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¿Qué es el bombeo mécanico?

El bombeo mecánico es el método de sistema artificial de producción (SAP) más utilizado. Es decir, más pozos que tienen un SAP están equipados con el sistema de bombeo mecánico que cualquier otro tipo de método de levantamiento artificial. Esto no significa que se produzca más hidrocarburo mediante el bombeo mecánico, ya que muchos pozos con este sistema producen a tasas muy bajas.

Principio de operación

Este sistema artificial de producción está integrado por varios componentes, algunos de los cuales operan en la superficie, y otros dentro del pozo. Consta esencialmente de cinco partes (mostrados en la Figura 1):

  1. La bomba subsuperficial impulsada por una sarta de varillas.
  2. La sarta de varillas de succión, que transmite:
    El movimiento de bombeo superficial
    La potencia a la bomba subsuperficial.
  3. El equipo de bombeo superficial que cambia el movimiento giratorio del motor principal en movimiento de bombeo lineal oscilante.
  4. La unidad de transmisión de potencia o reductor de velocidad.
  5. El motor principal que proporciona la potencia necesaria al sistema.

Figura 1. Esquema básico de los componentes de un sistema de bombeo mecánico. Modificado de Boyun, G., William, C., & Ali Ghalambor, G. (2007)

La bomba subsuperficial tiene un émbolo que realiza un movimiento reciproco (ascedente y descedente) y con ello succiona el hidrocarburo líquido. Este movimiento es proporcionado por un motor eléctrico en superficie, el cual transfiere energía a Unidad de Bombeo Mecánico (UBM) para que la sarta de varillas que comunican la unidad con el pozo puedan generar el movimiento del émbolo y así, lograr que el pozo produzca.

Existen 3 tipos de bombas subsuperficiales:

  • Bomba de tubería de producción
  • Bomba de inserción
  • Bomba de tubería de revestimiento

Figura 2. Ciclo de bombeo de la bomba sub-superficial. Modificado de Boyun, G., William, C., & Ali Ghalambor, G. (2007).

Su función es admitir fluidos de la formación al interior de la sarta de producción y elevar el fluido admitido hasta la superficie.

 

El ciclo de bombeo que ocurre durante la carrera ascendente cuando se eleva la columna de fluido, se conoce como productivo, y al que ocurre durante la carrera descendente que tiene como función principal regresar las varillas y el émbolo a su posición de fondo es no productivo. Tal como lo muestra la Figura 2.

 

 

El equipo superficial tiene las siguientes funciones:

  • Transferir energía del motor principal a la sarta de varillas de succión a través de la Unidad de Bombeo Mecánico (UBM).
  • Cambiar el movimiento rotatorio del motor principal a un movimiento reciproco en las varillas de succión.
  • Reducir la velocidad del motor principal a una velocidad adecuada de bombeo, que se logra mediante el reductor de engranes.

Unidades de bombeo Mécanico

Se clasifican de acuerdo con la geometría de las unidades, en:

  • Clase I: Unidad convencional, la que se puede observar en la Figura 3.

Figura 3. Equipo superficial de un sistema de bombeo mecánico tipo convencional. Recuperado de Dysco EP.

  • Clase III: Unidad tipo Mark II y unidad aero balanceada

El siguiente vídeo ilustra el movimiento que realiza la unidad de bombeo en superficie.

Para el diseño y cálculos de este sistema se utiliza el método API RP 11L, en el cual se dan las recomendaciones prácticas.

Ventajas

  • Bajo costo de mantenimiento
  • Fácil diseño
  • Es flexible, permite ajustar la producción a través de la longitud de la carrera y la velocidad de bombeo
  • Pueden emplearse materiales para disminuir los problemas de corrosión
  • Levanta aceites viscosos y de altas temperaturas
  • Adaptable a agujeros reducidos
  • Unidades pueden ser cambiadas a otros pozos
  • Permite la optimización y el control

Desventajas

  • Su eficiencia baja cuando se tienen altas relaciones gas-aceite
  • Deficiente manejo de sólidos
  • Presenta desgaste en las varillas y en la tubería de producción en pozos desviados
  • Su eficiencia decrece con la profundidad
  • En operaciones costa afuera resulta pesado y estorboso

Al igual que cualquier otro sistema artificial de producción, es necesario contar con el monitoreo de condiciones operativas en superficie para poder analizar su comportamiento y lo más importante, poder optimizar la producción de los pozos. En la actualidad es muy valiosa la información que te brinda la telemetría, con la cual puedes tener acceso a los datos de forma rápida, sin necesidad de ir hasta el pozo.

La plataforma CloudLogger SCADA te permite explotar al máximo todos los datos de monitoreo, así como utilizar otras aplicaciones enfocadas a la optimización de hidrocarburos.

Referencias

Boyun, G., William, C., & Ali Ghalambor, G. (2007). Petroleum Production Engineering: a computer-assisted approach.

API, R. (1967). 11L Recommended Practice for Design Calculations for Sucker Rod Pumping Systems. Prácticas recomendadas para diseños y cálculos de unidades de bombeo mecánico convencionales.

Cholet, H. (2008). Well production practical handbook. Editions Technip.

 

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Autor: José Ignacio Cruz Reyes

Contacto: ignacio.cruz@dyscoep.com

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