bombeo de cavidad progresiva trabajo

7/24/2019 Bombeo de Cavidad Progresiva Trabajo

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BOMBEO DE CAVIDAD PROGRESIVA

Fue inventada en 1932 por un Ingeniero Aeronutico Francs llamado Ren

Moineau, quin estableci la empresa llamada !"M !#M!$% %&A& para la 'abricacin de

la misma& (esarroll el concepto para una serie de bombas )elicoidales& *na de ellas

tom el nombre de +ombeo por "avidades !rogresivas +"!-& $n sus inicios, estas

bombas 'ueron ampliamente utili.adas como bombas de super'icie especialmente para

el bombeo de me.clas viscosas&

/as primeras +ombas de "avidades !rogresivas +"! de subsuelo- utili.adas en

"anad 'ueron instaladas en 1909 en po.os de petrleo con alto contenido de arena

baas gravedades A!I crudos pesados-& $n la actualidad, se utili.an tambin en po.os

productores de crudos medianos livianos, especialmente con alto contenido de agua&

$n ene.uela, las +ombas de "avidades !rogresivas de subsuelo comen.aron a

evaluarse a mediados de los a4os 56& /os resultados no 'ueron del todo satis'actorios

esto se debi en gran parte a lo relativamente incipiente de la tecnolog7a en el pa7s

al desconocimiento del alcance limitaciones del sistema& 8o en d7a, se cuenta con

instalaciones eitosas en po.os de crudos viscosos: baos medianos: aplicaciones a

moderadas pro'undidades&

/as limitaciones del mtodo contin;an siendo la incapacidad de los elastmeros

para manear altas temperaturas, crudos livianos con bao corte de agua alto

contenido de aromticos, medianos a altos vol;menes de gas libre el gas a'ecta la

bomba de dos maneras, atacndolo directamente por el calor que se genera al sersustituido los l7quidos por la me.cla gaseosa-&

(e igual manera, desde el punto de vista mecnico las cabillas representan un

elemento con una capacidad limitada al es'uer.o combinado al torque tensin


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constituendo algunas veces a ser el equipo que impone la restriccin en el dise4o del

sistema&

$n los ;ltimos a4os se )a incrementado el uso de este tipo de bombas, el cual

actualmente se esta per'eccionando para minimi.arlos problemas operacionales

encontrados en el campo& $ste mtodo al igual que los otros mtodos de levantamiento

arti'icial est 'ormado por un equipo de subsuelo otro de super'icie&

Bomba de cavidad progresiva

%on una modi'icacin de las convencionales, donde las cabillas rotan en lugar de su

movimiento aial& (ependiendo de la gravedad A!I, se pueden utili.ar dos maneras de

etraer el crudo utili.ando diluente o sin este&

$ste mtodo consiste en el despla.amiento positivo de un volumen, ocasionado por una

di'erencia de presin producto de la trans'ormacin de la energ7a cintica en

potencial cuando se combina el movimiento longitudinal a lo largo del mismo&

/as dimensiones del Rotor el $stator estn dise4adas de manera que producen una

inter'erencia, la cual crea l7neas de sello que de'inen las cavidades& Al girar el rotor,

estas cavidades se despla.an o progresan-, en un movimiento combinado de traslacin

Bomba de cavidad progresiva


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rotacin, que se mani'iesta en un despla.amiento )elicoidal de las cavidades desde la

succin de la bomba, )asta su descarga&

(espla.amiento 8elicoidal de

las cavidades&

Caracterstica

/as caracter7sticas principales de operacin de las bombas de cavidades progresivas

son66 +!(&

%u e'iciencia disminue drsticamente en po.os con altas RD/&

Alta sensibilidad a los 'luidos producidos, el material del elastmero es

a'ectado por crudos con aromticos a que, este se puede )inc)ar o

deteriorarse por periodos prolongados de tiempo por estar en contacto conciertos 'luidos&

