Clases Bombeo Mecánico Curso SAP
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Bombeo Mecánico
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Objetivo
El alumno conocerá y aplicará los fundamentos, métodos de
diseño y evaluación de las unidades de bombeo mecánico
para prolongar la vida productiva de los pozos.
Temario:
1.Características generales.
2.Partes principales del equipo de una U.B.M.
3.Tipos de unidades de bombeo mecánico.
4.Fundamentos.
5.Diseño.
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• Kermit E. Brown, Artificial Lift Methods.
• Nind, Well Production.
• Craft, Sucker Rod Pumping.
• API recommended practices for Design Calculations for
Sucker Rod Pumping Systems, API.
Bibliografía
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El Bombeo Mecánico es un sistema artificial de producción
(SAP) en el cual el movimiento del equipo de bombeo
subsuperficial se origina en la superficie y se transmite a la
bomba por medio de una sarta de varillas de succión.
Movimiento de las varillas
Vacío por salida parcial del émbolo y válvula de pie
Líquido penetra al barril
Desplazamiento del líquido: válvula viajera y entra nuevamente el émbolo
Definición
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1. Torsión.
2. Carga en la varilla pulida.
3. Rango de cargas en las varillas.
4. Requerimiento de potencia del motor principal.
5. Costos de combustible o energía.
6. Costo de mantenimiento de la unidad.
7. Roturas de la varilla.
8. Producción diferida por rotura de varillas o por
reparación y mantenimiento de la unidad.
9. Costo de instalación.
10.Costo inicial.
Objetivo
Producir una cierta cantidad de fluidos por día con un mínimo
de:
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Características
• Resistente.
• De larga vida.
• Eficiente.
• Fácil y barato de transportar.
• Silencioso.
• No contaminante.
• Seguro de instalar y de operar.
Debe ser:
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Ventajas:
1. Fácil diseño.
2. Unidades pueden ser cambiadas a otros pozos.
3. Adaptable a agujeros reducidos.
4. Flexible.
5. Levanta aceites viscosos y de altas temperaturas.
Desventajas:
1. No es posible manejar sólidos.
2. No se adapta a grandes profundidades.
3. En operaciones costa-afuera resulta pesado y estorboso.
Ventajas y Desventajas
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1. Bomba subsuperficial impulsada por varillas.
2. Sarta de varillas de succión:
• Movimiento de bombeo superficial.
• Potencia a la bomba subsuperficial.
3. Equipo superficial de bombeo.
4. Reductor de engranes.
5. Motor principal.
Partes esenciales
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• Su función es transferir energía del motor principal a la sarta
de varillas de succión a través de la U.B.M.
• El equipo cambia el movimiento rotatorio del motor principal,
a un movimiento reciprocante en las varillas de succión.
• Reduce la velocidad del motor principal a una velocidad
adecuada de bombeo, que se logra mediante el reductor de
engranes.
Función del equipo
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Función: Admitir fluido de la formación al interior de la sarta
de producción y elevar el fluido admitido hasta la
superficie.
Tipos:
• Bombas de tubería de producción.
• Bombas de inserción.
• Bombas de tubería de revestimiento.
Bomba subsuperficial
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• Volumen a producir.
• Profundidad del intervalo productor.
• Viscosidad del aceite producido.
• Existencia de arena en el aceite.
• Volumen de gas producido.
• Temperatura.
• Porcentaje de agua.
Parámetros para la selección de la bomba de inserción
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Ciclo de bombeo
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Unidad de bombeo convencional
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Unidades de bombeo1- Tipo convencional
Ventajas: Es de bajo mantenimiento,
menos costosos que otras unidades,
gira en dos direcciones (En sentido o al
contrario de la aguja del reloj).
Requiere menos contrapeso que el
Mark II.
Desventajas: No es tan eficiente
como el Mark II u otro tipo de unidad.
Requiere de cajas de engranaje de
mayor dimensiones en comparación a
otros.
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Unidades de bombeo2- Mark IIEl movimiento rotativo cambia a la
posición de los brazos y el poste
Sampson para obtener un movimiento
unitorsional. Soporta más fluido. El
balanceo es en la manivela.
