1. Producción 2
Bombeo Mecánico

2. Bombeo Mecánico Producción 2
Su principal característica es la de utilizar
una unidad de bombeo para transmitir
movimiento a la bomba de subsuelo a
través de una sarta de cabillas y
mediante la energía suministrada por un
motor.
Bombeo Mecánico

3. Bombeo Mecánico Producción 2
El método de levantamiento artificial más común y antiguo del mundo es el
bombeo mecánico. Debido a su simplicidad y robustez, es posible su
aplicación en casi todos los tipos de pozos que requieren levantamiento.
Sin embargo, existen límites físicos para la aplicación en cuanto profundidad
y caudales a levantar.
Bombeo Mecánico

4. Bombeo Mecánico Producción 2
El bombeo mecánico es un procedimiento de succión y transferencia casi
continua del petróleo hasta la superficie.
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.
Bombeo Mecánico

5. Bombeo Mecánico Producción 2
El Bombeo Mecánico Convencional
tiene su principal aplicación en el
ámbito mundial en la producción de
crudos pesados y extra pesados,
aunque también se usa en la
producción de crudos medianos y
livianos.
No se recomienda en pozos
desviados y tampoco es
recomendable cuando la
producción de sólidos y/o la
relación gas – líquido sea muy alta,
Bombeo Mecánico
ya que afecta considerablemente la
eficiencia de la bomba.

6. Bombeo Mecánico Producción 2
Ventajas Desventajas
- Puede ser usado durante toda la vida productiva - Susceptible de presentar bloqueo por excesivo gas
del pozo. libre a la entrada de la bomba
- La capacidad de bombeo puede ser cambiada
- En pozos desviados la fricción entre las cabillas y la
fácilmente para adaptarse a las condiciones de
tubería puede generar fallas en el material
productividad del pozo.
- Puede producir intermitentemente, a través del - La unidad de superficie es pesada, necesita mucho
uso de temporizadores y controladores remotos. espacio y es obtrusiva al ambiente.
- En sitios poblados puede representar un peligro
- Los componentes son fácilmente intercambiables.
para las personas.
- Puede Manejar la producción de pozos con - Cuando no se usan varillas de fibra de vidrio la
inyección de vapor. profundidad puede ser una limitante.
- Las unidades pueden cambiarse a otros pozos a
mínimos costos.
- Es eficiente, simple y fácil de operar
- Puede levantar petróleos de alta viscosidad y
temperatura.
Bombeo Mecánico
- Puede utilizar gas o electricidad como fuente de
poder.

7. Bombeo Mecánico Producción 2
Sistema de Bombeo Mecánico
• El sistema de Bombeo
Mecánico está compuesto por:
– Equipo de Superficie
(Unidad de Bombeo)
– Motor
– Varillas
– Bomba de Subsuelo
Bombeo Mecánico

8. Bombeo Mecánico Producción 2
Unidad de Bombeo
La función de la unidad de bombeo es convertir el
movimiento rotatorio del motor principal en movimiento
ascendente y descendente de la sarta de varillas. Este
movimiento es denominado recorrido.
La Unidad de Bombeo está compuesta por:
• Caja Reductora (Gear Reducer)
•
Bombeo Mecánico
Contrapesos (Counterweight)

9. Bombeo Mecánico Producción 2
COJINETE
CENTRAL
CAJA
REDUCTORA
CONTRAPESO
Bombeo Mecánico
PARTES DE UNIDAD DE BOMBEO
MECÁNICO CONVENCIONAL

10. Bombeo Mecánico Producción 2
• El Instituto Americano identifica de acuerdo con la geometría y
forma de la estructura, tres clases de unidades de bombeo
mecánico: Convencional, Neumático, Mark II. De la misma
manera el API ha desarrollado un método estándar para la
descripción de las unidades de bombeo.
TIPO DE UNIDAD
C - 320 - 256 - 100
C: Convencional
A: Balanceadas por aire
B: Con contrapeso en el balancín
M: Mark II Máximo Recorrido en
RM: Reverse Mark pulgadas.
Máximo torque en la caja reductora
en miles pulg-lbs. Se le adiciona la Máxima carga de
Bombeo Mecánico
letra D si la caja tiene doble diseño estructural en
reducción. cientos de libras.