"uando se obstrue la succin de la bomba, el equipo comien.a a trabaar en

seco el estator tiende a da4os considerables por trabaar en seco&

(esgaste por contacto entre las varillas la ca4er7a de produccin en po.os

direccionales )ori.ontales&

#imites

!or ser un po.o reciente se tiene poca eperiencia conocimiento de campo&

*sado principalmente en el desage de po.os de gas&

/imitados solo para acimientos pocos pro'undos, posiblemente >666pies&

Eo es posible usar dinammetros cartas de apagado de bombas&


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Restringidos para

tasas relativamente

peque4as&

/imitado por el

elastmero del

estator, se usa

por debao de 2>6F&

Clasi$icacio de las Bombas

Bombas %&b&lares

$n este tipo de bombas el estator el rotor son elementos totalmente

independientes el uno del otro& $l estator se baa en el po.o conectado a la tuber7a de

produccin, debao de el se conecta el niple de paro, anclas de torque, anclas de gas,

entre otros equipos: sobre el se instala el niple de maniobra, niples GB, 'inalmente

la tuber7a de produccin& $n cuanto al rotor, este se conecta se baa al po.o con la

sarta de cabillas&

$n general esta bomba o'rece maor capacidad volumtrica, no obstante, para

el reempla.o del estator se debe recuperar toda la completacin de produccin&

+ombas Cipo Insertable

Bomba Tipo Tubular


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%on poco utili.adas en ene.uela, su uso se prevaleci en los po.os de #ccidente

"osta #riental del /ago de Maracaibo-&

$n este tipo de bombas, a pesar de que el estator el rotor son elementos

independientes, ambos son ensamblados de manera de o'recer un conunto ;nico el

cual se baa en el po.o con la sarta de cabillas )asta conectarse en una .apata o niple

de asentamiento instalada previamente en la tuber7a de produccin&

$sta bomba tiene el inconveniente de o'recer baas tasas de produccin debido

a que, a que su dimetro est limitado al dimetro interno de la tuber7a de

produccin, pero o'rece la versatilidad de que para su rempla.o no es necesario

recuperar la tuber7a de produccin con el consiguiente a)orro en tiempo, costos

produccin di'erida&

+ombas de Deometr7a %imple

%on aquellas en las

cuales el n;mero de lbulos

del rotor es de uno, mientras que el estator es de dos lbulos relacin 12-&

Bomba Tipo Insertable


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Bombas M&lti'lob&lares

A di'erencia del las bombas de geometr7a simple, las multi=lobulares o'recen rotores

de 2 o mas lbulos en estatores de 3 o mas, es decir tiene una relacin de 23, 3@,

as7 sucesivamente&

Forma del Rotor $stator en este Cipo de +omba

$stas bombas o'recen maores caudales que sus similares de geometr7a simple menor torque que las bombas de geometr7a simple, adicionalmente, considerando el

mismo dimetro, las bombas multilobulares o'recen maores despla.amientos

volumtricos lo cual ser7a una oportunidad para obtener

bombas insertables de maor tasa&

Bomba de Geometra Simple

Eje del Rotor y del Estator


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Bombas de Alto Ca&dal

"ada 'abricante o'rece bombas de alto despla.amiento o alto caudal, eldespla.amiento viene dado principalmente por el dimetro de la bomba la geometr7a

de las cavidades& $s importante determinar el despla.amiento a que se debe

considerar el volumen que ocupa el gas en la bomba&

Bombas de Gra Alt&ra ()ead*

/a altura de la bomba es su capacidad para transportar los 'luidos desde el

'ondo del po.o )asta la super'icie, lo que se traduce en pro'undidades de

asentamiento de bombas o en di'erenciales de presin a vencer&

Pricipios de Operaci

/a +omba de "avidades !rogresivas +"!- esta compuesta por el Rotor el

$stator& $l Rotor es accionado desde la super'icie por un sistema impulsor que

transmite el movimiento rotativo a la sarta de "abillas la cual, a su ve., se encuentra

conectada al Rotor& $l $stator es el componente esttico de la bomba contiene un

pol7mero de alto peso molecular con la capacidad de de'ormacin recuperacin

elstica llamado $lastmero&

$l 'uncionamiento de las +"! est basado en el principio ideado por Ren

Moineau, la +"! utili.a un Rotor de 'orma )elicoidal de n lbulos dentro de un $stator

en 'orma de )elicoide de nH1 lbulos& /as dimensiones del Rotor el $stator estn

dise4adas de manera que producen una inter'erencia, la cual crea l7neas de sello que

de'inen las cavidades& Al girar el rotor, estas cavidades se despla.an o progresan-, en


