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Manual Bolland Bombas API

Oct 21, 2015

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    BOMBAS DE PROFUNDIDAD

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    BOMBAS DE PROFUNDIDAD

    INTRODUCCIN

    El bombeo mecnico es el ms antiguo, ms econmico y ms comn de los mtodos de extraccin artificial. Es mecnicamente simple, puede operar sobre un amplio rango de condiciones y con gran disponibilidad de repuestos y personal experimentado. Todo lo cual contribuye a su difundida aceptacin, aplicacin y uso. Aproximadamente el 85 % de los pozos en bombeo en el mundo utilizan este mtodo. La bomba de profundidad es slo una parte del sistema de bombeo mecnico. Los dems componentes principales son: la sarta de varillas, la tubera de produccin, el equipo de superficie o aparato de bombeo y el motor de impulso. Del diseo adecuado de todos estos componentes, teniendo en cuenta factores como profundidad del pozo, produccin estimada, tipo de petrleo, corte de agua, relacin petrleo gas, etc., resultar una operacin efectiva y largos perodos de funcionamiento libres de mantenimiento. La falla de alguno de los componentes del sistema de bombeo, producir la parada del sistema afectando la produccin y ocasionando un costo de reparacin. Es por esta razn que, hoy en da ms que nunca, es necesario utilizar componentes con la mejor tecnologa disponible y de la ms alta calidad. El desarrollo de nuevos elementos, materiales y dispositivos, es una constante preocupacin de Bolland y Ca. Cuando las condiciones del pozo hacen la extraccin dificultosa, se puede modificar el diseo y utilizar materiales y dispositivos especiales que permiten extraer los caudales deseados y prolongar la vida til de las bombas. La baja eficiencia de la bomba implica mayor costo de energa y disminucin del rendimiento del sistema aumentando los gastos operativos. El objeto de estas recomendaciones es proporcionar la informacin necesaria para una correcta seleccin, operacin y mantenimiento de las bombas de profundidad.

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    SELECCIN DEL SISTEMA DE BOMBEO

    La seleccin de un sistema de extraccin artificial debe tener en cuenta aspectos tcnicos y econmicos, de manera de elegir el sistema ms eficaz, confiable y de menor costo operativo total. Hay dos premisas a tener en cuenta: ningn sistema es capaz de cubrir todos los requerimientos simultneamente, y el sistema de extraccin elegido ser cambiado durante la vida productiva del pozo, debido a la modificacin de las condiciones operativas del mismo. El sistema de extraccin por bombeo mecnico tiene las siguientes ventajas: o Seleccin y diseo sencillo, fcil y poco costoso de cambiar. o Flexible, admite un amplio rango operativo. o Fcil de operar en el campo, tecnologa conocida. o Puede operar con baja sumergencia. o Resiste altas temperaturas de fluido. o Puede trabajar con fluidos viscosos y/o corrosivos. Sus limitaciones estn asociadas a: o Inadecuado para pozos desviados. o Limitado en profundidad por resistencia y/o estiramiento de varillas y/o equipo de bombeo. o Muy alto volumen de produccin y/o elevado contenido de agua. Los rangos de aplicacin econmica comparados con otros sistemas de bombeo se indican, en forma aproximada, en el grfico adjunto.

    200

    300

    400

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    1200

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    2400

    BARRILES POR DIA

    PR

    OFU

    ND

    IDAD

    (MTS.)

    HIDRAULICA

    MECANICA ELECTROSUMERGIBLE

    MEC

    ANIC

    A=

    HIDRAULICA

    =

    MECANICA=HIDRAULICA

    ELE

    CT

    RO

    SU

    ME

    RG

    IBLE

    ELECTROS

    UMERG.

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    Otro factor limitativo a considerar en la seleccin de la bomba es la profundidad de trabajo. Los elementos a tener en cuenta en pozos profundos son: el dimetro de la bomba, material de sus componentes, y el tipo de anclaje. Los tcnicos de Bolland y Ca. lo asistirn, con su experiencia, en la eleccin de la mejor alternativa para producir su pozo en forma eficiente, confiable y econmica.

