija en topey libre en fondo.
Aplicando la sete ecuación.
N/No`=(N*L)/(24500*Fc)Despejando
No`=(24500*Fc)/LNo`=(24500*1.077) /6000=44cpm.

8. Significa que la sarta vibrará naturalmente a razón de 44 ciclos por minuto si esta
fija en el tope y libre en el fondo.
Dónde ;
Fc= Factor de corrección de frecuencia .
N/No`= coeficiente entre la velocidad de bombeo y la frecuencia
natural. Igualmente, la velocidad de bombeo adimensional, para la sarta
combinada será. N/No`= (11*6000)/(245000*1.077) =0.25
La relación de bombeo significa que la velocidad de 11 gpm. es el 25 % de la
frecuencia natural de la sarta combinada de 44 cpm.