Ventajas : Tiene un bajo torque
comparado con el convencional.
Puede costar menos que respecto a su
similar convencional ( 5% a 10 %
menos), es más eficiente que el
convencional en muchos casos.
Desventajas : Solo tiene un sentido
de giro, en muchas aplicaciones no es
de acción rápida como el
convencional.
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Unidades de bombeo
3-Unidad aerobalanceada.
•Ventajas : Es más compacto y defácil balanceo, de bajo costo. Puedegirar en dos direcciones. Es másresistente a las cargas. Suministramayores emboladas (64 A 240 pg).
Desventajas: Requiere mayormantenimiento, la condensación delcilindro de aire puede causarproblemas. Son menos eficientes que elresto de las unidades.
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Geometría de bombeo convencional
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Geometría de bombeo Mark II
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Geometría de bombeo aerobalanceado
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Efectos de la geometría de las unidades de Bombeo Mecánico
Existen tres factores que controlan el movimiento de la
carrera descendente y la velocidad de bombeo:
1.Longitud de la carrera.
2.Fuerzas que retardan la carrera descendente.
3.Geometría de la unidad.
El ciclo se divide en:
•Productivo, ocurre durante la carrera ascendente cuando
se eleva la columna de fluido.
•No productivo, durante la carrera descendente que tiene
como función principal regresar las varillas y el émbolo a su
posición en el fondo.
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Motor:
Su función principal es proporcionar a la instalación energía
mecánica, que es transmitida a la bomba y usada para
elevar el fluido.
Puede ser de combustión interna o eléctrico.
Partes principales de las unidades de B.M.
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Conexiones superficiales.
Las conexiones superficiales tienen la función de conducir
los hidrocarburos producidos por el pozo a la línea de
descarga.
•La varilla pulida y la grampa tienen la función de transmitir
el movimiento alternativo a la sarta de varillas de succión.
•El estopero y el preventor tienen la función de dar
seguridad, a fin de evitar derrames de hidrocarburos al
medio ambiente.
•Las válvulas de retención o check dejan pasar los fluidos en
una sola dirección.
Partes principales de las unidades de B.M.
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Grampas
Partes principales de las unidades de B.M.
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Varilla pulida
Es la unión directa entre la sarta de varillas de
succión y el equipo superficial, pasa a través de
las conexiones verticales del árbol.
Está fabricada en acero aleado al manganeso,
níquel y molibdeno.
Superficialmente, la varilla pulida tiene acabado
espejo: Propósito no dañar los sellos del
estopero fijo al árbol de válvulas en el
movimiento ascendente y descendente de la
U.B.M.
Partes principales de las unidades de B.M.
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Estopero
Mecanismo de seguridad
que se localiza en la parte
superior del árbol de
válvulas para pozos con
sistema de bombeo
mecánico, sobre la TEE.
Partes principales de las unidades de B.M.
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Partes principales de las unidades de B.M.
Función principal: contener los fluidos para que no se manifiesten a su
exterior por medio de un conjunto de sellos construidos con materiales
resistentes al rozamiento, los cuales se van a ajustar al diámetro de la
varilla pulida, cuando ésta tenga un movimiento ascendente o
descendente proporcionado por la unidad de bombeo mecánico (U.B.M.).
Estopero Preventor Ratigan 176
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Preventores
Son mecanismos de seguridad
que han sido diseñados para
impedir, en caso necesario, el
paso de fluidos al exterior.
Partes principales de las unidades de B.M.
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Válvulas de retención
El objetivo principal de este tipo de válvulas, comúnmente conocidas
como check, es el de permitir el paso de un flujo por una línea en una
sola dirección, impidiendo así, el regreso del fluido cuando se presenten
contrapresiones altas.
Partes principales de las unidades de B.M.
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El Reductor de Engranes
Su función es reducir la velocidad del motor principal a una velocidad de
bombeo adecuada
La designación del API para una unidad es la torsión máxima permisible en
el reductor de engranes en miles de pulgadas-libras.