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un movimiento combinado de traslacin rotacin, que se mani'iesta en un

despla.amiento )elicoidal de las cavidades desde la succin de la bomba, )asta su

descarga&

Simple Lobular Geometra 1

2

%e cuenta con diversos arreglos de materiales

geometr7a, sin embargo la utili.ada en la Industria

!etrolera Eacional es la de un Rotor metlico de un lbulo en

un $stator con un material elstico $lastmero- de dos

lbulos&

$n la sarta de cabillas se encuentran adems lo

Acoples de cabillas opcionalmente- los "entrali.adores de cabillas, los cuales se

utili.an para prevenir el roce ecesivo entre los acoples la tuber7a de produccin en

po.os con marcadas desviaciones pata de perroB o dog legsB-, con ngulos de

inclinacin mu grandes o en po.os )ori.ontales&

Multi-lobular 2 3


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(ebao de la +"! se coloca el Eiple de !aro, el cual sirve para espaciar el Rotor con

respecto al $stator& $sta operacin ser eplicada en detalle en otro apartado de

este manual& #pcionalmente si se requiere, al Eiple de !aro puede conectarse un

Ancla de gas, una $mpacadura, un Filtro de Arena, un Ancla Anti=Corque, etc&

Principio de Operacin

E+&ipos de S&bs&elo

/a bomba< $s de despla.amiento positivo rotatorio& %u 'uncionamiento se basa

en el principio de la bomba Moineao para transportar los 'luidos& $st

constituido bsicamente por dos elementos< estator rotor

/a bomba consta de dos )lices, una dentro de la otra< el estator con una )lice

interna doble el rotor con una )lice eterna simple&

"uando el rotor se inserta dentro del estator, se 'orman dos cadenas de cavidad

progresivas bien delimitadas aisladas& A medida que el rotor gira, estas cavidades se

despla.an a lo largo del ee de bomba, desde la admisin en el etremo in'erior )asta

la descarga en el etremo superior, transportando, de este modo, el 'luido del po.o

)acia la tuber7a de produccin&

$l bombeo es a tasa 'ia, sin pulsaciones, directamente proporcional a la velocidad

de rotacin&


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$l $stator< es un cilindro de acero o Cubo- revestido internamente con un

$lastmero sinttico pol7mero de alto peso molecular- moldeado en 'orma de

dos )lices ad)erido 'uertemente a dic)o cilindro mediante un proceso

especial&

$l estator se baa al po.o con la tuber7a de produccin bombas tipo tubular o

tuber7a- o con la sarta de cabillas bomba tipo insertable-&

Diferentes Formas De Estator

$l $lastmero< constitue el elemento mas delicado de la +omba de su

adecuada seleccin depende en una gran medida el ito o 'racaso de esta

aplicacin&

$l $lastmero reviste internamente al $stator en si es un !ol7mero de alto peso

molecular con la propiedad de de'ormarse recuperarse elsticamente, esta

propiedad se conoce como resiliencia o memoria, es la que )ace posible que se

produ.ca la inter'erencia entre el Rotor el $stator la cual determina la

)ermeticidad entre cavidades contiguas en consecuencia la e'iciencia de la bomba

bombeo-&

/os $lastmeros deben presentar resistencia qu7mica para manear los 'luidos

producidos ecelentes propiedades mecnicas para resistir los es'uer.os la

abrasin&


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/os $lastmeros mas utili.ados en la aplicacin +"!, poseen base Eitr7lica

convencionales-, 8idrogenacin "atal7tica $lastmeros 8idrogenados- o Fluo

elastmeros&

Elastmeros

$l

Rotoroto.ariadores >ec)nicos: en este sistema el acople entre motor % ca"a reductora

no es directo2 en este caso se reali'a a tra(s de un con"unto de ariador de

elocidad# formado por correas % poleas de di)metro ariable# el cual cumple con la

funcin de permitir el cambio de elocidad de rotacin sin re!uerir la parada del

e!uipo ni el cambio de componentes& Esta operacin se reali'a *irando el olante

!ue *obierna la polea motri'# al moer el olante se ara el di)metro de la polea

separando los discos cnicos !ue la componen cambiando de esta forma la relacin

de transmisin&

>otor.reductores: *eneralmente en la pr)ctica# el ran*o de operacin de las B-P es

de =0 a ?@0 r&p&m& Al *irar los motores el(ctricos a una elocidad nominal % fi"a de

apro$imadamente /00 r&p&m es necesario contar con una ca"a reductora de una

relacin de transmisin adecuada para llear la elocidad an*ular del motor a

Moto-%ariador Me&nio


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elocidades mas cercanas a la re!uerida por la bomba# adem)s de ser el elemento