    BOMBAS MECNICAS DE PROFUNDIDAD La bomba de profundidad es uno de los elementos del Sistema de Bombeo Mecnico, bsicamente constituida por: El barril o camisa que se fija, en la mayora de los casos, a la tubera de produccin mediante un sistema de anclaje. La vlvula fija, colocada en la parte inferior del barril, que junto con el mismo constituyen el conjunto estacionario de la bomba. El conjunto mvil, formado por el pistn o mbolo y la vlvula mvil. El Equipo de Superficie o Aparato de Bombeo le confiere al conjunto mvil de la bomba, mediante la sarta de varillas, un movimiento alternativo constituido por una carrera ascendente y una descendente. Este desplazamiento positivo impulsa el petrleo desde el fondo del pozo hasta la superficie a travs de la caera de produccin o tubing. La descripcin primaria de la accin de bombeo es la que se detalla a continuacin: En el comienzo de la carrera ascendente la vlvula viajera se cierra y el conjunto mvil del sistema (vstago pulido, sarta de varillas y subconjunto mvil de la bomba) levanta la columna de fluido soportando la carga que sta le genera. Simultneamente, y debido a la depresin que se produce en la cmara de la bomba, la vlvula estacionaria se abre, permitiendo el ingreso de fluido nuevo. Finalizada la carrera ascendente, se cierra la vlvula estacionaria debido al incremento de presin en la cmara de la bomba y, al comenzar la carrera descendente, se abre la vlvula viajera, que permite el pasaje del fluido a travs de ella mientras el pistn desciende hasta el punto muerto inferior.

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    Ante estas circunstancias, la carga del fluido es transferida al conjunto estacionario del sistema de bombeo (tubing y subconjunto estacionario de la bomba). Reiniciado el ciclo, la carga del fluido es transferida del conjunto estacionario del sistema al conjunto mvil y as sucesivamente. De lo anterior se puede inferir que el conjunto mvil del sistema de bombeo est sometido a un esfuerzo de traccin mximo durante la carrera ascendente, y de traccin mnimo durante la carrera descendente. Complementariamente, el conjunto estacionario del sistema est sometido a esfuerzos de traccin mximos durante la carrera descendente. Estas solicitaciones producen el estiramiento y contraccin de los elementos involucrados, lo cual se manifiesta en una reduccin de la carrera efectiva de la bomba. La carrera efectiva de la bomba, el escurrimiento de petrleo entre el barril y el pistn, la presencia de gas y el contenido de agua, son algunos de los elementos a tener en cuenta en la seleccin de la bomba y en el clculo de la produccin de petrleo esperable. Los tipos y tamaos de bombas y sus componentes han sido normalizados por el API, American Petroleum Institute en su especificacin ESPEC.11AX. Este Instituto cuenta con numerosas publicaciones sobre el tema, como ser la Recomendacin para el uso y cuidado de Bombas de Profundidad (RP 11AR) y la Recomendacin para el diseo de Sistemas de Bombeo (RP 11L), entre otros.

    TIPOS DE BOMBAS MECNICAS, VENTAJAS Y LIMITACIONES Existen varios tipos de Bombas de Profundidad para diferentes aplicaciones. Entre parntesis se indica la denominacin API de las mismas. Describiremos a continuacin las ms comunes sealando sus ventajas y lmites de aplicacin. BOMBAS DE TUBING ( TH ) : Son bombas resistentes en su construccin y simples en su diseo. El barril se conecta directamente al tubing y la sarta de varillas se conecta directamente al pistn. En la parte inferior del barril se ubica un niple de asiento, que alojar la vlvula fija. Una de las posibilidades es bajar la vlvula fija con un pescador acoplado a la parte inferior del pistn, hasta fijarla al niple. Luego el pistn se libera de la vlvula fija, rotndolo en sentido contrario a las agujas del reloj. La bomba TH provee el mximo desplazamiento de fluido para una determinada caera de produccin, el dimetro del pistn es ligeramente menor que el dimetro interno del tubing. De estructura robusta, el barril de pared gruesa est conectado directamente al tubing por un niple. Las varillas se conectan directamente a la jaula superior del pistn, eliminando la necesidad de usar vstago.

    Las ventajas de esta bomba la hacen una de las ms utilizadas por los productores en pozos que no requieren frecuentes intervenciones.

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    Como factores limitativos se puede sealar que: Para cambiar el barril hay que sacar todo el tubing. No es lo ms aconsejable para pozos con gas, ya que tiene un gran espacio nocivo debido al pescador de la vlvula fija, lo que en este caso reduce la eficiencia de la bomba. Los grandes volmenes desplazados hacen que las cargas en las varillas y el equipo de bombeo sean muy importantes. Estas cargas tambin provocan grandes estiramientos de tubing y varillas con consecuencias en la carrera efectiva de la bomba. BOMBAS INSERTABLES ( RH / RW ) : Su caracterstica principal es que se fijan al tubing mediante un sistema de anclaje, por lo cual para retirarlas del pozo no es necesario sacar el tubing, ahorrando en esta operacin, mas del 50 % de tiempo. Para su instalacin, se debe colocar en el tubing un elemento de fijacin denominado niple de asiento. Posteriormente se baja la bomba mediante la sarta de varillas, hasta que el anclaje de la bomba se fija al asiento, quedando sta en condiciones de operar. El uso ampliamente difundido de estas bombas ha llevado al diseo de una gran variedad de opciones en bombas insertables, entre otras: BOMBA DE BARRIL MVIL

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