Por ejemplo:
Una unidad API tamaño 114, rango de torsión máximo de 114,000 plg-lbs.
El API tiene estandarizados 16 rangos de torsión máxima, desde 6.4 hasta
1,824 miles de plg-lbs.
Partes principales de las unidades de B.M.
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Sarta de varilla de succión
Función: transmitir el movimiento de bombeo superficial y la potencia a la
bomba subsuperficial.
El máximo esfuerzo de trabajo para las varillas depende de su composición
química y propiedades mecánicas, además de la naturaleza del fluido
bombeado.
Cuando las bombas están colocadas a profundidades mayores de 3500
pies, generalmente es recomendable usar sartas telescopiadas.
Partes principales de las unidades de B.M.
![Page 31: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/31.jpg)
Se ha asumido la ley de Hooke para determinar el límite
elástico en las sartas.
El límite proporcional se utiliza como un criterio para
establecer el esfuerzo de tensión máximo de trabajo
permisible de la sarta, entonces se repite el ciclo de
transmisión de esfuerzo de cargas en las varillas dando como
resultado la fatiga y falla de las mismas, lo cual ocurre
generalmente abajo del límite proporcional.
Límite de inversión de esfuerzo sobre la varilla
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El límite de duración de la sarta depende de:
• Los componentes que presenta el acero (carbón,
manganeso, silicón, níquel, cromo y molibdeno).
• De los agentes corrosivos que se presentan en los fluidos
del pozo (ácido sulfhídrico, dióxido de carbono, oxígeno).
• El rango de esfuerzos de tensión en las varillas.
Límite de inversión de esfuerzo sobre la varilla
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Conceptos de aplicación
en el diseño de U.B.M.
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a) Cuando el peso del cuerpo es menor que el empuje
ascendente y se encuentra en el fondo, el cuerpo sale a
la superficie y flota.
b) Cuando el peso del cuerpo es igual al empuje
ascendente, el cuerpo queda en equilibrio dentro del
líquido.
c) Cuando el peso del cuerpo es mayor que el empuje
ascendente, éste se hunde pero aparentemente
disminuye su peso.
Principio de flotación
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Zona 1.- Es la parte de la carrera donde la máxima carga de
varillas y fluido se levantan del fondo con máxima
aceleración. Esta zona se extiende desde el fondo hasta
algún punto cerca de la mitad de la carrera ascendente. En
esta zona, el componente de la fuerza de inercia se suma a
la carga estática de la masa de varillas y fluido. Debido a
que la máxima aceleración hacia arriba ocurre en esta zona,
normalmente el producto de la carga compuesta de varillas
y fluido por la máxima aceleración, da como resultado la
carga pico o carga máxima en la varilla pulida.
Patrón típico de cargas en la varilla pulida durante un ciclo de bombeo
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Zona 2.- Es la parte de la carrera ascendente que se
extiende desde cerca del punto medio hasta el tope de la
carrera. En esta zona, aún se tiene la máxima masa de
varillas y fluido, pero se está desacelerando;
consecuentemente, el componente de inercia de la masa de
varillas y fluido se está restando del total del peso estático.
Patrón típico de cargas en la varilla pulida durante un ciclo de bombeo
![Page 37: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/37.jpg)
Zona 3.- Se inicia en la parte superior de la carrera
descendente, desplazándose hacia abajo hasta algún
punto cerca de la mitad de la carrera. En esta zona
únicamente se tiene el peso de las varillas flotando,
menos el componente de inercia. Normalmente es en
esta zona donde ocurre la máxima aceleración hacia
abajo.
Patrón típico de cargas en la varilla pulida durante un ciclo de bombeo
![Page 38: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/38.jpg)
Zona 4.- Se inicia en algún lugar cerca de la mitad de la
carrera descendente y se extiende hasta el fondo de la
carrera. En esta zona las varillas flotando se desaceleran
en su preparación para detenerse en el fondo de la
carrera, entonces, el componente de inercia se suma al
peso de las varillas.