!ue suministrar) el tor!ue e$i*ido por el sistema&

'ariadores de (reuenia)estos e!uipos son utili'ados en con"unto con los motor.

reductores % con los e!uipos de polea % correa# en los cuales la elocidad esconstante para brindar la fle$ibilidad del cambio de elocidad en mu% bree tiempo

% sin recurrir a modificaciones mec)nicas en los e!uipos&

Sistema de trasmisi1

"omo sistema de transmisin se conoce el dispositivo

utili.ado para trans'erir la energ7a desde la 'uente de energ7a primaria motor

elctrico o de combustininterna- )asta el cabe.al de rotacin&

!ara la transmisin de torsin de una mquina motri. a una mquina conducida, eisten

al menos tres mtodos mu utili.ados< Cransmisin con engranaes, correas 'leibles

de cauc)o re'or.ado cadenas de

rodillos&

(ependiendo de la potencia,

posicin de los ees, relacin de

Moto-redutor

'ariador de (reuenia
http://www.monografias.com/trabajos14/impacto-ambiental/impacto-ambiental.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/impacto-ambiental/impacto-ambiental.shtml


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transmisin, sincrnica, distancia entre ees costo: se seleccionar el mtodo a

utili.ar&

$n la maor7a de las aplicaciones donde es necesario operar sistemas a velocidades

menores a 1>6 R!M, es usual utili.ar cabe.ales con caa reductora interna deengranae- con un sistema alternativo de transmisin, como correas poleas& $sto se

)ace con el 'in de no 'or.ar al motor a trabaar a mu baas R!M, lo que traer7a como

resultado la 'alla del mismo a corto pla.o debido a la insu'iciente disipacin de calor&

Sistema de /reo

/a segunda 'uncin importante del cabe.al es la de 'renado que requiere el sistema&

"uando un sistema +"! esta en operacin, una cantidad signi'icativa de energ7a se

acumula en 'orma de torsin sobre las varillas&

%i el sistema se para repentinamente, la sarta de varillas de bombeo libera esa

energ7a girando en 'orma inversa para liberar torsin& Adicionalmente, a esta rotacin

inversa se le suma la producida debido a la igualacin de niveles de 'luido en la tuber7a

de produccin el espacio anular, en el momento de la parada& (urante ese procesode

marc)a inversa, se puede alcan.ar velocidades de rotacin mu altas&

Al perder el controlde la marc)a inversa, las altas velocidades pueden causar severos

da4os al equipo de super'icie, desenrosque de la sarta de varillas )asta la rotura

violenta de la polea el cabe.al, pudiendo ocasionar esta situacin da4os severos al

operador&

.

(e los 'renos utili.ados se pueden destacar los siguientes


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/reo de accioamieto por $ricci!"ompuesto tradicionalmente de un sistema de

disco pastillas de 'riccin, accionadas )idrulicamente o mecnicamente cuando se

eecuta el giro a la inversa& /a maor7a de estos sistemas son instalados eternamente

al cuerpo del cabe.al, con el disco acoplado al ee rotatorio que se austa al ee delcabe.al& $ste tipo de 'reno es utili.ado generalmente para potencias transmitidas

menores a 0> 8!

/reo de accioamieto 2idr0&lico!$s mu utili.ado debido a su maor e'iciencia de

accin& $s un sistema integrado al cuerpo del cabe.al que consiste en un plato

rotatorio adaptado al ee del cabe.al que gira libremente en el sentido de las aguas

del relo operacin de una +"!-& Al ocurrir la marc)a )acia atrs, el plato acciona un

mecanismo )idrulico que genera resistencia al movimiento inverso, lo que permite que

se redu.ca considerablemente la velocidad inversa se disipe la energ7a acumulada&

(ependiendo del dise4o del cabe.al, este mecanismo )idrulico puede accionarse

conuegosde vlvula de drenae, embragues mecnicos, etc&

E*uipos inte+rados de polea y orrea: estos e!uipos son utili'ados principalmente en el

Oriente del pas# el fabricante ofrece principalmente cuatro modelos# de e!uipos de

impulsin de poleas % correas para los po'os instalados con B-P# estos son accionados por

motores el(ctricos a *as# o por sistemas +idr)ulicos& Estos cabe'ales tienen capacidades

desde @# +asta / Toneladas de car*a a$ial % desde =0 +asta ?00 6p de potencia&
http://www.monografias.com/trabajos15/metodos-creativos/metodos-creativos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/metodos-creativos/metodos-creativos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/metodos-creativos/metodos-creativos.shtml


