1.- Ventajas y desventajas de bombeo mecnicoUNIDAD CONVENCIONAL.- Es el ms antiguo y usado en la industria. Las unidades convencionales basan su geometra en un sistema de palanca CLASE I, es decir con un punto de apoyo en el medio de la viga balancn. La rotacin de la manivela puede ser en ambas direcciones.VENTAJAS Tiene bajo costo de mantenimiento Costos menores que otro tipo de unidades. Puede girar en el sentido de las manecillas del reloj y contrario. Puede bombear ms rpido que la Mark II sin problemas. Requiere menos contrabalanceo que la Mark II.DESVENTAJAS En muchas aplicaciones, no es tan eficiente como la Mark II. Puede requerir una caja de velocidades mayor que otro tipo de unidades (especialmente con varillas de acero).UNIDAD MARK II.- Las unidades Mark II basan su geometra en tres caractersticas, las cuales reducen el torque y la carga con respecto a una unidad Convencional. Estas son: La ubicacin de la caja reductora. Un punto de apoyo en el extremo de la unidad Una manivela desfasada.Adicionalmente los costos de electricidad y del tamao del motor pueden ser reducidos.VENTAJAS Tiene bajo torque en muchos casos (con varillas de acero). Puede bajar costo (5 a 10 %) comparada con el siguiente tamao de la unidad convencional.DESVENTAJAS En muchas aplicaciones, no puede bombear tan rpido como la Convencional. Puede girar solamente en sentido contrario a las manecillas del reloj. Puede causar ms dao a las varillas y bomba en caso de fluido pesado.UNIDAD BALANCEADA POR AIRE.- La utilizacin de aire comprimido en vez de pesadas manivelas y contrapesos, el sistema de aire ha sido tan simplificado que las nicas partes de funcionamiento continuo son el cilindro y el pistn equilibrio. Como resultado, el tamao de la unidad es considerablemente ms pequeo, minimizando los costos de traslado y de montaje.VENTAJAS Es ms compacta y fcil de balancear que las otras unidades. Los costos de envi son mas bajos que otras unidades (debido a que pesa menos) Puede rotar tanto en sentido horario como antihorario.DESVENTAJAS Son ms complicadas y requieren mayor mantenimiento (compresor de aire, cilindro de aire). La condensacin del aire en el cilindro puede constituir un serio problema. La caja de engranaje podra daarse si el cilindro pierde la presin de aire.

2.- Que es contrapeso?Los contrapesos nivelan la carga de trabajo impuesta al motor. Si no se proporcionara un efecto de contrapeso a la varilla pulida, en el ascenso, el motor primario tendra que efectuar un trabajo enorme y se ejercera un torque excesivo en los engranes, esto requerira de un motor grande y de una caja de engranes inmensa. En la carrera descendente cuando se reduce sustancialmente la carga el motor trabajara muy poco debido a que la fuerza de gravedad atrae a las varillas y a la bomba. Los contrapesos, por tanto se agregan a la unidad para darle a la varilla pulida un efecto de contrapeso, esto a su vez reduce el tamao del motor y le aplica una carga ms uniforme a la caja de engranes. Los contrapesos ayudan al motor en la carrera ascendente y a su vez son levantados durante la descendente. Para fines de diseo puede hacerse un estimado del efecto ideal del contrapeso. El efecto de contrapeso ideal es el que logre que el trabajo realizado por el motor durante el ascenso sea igual al del descenso. Esto significar tambin que la torsin neta que se aplique a los engranes ser aproximadamente la misma en cada mitad del ciclo.3.- Que es vstago pulido?Es una varilla maciza pulida a Niquel-Cromo y tiene rosca fina, es el nexo entre las conexiones superficiales y las sub-superficiales y est sometida a las fuerzas de tensin. Durante el trabajo de la unidad de bombeo mecnico este vstago pulido se est moviendo dentro de la prensa estopa.

6.- Cuales son las diferencias del bombeo de unidad convencional con la unidad mark 2

Descripcin de la unidad de bombeo mecnico convencional.

Unidad de bombeo mecnico Mark II.