Patrón típico de cargas en la varilla pulida durante un ciclo de bombeo
![Page 39: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/39.jpg)
Wf=peso de los fluidos a=factor de aceleraciónWr= peso de las varillas
a=maxv=0
a=maxv=0
a=0v=max
WfWr-a
WfWr+a
Wr-a
Wr+a
Patrón típico de cargas en la varilla pulida durante un ciclo de bombeo
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Comparación entre las unidades Clase I y Clase III
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Representación al inicio del movimiento
![Page 42: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/42.jpg)
Representación del movimiento a los 90°
![Page 43: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/43.jpg)
Representación del movimiento a los 180°
![Page 44: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/44.jpg)
Representación del movimiento a los 225°
![Page 45: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/45.jpg)
Representación del movimiento a los 270°
![Page 46: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/46.jpg)
Representación del movimiento a los 315°
![Page 47: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/47.jpg)
Representación del movimiento final
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Resumen
d) Unidad Hidroneumática Tieben
Se compone de dos sistemas básicos:• Sistema Hidráulico.- Consta de un Cilindro Hidráulicode efecto doble, una Válvula de Control Direccional decuatro vías y una Bomba Maestra de Engranes. Estesistema proporciona el movimiento necesario, ascendentey descendente, para el funcionamiento de la Bombasubsuperficial.•
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Sistema de Balanceo
Hidroneumático
Consta de un Cilindro
Hidráulico de efecto simple,
un paquete de Tanques de
Nitrógeno, un Cilindro
Hidroneumático de efecto
doble (acumulador), y una
Bomba Auxiliar de
Engranajes. Este balanceo
funciona en base a dos
magnitudes: una constante y
otra variable.
Resumen
![Page 50: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/50.jpg)
Función: Admitir fluido de la formación al interior de la sarta
de producción y elevar el fluido admitido hasta la superficie.
Carga estática
Masa de la sarta de varillas: x [lb]
Carga de fluidos: y [lb]
Total: x+y
Factor de impulso: Es el porcentaje aplicado a la fuerza en
la varilla pulida para poderla mover con una cierta
aceleración.
Movimiento básico de bombeo en un sistema no elástico simple
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Rango de cargas en la unidad convencional
Unidad convencional
Ejemplo
Suponiendo un factor de impulso de 0.4
Wf=4,000 [lb]
Wr=6,000 [lb]
Carga Pico:
Carga mínima:
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Unidad convencional
Ejemplo
Suponiendo un factor de impulso de 0.4
Carga Pico:
PPRL=(Wr+Wf)(1+a)
Carga Mínima
MPRL=(Wr)(1- a)
Rango de Cargas
Rc=PPRL-MPRL
Rango de cargas en la unidad convencional
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Unidad Mark II
Ejemplo
Debido a que la unidad Mark II se mueve hacia arriba con
40% menos aceleración que la unidad convencional, su
factor de impulso es xxxxxxx y en la carrera descendente es
xxxxxxxxxx
Calcular carga pico y carga mínima
Rango de cargas en la unidad convencional
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Rango de cargas en la unidad convencional
Unidad Mark II
Ejemplo
Debido a que la unidad Mark II se mueve hacia arriba con
40% menos aceleración que la unidad convencional, su
factor de impulso es (1+0.6a) y en la carrera descendente
es (1-1.4a)
Carga Máxima Carga Mínima
PPRL=(Wr+Wf)(1+0.6a) MPRL=(Wr)(1-1.4a)
Rango de Cargas
Rc=PPRL-MPRL
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Selección del tamaño de la bomba
El factor más importante a considerar es el volumen de
fluido que es capaz de desplazar por cada pulgada de
carrera del émbolo, que depende de la bomba.