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E+&ipo de S&per$icie!sus partes

Dise.o de la

Istalaci

E*uipos Inte+rados de ,olea y "orrea


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$l dise4o apropiado de un sistema de +ombeo por "avidades !rogresivas se

debe conocer la capacidad del acimiento en el rea del po.o o'erta-, solo el

conocimiento de las presiones en el 'ondo del po.o !'- sus correspondientes tasas

de produccin J- permitirn construir una relacin que re'lee lo que el acimiento escapa. de o'recer en este punto de drenae& (e all7 la importancia de establecer la

relacin entre la a'luencia de los 'luidos desde el acimiento al po.o, las cuales son

producto de 'uer.as que a su ve. tienen lugar al variar las presin en el acimiento

desde una presin promedio del acimiento !s- a las presiones de 'ondo 'luente

!'-& $sta relacin se conoce como Indice de "omportamiento de A'luencia I!R-&

Antes de comen.ar a dise4ar un mtodo de produccin, es de suma importancia

contar con todos los datos necesarios para ello los mismos deben de ser del todo

con'iables a 'in de garanti.ar el dise4o adecuado, para ello, )a que destacar que no

eiste una solucin o un dise4o ;nico que la misma depende de diversos 'actores

tcnico econmicos incluendo las pol7ticas de eplotacin del acimiento&

$iste una diversidad de ecuaciones, tablas, nomogramas, entre otros, para el

dise4o o seleccin de los equipos: no obstante, muc)os de estos recursos 'ueron

elaborados bao determinadas suposiciones, las cuales no siempre re'lean la realidad

del campo& $n algunas oportunidades se cuenta con 'actores de auste para corregir

los resultados obtenidos de las gr'icas, los mismos arroan resultados aproimados

en algunas oportunidades dic)os 'actores no se )an desarrollado&

$sto lo representan las curvas de capacidad de las bombas, las cuales 'uerondise4adas para 'luidos de mu baa viscosidad, consideran 'luidos mono'sicos

desprecian el gas a manear por la bomba-, los nomogramas para el clculo de la carga

aial en los cabe.ales no consideran el e'ecto de los dimetros de las cabillas en la

presin eercida sobre el rotor de la bomba , por ende, en la carga aial a soportar


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por el cabe.al, igualmente no se considera geometr7a del po.o para predecir los puntos

de contacto de las cabillas con la tuber7a de produccin&

*n dise4o manual puede ser desarrollado como una aproimacin solo debeser reali.ado de esta manera luego de tener un conocimiento completo de todos los

'actores o variables que intervienen en la dinmica del sistema po.o=completacin

contar con estad7sticas del desempe4o de los equipos correctamente dise4ados e

instalados en el campo: a;n as7, bao determinadas condiciones tales como< alta

relacin gas liquido, crudos mu viscosos, po.os de alto caudal, pro'undidades

considerables de asentamiento de bomba, po.os desviados )ori.ontales, repercuten

en comportamientos compleos desde el punto de vista )idrulico mecnico, adems

imposibilitan reali.ar diversas sensibilidades en tiempos ra.onables, sobre todo

considerando el gran dinamismo de las operaciones petroleras&

!ara solventar lo anteriormente, se )an desarrollado numerosos programas

comerciales de computadoras so'tare-, los cuales incluen so'isticados compleos

algoritmos de calculo para predecir comportamientos multi'sicos, mecnicos e

)idrulicos en el po.o&

CAPACIDAD DE #EVA,%AMIE,%O

+ombeo $lectrosumergible

$l bombeo electrosumergible es un mtodo que se comen. a utili.ar en

ene.uela en 19>5, con el po.o silvestre 1@& %e considera un mtodo de levantamiento

arti'icial que utili.a una bomba centr7'uga ubicada en el subsuelo para levantar los

'luidos aportados por el acimiento desde el 'ondo del po.o )asta la estacin de 'luo&

/a tcnica para dise4ar las instalaciones de bombeo electrosumergible consiste en


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seleccionar una bomba que cumpla los requerimientos de la produccin deseada, de

asegurar el incremento de presin para levantar los 'luidos, desde el po.o )asta la

estacin, escoger un motor capa. de mantener la capacidad de levantamiento la

e'iciencia del bombeo&

+ombeo Mecnico

bombeo de cavidad progresiva trabajo

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