11. Bombeo Mecánico Producción 2
Motor
• La función del motor es suministrar la energía que
el sistema de bombeo necesita para moverse. La
potencia del motor depende de la profundidad de
la bomba, nivel de fluido, de la velocidad de
bombeo y del balanceo de la unidad y demás
características propias del pozo.
• Hay dos tipos de motores usados
principalmente:
• Motores eléctricos
Bombeo Mecánico
• Motores de combustión interna

12. Bombeo Mecánico Producción 2
Varillas
• La sarta de varillas conecta
la bomba de subsuelo con
la varilla pulida, su
principal función es
transmitir el movimiento
reciprocante de la varilla
pulida a la bomba.
Bombeo Mecánico

13. Problemas en Cabillas Producción 2
Fallas por Sobretorque
Bombeo Mecánico

14. Problemas en Cabillas Producción 2
Fatiga por Diseño y Operación
Bombeo Mecánico

15. Problemas en Cabillas Producción 2
Fallas por H2S
Bombeo Mecánico

16. Problemas en Cabillas Producción 2
Fallas por CO2
Bombeo Mecánico

17. Problemas en Cabillas Producción 2
Fallas por Tensión Fallas por Tensión
Bombeo Mecánico

18. Problemas en Cabillas Producción 2
Fallas por Pandeo
Bombeo Mecánico

19. Bombeo Mecánico Producción 2
Bombas de Subsuelo
• Las partes básicas de la bomba
de subsuelo son simples, pero
construidas con una gran
precisión para asegurar su
intercambiabilidad y eficiencia.
• Estas partes son:
– Barril
– Pistón
– Válvula viajera
– Válvula fija
Bombeo Mecánico

20. Bombeo Mecánico Producción 2
El API ha desarrollado un método para la designación
de las bombas de subsuelo.
20-125-R H B C-10-4-2
Diámetro de la tubería Longitud total de las
15= 1.9” OD extensiones en pies
20= 2-3/8” OD
25= 2-7/8” OD Longitud nominal del
30= 3-1/2” OD pistón en pies
Diámetro ID de la bomba Longitud del barril en
125= 1-1/4” pies
150= 1-1/2”
175= 1-3/4” Tipo de anclaje
200= 2” C = Copas
225= 2-1/4” M = Metálico
250= 2-1/2”
275= 2-3/4”
Localización del
anclaje
Tipo de bomba A = en el Tope
R = Inserta Tipo de barril para pistón metálico B = en el fondo
Bombeo Mecánico
T = Tubería H= de pared gruesa
W= de pared delgada
Tipo de barril para pistón soft packed
S= de pared delgada
p= de pared gruesa

21. Bombeo Mecánico Producción 2
Tipo de Bombas de Subsuelo
Bombas de Tubería: son aquellas en las
cuales el barril forma parte integral de la
tubería. Esta varilla está conectada al fondo
de la tubería y corre con la sarta de la tubería
de producción.
Bombas de Varilla: Es un ensamble TP RWA
completo de bombeo que va dentro del pozo, TH RHA
sobre la sarta de varillas. Sólo el niple de
asentamiento va con la sarta de la tubería de
producción a la profundidad de bombeo
Bombeo Mecánico
deseada.

22. Bombeo Mecánico Producción 2
VENTAJAS
• Diseño del sistema relativamente simple.
• Unidades fáciles de cambiar a otros pozos con costo mínimo.
• Eficientes ,simples y fáciles de operar en campo. Puede utilizar bajas
presiones para su bombeo.
• Flexible, puede semejar la rata de desplazamiento a la capacidad del
pozo a medida que este declina.
• Puede levantar petróleo con altas viscosidades y temperaturas.
• Se puede cambiar fácilmente de la tasa de producción por cambio en la
velocidad de bombeo o stroke.
• Puede ser monitoreada remotamente con un sistema de control de
supervisión de bomba.
• Se puede usar motores a gas como movedores primarios si la
electricidad no esta disponible.
Bombeo Mecánico