PD=Ap (pg2) Sp (pg/embolada) N (emboladas/min) (1440min/día / 9702pg3/bl)
AP=Área de la sección transversal del émbolo, pg2
Sp=Carrera efectiva del émbolo, pg/embolada
N=Velocidad de bombeo, emboladas/min (spm)
Q=Ev PD Ev=eficiencia volumétricaq=gasto
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Ap=/4 dp2
PD=0.1484 (/4 dp2 ) Sp N
PD=0.1166 dp2 Sp N
Si se considera que la carrera efectiva del émbolo es
alrededor del 80% o más de la carrera de la varilla pulida:
Sp/S=0.8
dp2=PD / 0.1166(0.8S)N
S=Carrera de la varilla pulida, pg
dp=Diámetro del émbolo, pg
Selección del tamaño de la bomba
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Otra forma de calcular el desplazamiento teórico de la
bomba es mediante una constante de bombeo (K), la cual
es obtenida de acuerdo al tamaño del émbolo y es
determinada por la siguiente ecuación:
K = 0.1484 Ap
PD = K Sp N
Selección del tamaño de la bomba
Calcular la constante de bombeo para un diámetro deÉmbolo de 2” si:
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spmpgBPDK
K
dpK
dpAp
ApK
//466.0
4
)2(1484.0
41484.0
4
1484.0
2
2
2
1.- Calcular la constante de bombeo para un diámetro deÉmbolo de 2” si:
Selección del tamaño de la bomba
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Constante K para el diámetro de la bombaTabla 1
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Un pozo tiene instalada una bomba cuyo émbolo es de
1 ½” Ø, una U.B.M. operando con una velocidad de
bombeo de 11 spm y una carrera efectiva del émbolo de
108”; produce en superficie 240 BPD de un fluido cuya
densidad es de 0.850.
Calcular el desplazamiento total de bomba (PD) y su
eficiencia volumétrica (EV).
Selección del tamaño de la bomba
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PD= (K) (Sp) (N)
De la tabla 1 anexo, se tiene que para émbolo de 1 ½”Ø,K= 0.262 BPD/plg/spm, entonces:
PD = (0.262) (108) (11)
PD = 311 BPD
La eficiencia volumétrica (EV) es:
EV= (q/PD) (100)
Donde:
q = Gasto o producción en superficie (BPD)
PD = Desplazamiento teórico de la bomba en el fondo (BPD)
EV= (240/311) (100)
EV= 77.17 %
Selección del tamaño de la bomba
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Diámetros de émbolo recomendados para condiciones óptimas
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Diseño de la sarta de varillas
Métodos:
Esfuerzo máximo: Consiste en asignar a cada sección de la
sarta un esfuerzo máximo. Si se pasa de este valor máximo,
se selecciona la varilla de mayor tamaño.
Esfuerzos iguales.
Ri=Li/L => Li=RiL SLi=L i=1,2,3,.....,n
Ri= Porcentaje fraccional de cada sección de varilla
L= Longitud de la sarta de varillas, pies
Li= Longitud de cada tramo de varilla, pies
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![Page 66: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/66.jpg)
![Page 67: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/67.jpg)
+
![Page 68: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/68.jpg)
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Diseño de la sarta de varillas
Factores considerados:
1. El peso muerto de la sarta de varillas
2. La carga por aceleración de la sarta de varillas
3. La fuerza de flotación, cuando la sarta de varillas está
sumergida en el fluido de producción
4. La carga del fluido
5. Las fuerzas de fricción
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Diseño de la sarta de varillas
El peso muerto de la sarta de varillas está dado por
Wr=Smi Li i=1,2,3,...,n
mi= peso unitario de cada sección de la sarta, lb/pie
Las cargas máximas y mínimas por aceleración están
dados por:
Carga máx=Wr a
Carga mín= - Wr a
El factor de aceleración es calculado mediante la ecuación
de Mills:
a = S N2/ 70500
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Diseño de la sarta de varillasFactor de aceleración
![Page 72: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/72.jpg)
En un pozo será colocada una bomba con un émbolo de 1¾” ∅ a una profundidad de 8500 pies, usando una sarta de
varillas telescopiadas compuesta por una sección de 1”, 7/8”y ¾”, y cada varilla de succión mide 25 pies de longitud.Consultando la tabla 3 del anexo determinar lo siguiente:
a) El número de varilla y el porcentaje proporcionado a cada
sección de varillas.
b) La longitud de cada sección de varillas.
c) El número de varilla equivalente a cada sección de varillas.
d) El peso estático de cada sección de varillas.
e) El peso estático del total de la sarta de varillas.
