20% del tercer corte

4. Son aplicadas en :
Pozos de
crudos
Medianos
y
pesados
Pozos de bajas a
medianas tasas de
producción Instalaciones
relativamente
profundas
Producción de crudos
arenosos, parafínicos
y muy viscosos
Pozos
verticales,
inclinados,
altamente
desviados y
horizontales
Pozos con alto
contenido de agua

5. PRINCIPIO
DE
FUNCIONAMIENTO

7. El Elastómero constituye el elemento mas “delicado” de la Bomba de Cavidades
Progresivas y de su adecuada selección depende en una gran medida el éxito o
fracaso de esta aplicación.
El Elastómero reviste internamente al Estator y en si es un Polímero de alto peso
molecular con la propiedad de deformarse y recuperarse elásticamente, esta
propiedad se conoce como resiliencia o memoria, y es la que hace posible que
se produzca la interferencia entre el Rotor y el Estator la cual determina la
hermeticidad entre cavidades contiguas y en consecuencia la eficiencia de la
bomba (bombeo).

11. Niple de maniobra
Su utilización es obligatoria.
El movimiento excéntrico
de la cabeza del rotor junto
con el acople de unión a la
primera cabilla, describe un
circulo de diámetro mayor
que su propio diámetro.
Empacadura
Es un equipo que se activa
mecánica o hidráulicamente
y que una vez instalada
cierra u obtura
completamente el espacio
anular entre la tubería de
producción y el revestidor.
Ancla de Tubería
Es un dispositivo que fija la
tubería de producción al
revestidor, limitando el
movimiento axial y rotativo
de la sarta. A diferencia de
una empacadura, no realiza
un sello en el espacio
anular
Ancla de Torque
Al girar la sarta de cabillas
hacia la derecha (vista
desde arriba) la fricción
entre el rotor y el estator
hace que la tubería también
tienda a girar hacia la
derecha, en el sentido de su
desenrosque.
Centralizadores de
Cabillas
Los centralizadores de
cabillas se suelen colocar
sólo en aquellos pozos con
desviaciones o
inclinaciones muy
pronunciadas
Niples de Drenaje
Generalmente se utiliza un
niple de drenaje para
desalojar el crudo de la
tubería de producción en
aquellos casos cuando no
es posible sacar el rotor de
la bomba

12. Anclas de gas
separadores estáticos gas-líquido de fondo de pozo, generalmente la
separación gas – líquido ocurre fuera del ancla desviándose el gas al
espacio anular entre el revestidor y la tubería de producción y el líquido
es enviado a la bomba
las anclas de gas no son 100% eficientes por lo que una porción del
mismo es arrastrado a su interior y de allí a la bomba, adicionalmente
dentro del ancla del ancla, por los diferenciales de presión que allí se
originan, ocurren separaciones adicionales de gas el cual también es
conducido a la bomba
Niples “X”
Con el fin de detectar agujeros o uniones defectuosas en la sarta de tubería, se
acostumbra realizar una prueba de presión durante la operación de bajada de la
misma. Para realizar esta prueba se puede instalar un niple de asiento X, sobre el
estator de la bomba, en el cual se asienta una válvula fija con pescante, la cual es fácil
de recuperar luego de la prueba.
Si el pozo presenta problemas de corrosión y la tubería es re-utilizada, es
recomendable asentar la válvula en el niple X e ir probando a medida que se bajan los
tubulares

16. En la mayoría de las aplicaciones donde es necesario operar
sistemas a velocidades menores a 150 RPM, es usual utilizar
cabezales con caja reductora interna (de engranaje) con un
sistema alternativo de transmisión, como correas y poleas.
Esto se hace con el fin de no forzar al motor a trabajar a muy
bajas RPM, lo que traería como resultado la falla del mismo a
corto plazo debido a la insuficiente disipación de calor.

17. Sistema de Freno
La segunda función importante del cabezal es la de frenado
que requiere el sistema. Cuando un sistema BCP esta en
operación, una cantidad significativa de energía se acumula
en forma de torsión sobre las varillas.
Si el sistema se para repentinamente, la sarta de varillas de
bombeo libera esa energía girando en forma inversa para
liberar torsión. Adicionalmente, a esta rotación inversa se le
suma la producida debido a la igualación de niveles de
fluido en la tubería de producción y el espacio anular, en el
momento de la parada. Durante ese proceso de marcha
inversa, se puede alcanzar velocidades de rotación muy
altas.
Al perder el control de la marcha inversa, las altas
velocidades pueden causar severos daños al equipo de
superficie, desenrosque de la sarta de varillas y hasta la
rotura violenta de la polea el cabezal, pudiendo ocasionar
esta situación daños severos al operador.

19. A continuación se
presenta un ejemplo
practico de como se
podría realizar los
cálculos para definir
el diseño de la BCP

21. Sustituyendo los
valores en la
figura:
Calculo de la tasa de producción.
Utilizando la ecuación de IP constante, obtendremos
(en la bomba):
IP = Q / (Ps – Pwf)
Ps = 0,373 lpc/pie x (3200 – 1000) pies = 821 lpc
Pwf = 0,370 lpc/pie x (3200 – 2645) pies = 205 lpc
IP = 100 b/d / (821 – 205) lpc = 0,162 b/d /lpc
Qmáx = IP x Ps = 0,162 b/d /lpc x 821 lpc = 133 b/d