7.- Que funcin cumple la vlvula viajera?Su funcin, en el ciclo de bombeo, consiste en desalojar los fluidos hacia la superficie durante la carrera ascendente y durante la carrera descendente permitir el paso del fluido alojado en la camisa de la bomba a travs del mismo al punto muerto inferior, dando inicio a un nuevo ciclo de bombeo.

Materiales utilizados en su construccin:

La stellita y el carburo de tungsteno son materiales apropiados cuando los fluidos del pozo son altamente corrosivos debido a la presencia de cido sulfhdrico (H2S) o bixido de carbono (CO2) y cuando se maneja mucha arena, ya que estos materiales son muy resistentes a la abrasin.8.- Componentes del Bombeo ElectrosumergibleUna unidad tpica de bombeo electrocentrfugo sumergido est constituida en el fondo del pozo por los componentes: motor elctrico, protector, seccin de entrada, bomba electrocentrfuga y cable conductor. Las partes superficiales son: cabezal, cable superficial. Tablero de control, transformador.

Esquema del equipo del Sistema Bombeo ESM

Distribucin de los componentes del aparejo en la forma tradicional como quedan colocados en el pozo.

Se incluyen todos los accesorios necesarios para asegurar una buena operacin, como son: separador de gas, flejes para cable, extensin de la mufa, vlvula de drene. Vlvula de contrapresin, centradores, sensor de presin y temperatura de fondo, dispositivos electrnicos para control del motor, caja de unin, y controlador de velocidad variable. La integracin de los componentes es indispensable, ya que cada uno ejecuta una funcin esencial en el sistema para obtener las condiciones de operacin deseadas que permitan impulsar a la superficie el gasto requerido. COMPONENTES SUBSUPERFICIALES (EQUIPO DE SUBSUELO)Motor elctrico El motor elctrico colocado en la parte inferior de aparejo, recibe la energa desde una fuente superficial, a travs de un cable; su diseo compacto es especial, ya que permite introducirlo en la tubera de revestimiento existente en el pozo y satisfacer requerimientos de potencial grandes, tambin soporta una alta torsin momentnea durante el arranque hasta que alcanza la velocidad de operacin, que es aproximadamente constante para una misma frecuencia, por ejemplo: 3500 revoluciones por minuto (rpm) a 60 ciclos por segundo (Hz). Normalmente, consiste de una carcasa de acero al bajo carbn, con lminas de acero y bronce fijas en su interior alineadas con las secciones del rotor y del cojinete respectivamente. En la figura 3 se muestra el corte transversal de un motor, como los utilizados en aplicaciones de bombeo elctrico. Son bipolares, trfasicos, del tipo jaula de ardilla y de induccin: los rotores construidos con longitudes de 12 a 18 pg estn montados sobre la flecha y los estatores sobre la carcasa: el cojinete de empuje soporta la carga de los rotores. El interior del motor se llena con aceite mineral caracterizado por su alta refinacin, resistencia dielctrica, buena conductividad trmica y capacidad para lubricar a los cojinetes. Dicho aceite, permite que el calor generado en el motor, sea transferido a la carcasa y de sta a los fluidos de pozo que pasan por la parte externa de la misma; razn por la que el aparejo no debe quedar abajo del intervalo disparado. Corte transversal de un motor, como los utilizados en aplicaciones de bombeo elctrico.Separador de gas: El separador de gas (Figura 4) es un componente opcional del aparejo construido integralmente con la bomba, normalmente se coloca entre sta y el protector. Sirve como succin o entrada de fluidos a la bomba y desva el gas libre de la succin hacia el espacio anular. El uso del separador de gas permite una operacin de bombeo ms eficiente en pozos gasificados, ya que reduce los efectos de disminucin de capacidad de carga en las curvas de comportamiento, evita la cavitacin a altos gastos, y evita las fluctuaciones cclicas de carga en el motor producidas por la severa interferencia de gas.Existen dos tipos de separadores: Convencional, y Centrfugo., donde su operacin consiste en invertir el sentido del flujo del lquido, lo que permite que el gas libre contine su trayectoria ascendente hacia el espacio anular. Su aplicacin es recomendable en pozos donde a la profundidad de colocacin del aparejo, las cantidades de gas libre no son muy grandes. El separador centrfugo, que trabaja en la siguiente forma: en sus orificios de entrada, recibe la mezcla de lquido y gas libre que pasa a travs de una etapa de succin neta positiva, la cual imprime fuerza centrfuga a los fluidos; por diferencia de densidades el lquido va hacia las paredes internas del separador y el gas permanece en el centro. Una aletas guas convierten la direccin tangencial del flujo, en direccin axial; entonces el lquido y gas se mueven hacia arriba, pasan a travs de un difusor que conduce a los lquidos a la succin de la bomba y desva al gas hacia los orificios de ventilacin, donde el gas libre va al espacio anular por fuera de la turbina de produccin.