23. Bombeo Mecánico Producción 2
DESVENTAJAS
• No apto para locaciones urbanas.
• Pesado y voluminoso en operaciones Offshore.
• Susceptible a las parafinas.
• El tubing no puede ser revestido internamente para prevenir la
corrosión.
• Alta producción de sólidos.
• En pozos de gas se obtienen bajas eficiencias volumétricas.
• Limite de profundidad, debido a la capacidad de las varillas
principalmente.
• Es problemático en pozos con alta desviación.
• No puede funcionar con excesiva producción de arena.
• La eficiencia volumétrica cae drásticamente cuando se tiene gas libre.
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24. Tipos de Balancín Producción 2
• Unidad Convencional
• Unidad Mark II
• Unidad Balanceada por Aire
• Unidad Reverse Mark
• Unidad Churchill Beam-Balanced
• Unidad Low Profile
• Unidad Rotaflex
• Unidades Portatiles
Bombeo Mecánico

25. Unidad Convencional Producción 2
Es el más antiguo y usado en la industria
cuyos orígenes se basan en los aparatos
usados para perforar los pozos. La
rotación de la manivela puede ser en
ambas direcciones.
Bombeo Mecánico

26. Unidad Convencional Producción 2
Ventajas Desventajas
• Costos de Mantenimiento bajos. • En varias aplicaciones no es
• Cuesta menos que otras Unidades. tan eficiente como el Mark II u
• Usualmente es mejor que el Mark II otros tipos de unidades.
con sarta de cabillas de fibra de vidrio.
• Puede rotar en sentido horario y • Podría requerir cajas de
antihorario. engranaje más grandes que
• Puede bombear más rápido que las otros tipos de unidad
Unidades Mark II sin problemas. (especialmente con cabillas de
• Requiere menos contrabalanceo que acero).
las Mark II.
Bombeo Mecánico

27. Unidad Mark II Producción 2
Se introdujo a principio de los años
60 con su revolucionario diseño que
requería menos energía que uno
convencional para levantar la misma
carga de fluidos.
Las contrapesas están colocadas en
una manivela de doble brazos
separados y opuestos a la manivela
de los pines con un ángulo de
desfase que oscila entre 19 y 28°.
Este desfasamiento hace que el
torque de las pesas se atrase
respecto al de la carga de fluidos al
comienzo de la carrera ascendente y
que se adelante al comienzo de la
descendente.
Bombeo Mecánico

28. Unidad Mark II Producción 2
El Mark II, debido al desfase angular, es más rápido en la carrera descendente lo
que se traduce en mayor aceleración y menores cargas mínimas en la barra pulida.
Bombeo Mecánico
En crudos viscosos, esta característica debe ser tomada en cuenta para evitar
velocidades que puedan generar flotación de la sarta de cabillas.

29. Unidad Mark II Producción 2
Ventajas Desventajas
• Tiene menor torque en la • En varias aplicaciones, no puede
mayoría de los casos. bombear tan rápido como una
unidad convencional debido a su
• Podría costar menos (5%, -10%) velocidad en la carrera
comparada con el siguiente descendente.
tamaño en una unidad • Solo puede rotar en sentido anti
convencional. horario.
• Es más eficiente que las • En caso de existir golpe de fluido
podría causar mas daño a la sarta
unidades convencionales en la de cabillas y la bomba.
mayoría de los casos. • Puede colocar la base de la sarta de
cabillas en severa compresión
causando fallas por pandeo.
• Puede experimentar torques mas
altos que las unidades
convencionales cuando se usan
Bombeo Mecánico
cabillas de fibra de vidrio, además,
de la posibilidad de colocarlas en
compresión

30. Unidad Balanceada por Aire Producción 2
Estas unidades utilizan aire comprimido para compensar la carga y en lugar de
haz de pesos tienen manivelas. El sistema de aire ha sido tan simplificado que
las únicas partes de funcionamiento continuo son el cilindro y el pistón
equilibrio. La capacidad del depósito del cilindro se agranda por medio de un
receptor de acero que se mueve con el cilindro como una unidad.
• Perfecto contrabalanceo con el torque de los pistones.
• Longitudes de carrera de hasta 20 pies para pozos con alto potencial.
• Fácil de Instalar
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31. Unidad Balanceadas por Aire Producción 2
Ventajas Desventajas
• Es más compacta y fácil de • Son más complicadas y requieren
balancear que las otras unidades. mayor mantenimiento (compresor
• Los costos de transporte son mas de aire, cilindro de aire).
bajos que otras unidades (debido • La condensación del aire en el
a que pesa menos) . cilindro puede constituir un serio
• Vienen en tamaños más grandes problema.
que cualquier otro tipo de • La caja de engranaje podría
unidad. dañarse si el cilindro pierde la
• Puede rotar tanto en sentido presión de aire.
horario como anti horario.
Bombeo Mecánico