22. Considerando una sumergencia de 200 pies en la bomba el nivel dinámico a
estas condiciones de operación seria de 3000 pies (3200´-200´) y la Presión
fluyente sería = 0.3700 lpc/pie x (3200 –3000) pies = 74 lpc (es muy baja, pero
se debe recordar que es un ejemplo).
Finalmente la tasa para un nivel dinámico de 3000 pies es de:
Q = IP x (Ps – Pwf) = 0,162 b/d /lpc x (821 –74) lpc = 121 b/d.
Considere 120 b/d = 19 m3/d
Calculo de la presión en la bomba.
DeltaP = P2 – P1
P1 = CHP + G1xND + G2xH = 0 + 0 + 0,370x(3200-3000) = 74 lpc
P2 = THP + G3xPB + DP_Fr = 100 + 0,425x3200 + 240 = 1700 lpc
DeltaP = 1700 – 74 lpc = 1626 lpc x Fs = 1951 lpc
Head = 1626 lpc / 0,433 lpc/pie = 3755 pies x Fs = 4506 pies.
Se trabajará con 1950 lpc ó 4500 pies (1372 mts).
Con un head de 1370 mts se pueden
revisar las bombas de la serie TP2000;
estas son: 30TP2000; 80TP2000;
60TP2000; 120TP2000; 180TP2000 y 430
TP2000.
Considerando cada una de ellas se
obtienen los siguientes resultados.
Bomba Diámetro (pulg.) B/D (100 r.p
0 head) r.p.m. para 120 b/d y 1950 lpc
30TP2000 2-3/8 34 40
80TP2000 2-3/8 100 14
60TP2000 2-7/8 83 17
120TP2000 3-1/2 151 11
180TP2000 4 226 75
430TP2000 5 542 50

23. 30TP2000 2-3/8 34 400
80TP2000 2-3/8 100 145
60TP2000 2-7/8 83 175
120TP2000 3-1/2 151 110
180TP2000 4 226 75
430TP2000 5 542 50
Bomba Diámetro
(pulg)
B/D
(100
r.p.m.
y 0
head)
r.p.m.
para 120
b/d y
1950 lpc
Se aprecia que todas las
bombas, excepto la 30TP2000,
cumplen con el criterio de
velocidad de operación menor a
250 r.p.m. (criterio de diseño).
Las bombas 60, 80 y 120
TP2000 trabajarían a velocidades
razonables y sus diámetros son
de 2-3/8”, 2-7/8” y 3-1/2”.
Los modelos 180 y 430TP2000
no se justifican (grandes
diámetros, equipos mas
costosos, etc.)
60TP2000; 5,0 Kw = 6,7 Hp
80TP2000; 5,5 Kw = 7,3 Hp
120TP2000; 5,5 Kw = 7,3 Hp
Suponiendo que las tres puedan mecánicamente ser instaladas en el pozo, se
seleccionará la bomba 80TP2000 para disponer de cierta capacidad de reserva en caso
de que el pozo responda con mayor producción.
La bomba 80TP2000 puede instalarse en el pozo con tubería de 2-3/8” o 2-7/8”.
Asumiremos tubería de 2-7/8”.

24. Torque requerido por el sistema y diámetro de la sarta
de cabillas
Con el propósito de continuar nuestro ejemplo,
considerando el head calculado de 1372 mts. y una bomba
modelo 80TP2000, según en nomograma en referencia se
podrían utilizar cabillas de 3 / 4”. Ya que la tubería es de 2-
7/8” se podría elegir una sarta de cabillas (usada) de 7/8”
grado “D” o ahusada de 3/ 4” y 7/8”. Supondremos sarta
completa de 7/8”.
De igual manera, para
el cálculo de la carga
axial que deberán
soportar los
rodamientos del
cabezal de rotación se
utilizará la siguiente
gráfica, La misma
relaciona las siguientes
variables:
• Profundidad de la
bomba
• Diámetro de las
cabillas
• Altura total (o head)
• Serie (diámetro) de
la bomba.

25. • Esta gráfica consta de tres partes o
zonas:
• La zona izquierda permite determinar el
peso propio de la sarta (Fr).
• La zona derecha se utiliza para
determinar el empuje ejercido por la
altura hidráulica en el rotor (Fh).
• La zona central en la cual se suman los
dos componentes
Con los datos del ejemplo:
Profundidad de bomba = 3200 pies.
Diámetro de cabillas = 7/8 “
Fr = 3500 daN
Altura = 4500 pies
Bomba serie 2-3/8”
Fh = 1000 daN
Carga axial = 4500 daN =10115 lbs. =
4,6 Tn
Con la carga axial y la velocidad de
rotación se utilizan las curvas de los
rodamientos de los cabezales de
rotación y en función del cabezal
elegido, se puede calcular el tiempo de
vida.
La selección final debe considerar el
factor económico ya que elegir un
cabezal con rodamientos para servicio
pesado para operar a baja velocidad y
baja carga podría durar mucho tiempo,
pero estaría subutilizado.

26. Seleccionando el cabezal de rotación
modelo AV1-9-7/8”, con 4,6 Tn de carga
axial y girando a 145 r.p.m., se obtiene una
duración mayor a las 100 Mhoras (mas de
11 años).
Finalmente el diseño es el siguiente:
Bomba modelo 80TP2000 instalada a 3200 pies.
Tubería de 2-7/8” con cabillas de 7/8”.
Velocidad de operación 145 r.p.m.
Cabezal de rotación de 9000 lbs
La potencia del motor dependerá del equipo de
superficie a utilizar, estos es, motovariador, moto
reductor o equipos de poleas y correas.
La potencia en el eje es de 7,3 Hp
El torque del sistema 264 lbs-pie.

27. GRACIAS POR SU
ATENCIÓN