Muestra de un Separador de Gas

Protector Este componente tambin llamado Seccin sellante ver Figura 5, se localiza entre el motor y la bomba: est diseado principalmente para igualar la presin del fluido del motor y la presin externa del fluido del pozo a la profundidad de colocacin del aparejo. Las funciones bsicas de este equipo son:

Permitir la igualacin de presin entre el motor y el anular. Absorber la carga axial desarrollada por la bomba a travs del cojinete de empuje, impidiendo que estas se reflejen en el motor elctrico. Prevenir la entrada de fluido del pozo hacia el motor. Proveer al motor de un depsito de aceite para compensar la expansin y contraccin del fluido lubricante, durante los arranques y paradas del equipo elctrico. Transmitir el torque desarrollado por el motor hacia la bomba, a travs del acoplamiento de los ejes.

Protector o Seccin Sellante.Existen dos tipos de protectores: el convencional y el de tres cmaras aislantes. El diseo mecnico y principio de operacin de los protectores difiere de un fabricante a otro.La diferencia principal est en la forma como el aceite lubricante del motor es aislado del fluido del pozo. El protector convencional, protege contra la entrada de fluido alrededor de la flecha. El contacto directo entre el fluido del pozo y del motor ha sido considerado el nico medio de igualar presiones en el sistema de sellado. Se ha determinado que el mejoramiento real del funcionamiento del motor sumergible puede lograrse si el aceite del motor se asla completamente de los fluidos del pozo evitando cualquier contaminacin. Este enfoque llev al desarrollo de la seccin sellante tipo "D" en el cual se asla el aceite del motor del fluido del pozo por medio de un lquido inerte bloqueante. El protector de tres cmaras, constituye realmente tres sistemas de sellos en uno. Cada cmara consiste de un sello mecnico y de un recipiente de expansin-contraccin. Aunque dos de los tres sellos mecnicos fallen por alguna razn, el motor sumergible queda protegido. Este tipo de seccin sellante proporciona la mejor proteccin disponible contra el cido sulfhidrico u otros fluidos contaminantes del pozo. Las caractersticas y beneficios de este tipo de protector son: Tres sellos mecnicos ampliamente espaciados. Una distribucin amplia de los sellos que permite una mejor disipacin de calor. Cada sello mecnico protege su propio recipiente, creando tres secciones sellantes en una unidad. Un tubo permite que haya flujo de aceite lubricante entre los tres recipientes. La barrera elstica en la cmara superior permite la contraccin-expansin del aceite del motor cuando la temperatura cambia desde la superficie hasta el fondo y a la de operacin. La barrera elstica es resistente al ataque qumico y la penetracin del gas, por lo que el aceite del motor se protege efectivamente contra contaminantes. Cada recipiente es lo suficientemente grande para absorber la expansin-contraccin volumtrica de los motores ms grandes existentes en el mercado.Bomba Centrfuga Sumergible Su funcin bsica es imprimir a los fluidos del pozo, el incremento de presin necesario para hacer llegar a la superficie, el gasto requerido con presin suficiente en la cabeza del pozo. Las bombas centrfugas son de mltiples etapas (Figura 6), y cada etapa consiste de un impulsor giratorio y un difusor estacionario. El impulsor da al fluido ENERGIA CINETICA. El Difusor cambia esta energa cintica en ENERGIA POTENCIAL (Altura de elevacin o cabeza)El tamao de etapa que se use determina el volumen de fluido que va a producirse, la carga o presin que la bomba genera depende, del nmero de etapas y de este nmero depende la potencia requerida. En una bomba de impulsores flotantes, stos se mueven axialmente a lo largo de la flecha y pueden descansar en empuje ascendente o descendente en cojinetes, cuando estn en operacin. Estos empujes a su vez, los absorbe un cojinete en la seccin sellante.Las etapas a su vez pueden clasificarse, dependiendo de la geometra del pasaje de fluido, en dos tipos:*Flujo Mixto*Flujo RadialOtra clasificacin de los diferentes tipos de bombas se realiza segn la SERIE de las mismas.