32. Unidad Reverse Mark Producción 2
Aunque la manivela tiene también un ángulo
de desfase entre -9 y -12°, ambos están en el
mismo brazo.
La manivela del Reverse Mark gira sólo en
sentido horario. En el campo, la
identificación se realiza con el observador
colocado al costado de la unidad con el
cabezal del pozo a su derecha.
A partir del cambio de la posición de las
contrapesas, se reduce el torque y el
requerimiento de energía . Además la
eficiencia de la bomba aumenta debido a
que el movimiento reciprocante se reduce.
Bombeo Mecánico

33. Rotaflex Producción 2
El Rotaflex cumple casi a la
perfección con la situación
ideal para bombeo mecánico:
carrera larga y baja velocidad.
Esta combinación asegura un
mejor llenado de la bomba y
cargas parásitas muy bajas
(aceleración, fricción mecánica
y viscosa) y por eso, la carta de
superficie de una instalación
con Rotaflex es casi parecida a
la ideal.
Los fabricantes aseguran que
los requerimientos de torque
del Rotaflex puede ser hasta
un 80% más bajo que los de
una unidad Convencional.
Bombeo Mecánico

34. Rotaflex Producción 2
Otra ventaja del Rotaflex es la facilidad para
balancearlo ya que esta operación consiste
simplemente en quitar o agregar bloques a la
caja de contrapesas. El mantenimiento es muy
bajo por ser una unidad con menos partes
movibles.
Tiene un dispositivo de seguridad que apaga el
motor y aplica el freno automáticamente si se
produce un cambio de velocidad en la unidad
que esté fuera de los valores previamente
establecidos por el operador.
Bombeo Mecánico

35. Unidades Portatiles Producción 2
Es un trailer montado, porta válvulas de una unidad convencional de bombeo
que reduce el costo de transporte por carretera. Puede ser levantado y
totalmente, funcional en pocos minutos en el sitio así. Estas unidades están
disponibles para la venta, alquiler o arrendamiento. Las aplicaciones típicas
incluyen: la eliminación de los fluidos de fracturamiento, stripper pozo de
bombeo, extracción de agua de gas, pruebas de pozos, y una alternativa a las
unidades de limpieza.
Bombeo Mecánico

36. Bombeo Mecánico Producción 2
Consideraciones para Bombeo Mecánico:
- Bomba de Subsuelo.
- Tasa de Producción.
- Manejo de Sólidos.
- Profundidad y Sarta de Cabillas.
- Costos de Inversión.
- Cargas en las cabillas y cajas de engranajes.
- Costos de energía y eficiencia del sistema.
Bombeo Mecánico

37. Bombeo Mecánico
Cartas Dinamométricas

38. Cartas Dinamométricas Producción 2
Bombeo Mecánico

39. Cartas Dinamométricas Producción 2
Llenado Completo de Bomba:
Condiciones de operación
normal de la bomba
Anclajes Libres o Flojos: la
válvula viajera abre durante la
carrera descendente, la carga
del fluido es transferida al
pistón provocando un
estiramiento en la sarta de
Bombeo Mecánico
tubería.

40. Cartas Dinamométricas Producción 2
Desgaste de Válvula o Pistón:
Cuando el pistón atraviesa la
sección desgastada, ocurre
una fuga de fluido, causando
una caída de carga de fluido.
Golpe de Bomba: Cuando el
pistón de la bomba queda
espaciado muy abajo, puede
quedar golpeando el fondo en
la carrera descendente.
Bombeo Mecánico

41. Cartas Dinamométricas Producción 2
Golpe de Fluido: Cuando la
bomba se llena parcialmente
en la carrera ascendente,
debido a bajo aporte de la
formación.
Interferencia por Gas: Este
problema puede ocasionar el
bloqueo total de la bomba y el
pozo se queda sin producción.
Bombeo Mecánico