Bombas Centrfugas Sumergibles.Una bomba operando un gasto superior al de su diseo produce empuje ascendente excesivo y por el contrario operando a un gasto inferior produce empuje descendente. A fin de evitar dichos empujes la bomba debe de operar dentro de un rango de capacidad recomendado, el cual se indica en las curvas de comportamiento de las bombas y que generalmente es de 75 % al 95% del gasto de mayor eficiencia de la bomba. Un impulsor operando a una velocidad dada, genera la misma cantidad de carga independientemente de la densidad relativa del fluido que se bombea, ya que la carga se expresa en trminos de altura de columna hidrulica de fluido. De esta caracterstica se desprende el siguiente concepto:Cables La unin elctrica entre los equipos descritos, instalados en el subsuelo, y los equipos de control en superficie son los cables. Existen varios tipos de cables en una instalacin de bombeo electrosumergible: Extensin de Cable Plano. Cable de Potencia. Conectores de Superficie. La extensin de cable plano, es una cola de cable de caractersticas especiales que en uno de sus extremos posee un conector especial para acoplarlo al motor. En el otro extremo este se empalma al cable de potencia. La diferencia entre ambos es que este posee las mismas propiedades mecnicas y elctricas que los cables de potencia pero son de un tamao inferior.Cable Conductor Elctrico (POTHEAD) La energa elctrica necesaria para impulsar el motor, se lleva desde la superficie por medio de un cable conductor, el cual debe elegirse de manera que satisfaga los requisitos de voltaje y amperaje para el motor en el fondo del pozo, y que rena las propiedades de aislamiento que impone el tipo de fluidos producidos.Existe en el mercado un rango de tamaos de cable, de configuracin plana y redonda, ver Figura 7, con conductores de cobre o aluminio, de tamaos 2 al 6. El tamao queda determinado por el amperaje y voltaje del motor as como por el espacio disponible entre las tuberas de produccin y revestimiento. Existen muchos tipos diferentes de cable, y la seleccin de uno de ellos depende de las condiciones a las que estar sometido en el subsuelo. Considerando la longitud de un conductor para la aplicacin de un voltaje dado, los volts por pie disminuyen conforme el alambre es ms largo, como consecuencia la velocidad del electrn disminuye lo que resulta en una reduccin de corriente, en otras palabras, "la resistencia es directamente proporcional a la longitud del conductor".

Cable conductor elctrico.Cuando la seccin transversal o dimetro de un alambre es mayor, tiene un efecto contrario sobre la resistencia ya que el nmero de electrones libres por unidad de longitud se incrementa con el rea. Bajo esta condicin la corriente se incrementar para una fuerza electromotriz (fem) dada ya que se mueven ms electrones por unidad de tiempo, en otras palabras "La resistencia es inversamente proporcional al rea de la seccin transversal del conductor".Cuando se usan cables en sistemas de alto voltaje, cada uno de los conductores est rodeado por un considerable espesor de material aislante y algunas veces con una cubierta de plomo. Aunque la corriente normal fluye a lo largo del conductor, existe una pequea corriente que pasa a travs del aislamiento (fuga de corriente) de un conductor a otro. Esta fuga se considera despreciable. El aislamiento de los cables debe resistir las temperaturas y presiones de operacin en el pozo.

Sensor de FondoEl sensor de presin es un equipo que se coloca acoplado en la parte final del motor. Est constituido por circuitos que permitan enviar seales a superficie registradas mediante un instrumento instalado en controlador, convirtiendo estas, en seales de presin a la profundidad de operacin de la bomba.Cuando se utiliza un variador de frecuencia, la informacin del sensor puede ser alimentada a un controlador, para mantener una presin de fondo determinada, mediante el cambio de la velocidad de la bomba.Este sistema est compuesto por una unidad de lectura de superficie, un dispositivo sensor de presin y/o un instrumento sensor de temperatura colocado en la tubera de produccin. El sensor de fondo est conectado a la unidad de lectura de superficie, a travs de los bobinados del motor y el cable de potencia.El sensor puede registrar la presin de la parte interna de la tubera de produccin, o la presin de entrada a la bomba, llamada presin fluyente en el punto de ubicacin de la bomba. El sensor de presin es activado por el nivel del fluido y/o la presin de gas en el pozo. Se calibra automticamente cuando se dan cambios de temperatura, a intervalos especificos. Durante este tiempo las lecturas de presin y temperatura permanecen inalterables en pantallas, permitiendo la realizacin de registros manuales.Un equipo de superficie se utiliza para manejar la informacin proveniente del fondo del pozo, en tiempo real. Esta informacin puede ser solamente mostrada, o enviada a otro sistema de monitoreo, para poder ser extrada y procesada posteriormente.Adems, dependiendo de la aplicacin, existe un sensor de fondo de acuerdo a la temperatura de trabajo; funciona en presiones de hasta 5000 psi. COMPONENTES SUPERFICIALESBola Colgadora Este dispositivo se coloca en un nido sobre el rbol de vlvulas. Su funcin es sostener la tubera de produccin, permitir su paso y el de los tres conductores del cable, proporcionando el sello necesario en el espacio anular entre tubera de produccin y de revestimiento para evitar fuga de fluidos a la superficie. Est construida de acero, cubierta de neopreno. En el caso de instalaciones marinas el paso de los conductores del cable, lo tiene integrado y su contacto es como el de la mufa.Caja de viento Se instala por razones de seguridad entre el cabezal del pozo y el tablero de control, debido a que el gas puede viajar a lo largo del cable superficial y alcanzar la instalacin elctrica en el tablero. En la caja de viento o de unin, los conductores del cable quedan expuestos a la atmsfera evitando esa posibilidad.Tablero de control Es el componente desde el que se gobierna la operacin del aparejo de produccin en el fondo del pozo. Dependiendo de la calidad de control que se desea tener, se seleccionan los dispositivos que sean necesarios para integrarlos al tablero. Este puede ser sumamente sencillo y contener nicamente un botn de arranque y un fusible de proteccin por sobre carga; o bien puede contener fusibles de desconexin por sobrecarga y baja carga, mecanismos de relojera para restablecimiento automtico y operacin intermitente, protectores de represionamiento de lneas, luces indicadores de la causa de paro, ampermetro, y otros dispositivos para control remoto, los tipos de tablero existentes son electromecnicos o bien totalmente transistorizados y compactos.Transformador Este componente se utiliza para elevar el voltaje de la lnea al voltaje requerido en la superficie para alimentar al motor en el fondo del pozo; algunos estn equipados con interruptores "taps"que les dan mayor flexibilidad de operacin. Se puede utilizar un solo transformador trifsico o un conjunto de tres transformadores monofsicos. ACCESORIOSCon el propsito de asegurar una mejor operacin del equipo es necesario contar con algunos accesorios.Vlvula de contra presinSe coloca de una a tres lingadas de tubera por arriba de la bomba. Esta vlvula permite el flujo en sentido ascendente, de manera que cuando el motor deja de trabajar, impide el regreso de la columna de fluidos y evita el giro de la flecha de la bomba en sentido contrario, lo cual la daara.Vlvula de drenaje Al utilizar vlvula de retencin debe utilizarse una vlvula de drenaje una junta por encima de est, como factor de seguridad para cuando se requiera circular el pozo del anular a la tubera de produccin. Se coloca de una a tres lingadas por arriba de la vlvula de contra presin. Su funcin es establecer comunicacin entre el espacio anular y la tubera de produccin, con el propsito de que sta se vace cuando se extrae el aparejo del pozo. Para operarla, se deja caer una barra de acero desde la superficie por la tubera de produccin; la barra rompe un perno y deja abierto un orificio de comunicacin con el espacio anular.Controlador de velocidad variable Este dispositivo puede ser considerado como equipo accesorio u opcional, nicamente bajo ciertas circunstancias que impone el mismo pozo. Eventualmente la informacin disponible para efectuar un diseo no es del todo confiable y como consecuencia se obtiene una instalacin que no opera adecuadamente; anteriormente la alternativa sera redisear e instalar un nuevo aparejo, debido a que el sistema de bombeo elctrico trabaja a velocidad constante para un mismo ciclaje. En otros casos, algunos pozos son dinmicos en cunto a parmetros de presin de fondo, produccin, relacin gas-aceite y otros para los cuales no es recomendable la operacin de un aparejo con velocidad constante. Lo anteriormente expuesto limita la aplicacin del sistema a pozos estables donde el nmero de etapas de la bomba, sus dimensiones y velocidad podran ser constantes.El controlador de velocidad variable permite alterar la frecuencia del voltaje que alimenta al motor y por lo tanto modificar su velocidad. El rango de ajuste de la frecuencia es de 30 a 90 Hz, lo que implica su amplio rango de velocidades y por lo tanto de gastos que es posible manejar. Una alta frecuencia incrementa la velocidad y el gasto; una baja frecuencia, los disminuye.CentralizadoresComo su nombre lo indica, se utilizan para centrar el motor, la bomba y el cable durante la instalacin. Se utilizan en pozos ligeramente desviados, para mantener el motor centrado y as permitir un enfriamiento adecuado. Tambin evitan que el cable se dae por roce con el revestidor, a medida que es bajado en el pozo. Al utilizar centralizadores se debe tener cuidado de que estos no giren o muevan hacia arriba o hacia abajo la tubera de produccin.Bandas de CableTambin se denominan flejes, se utilizan para fijar el cable de potencia a la tubera de produccin durante la instalacin, y el cable de extensin del motor al equipo. Las bandas se fabrican de tres materiales distintos: Bandas de acero negro, se utilizan en pozos donde no exista corrosin. Bandas de acero inoxidable, se usan en pozos moderadamente corrosivos. Bandas de monel, se usan en ambientes corrosivos. Otros accesorios pueden ser los sensores de presin y de temperatura de fondo, cajas protectores para transporte del equipo, etc. La integracin de todos los componentes descritos es indispensable, ya que cada uno ejecuta una funcin esencial en el sistema, para obtener en la superficie el gasto de lquido deseado, manteniendo la presin necesaria en la boca del pozo.9.- Cmo es el funcionamiento Electrosumergible?El mtodo de levantamiento artificial por Bombeo Electrosumergible (BES) tiene como principio fundamental levantar el fluido del reservatorio hasta la superficie, mediante la rotacin centrfuga de la bomba electrosumergible. La potencia requerida por dicha bomba es suministrada por un motor elctrico que se encuentra ubicado en el fondo del pozo; la corriente elctrica, necesaria para el funcionamiento de dicho motor, es suministrada desde la superficie, y conducida a travs del cable de potencia hasta el motor.El Sistema BES representa uno de los mtodos de levantamiento artificial ms automatizables y fcil de mejorar, y esta constituido por equipos complejos y de alto costo, por lo que se requiere, para el buen funcionamiento de los mismos, de la aplicacin de herramientas efectivas para su supervisin, anlisis y control.

10.- Ventajas y desventajas del Bombeo Electrosumergible

Ventajas: Puede levantar altos volmenes de fluidos. Maneja altos cortes de agua (aplicables en costa a fuera). Puede usarse para inyectar fluidos a la formacin. Su vida til puede ser muy larga. Trabaja bien en pozos desviados. No causan destrucciones en ambientes urbanos. Fcil aplicacin de tratamientos contra la corrosin y formaciones de escamas.Desventajas: Inversin inicial muy alta. Alto consumo de potencia. No es rentable en pozos de baja produccin. Los cables se deterioran al estar expuestos a temperaturas elevadas. Susceptible a la produccin de gas y arena. Su diseo es complejo. Las bombas y motor son susceptibles a fallas.