Ejemplo de aplicación
![Page 73: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/73.jpg)
a) De acuerdo a la tabla 3 del anexo corresponde el No.de varilla 86.1. R1 = 1” = 29.4%2. R2 = 7/8” = 30%3. R3 = ¾” = 40.6%R1, R2, R3, porcentaje fraccional de cada sección de
varillas respectivamente.
b) Longitud de cada sección (L1,2,3...n).
L1,2,3...n = (L)(R1/100)L1 = (8500) (0.294) = 2499 piesL2 = (8500) (0.3) = 2550 piesL3 = (8500) (0.406) = 3451 pies
Ejemplo de aplicación
![Page 74: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/74.jpg)
c) Número de varillas por sección.L1 = 2499 ÷ 25 = 100 varillasL2 = 2550 ÷ 25 = 102 varillasL3 = 3451 ÷ 25 = 138 varillas
Observación: todas las varillas miden 25 pies de longitud.
d) El peso unitario de cada sección de varillas (mi) de acuerdo a la tabla se tiene que: La varilla de 1” = 2.88 lbs-pie La varilla de 7/8” = 2.16 lbs-pie La varilla de ¾” = 1.63 lbs-pie
Ejemplo de aplicación
![Page 75: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/75.jpg)
Entonces:
Wr 1,2,3..n = (L1)(m1)
Wr1 = 2500 x 2.88 = 7200 (lbs)
Wr2 = 2550 x 2.16 = 5508 (lbs)
Wr3 = 3450 x 1.63 = 5623.5 (lbs)
e) Peso total de la sarta de varillas (Wr) es:
Wr = Wr1 + Wr2 + Wr3Wr = 7200 + 5508 + 5623.5 = 18331.5 lbs.
Ejemplo de aplicación
![Page 76: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/76.jpg)
2) La carga por aceleración de la sarta de varillas
Las cargas máximas y mínimas por aceleración están dadas
por:
Carga máxima por aceleración = Wr a
Carga mínima por aceleración = - Wr a
Diseño de la sarta de varillas
![Page 77: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/77.jpg)
Diseño de la sarta de varillas
Donde:
a = Factor de aceleración.
El factor de aceleración es calculado mediante la ecuación de
Mills:
a= S N2/ 70500
Donde:
a = Factor de aceleración (Adimensional).
S = Carrera de la varilla pulida (plg).
N = Velocidad de bombeo (spm).
![Page 78: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/78.jpg)
3) Fuerza de flotación:
Considerando que la densidad de las varillas es de 490
lb/pie3
Volumen desplazado Vd = Wr/490 lb/pie3
Densidad del fluido desplazado es:
62.4 G lb/pie3
Diseño de la sarta de varillas
![Page 79: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/79.jpg)
Diseño de la sarta de varillas
Fuerza de flotación (Ff)
Ff = -(Wr/490) (62.4 G)
Ff = -0.127 Wr G
Donde G= densidad relativa del fluido
Wr es el peso de la varilla en el aire (lb)
El signo negativo de la ecuación anterior indica que la
fuerza de flotación es siempre ascendente.
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4) Carga de fluido
La carga del fluido para determinar las cargas en la varilla,
será el peso del fluido que es soportado por el área neta
del émbolo.
Vc = L Ap/144 pie3
Diseño de la sarta de varillas
![Page 81: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/81.jpg)
Diseño de la sarta de varillas
El volumen del fluido (Vf) va a ser la diferencia entre el
volumen de la columna de fluido sobre el émbolo, menos el
volumen desplazado por la sarta (Vd), es decir:
Vf = (L Ap/144) – (Wr/490)
Entonces la carga del fluido (Wf) será:
Wf = 62.4 G [(L Ap/144) – (Wr/490)]
Wf = 0.433 G (L Ap – 0.294 Wr)
La carga del fluido sobre la varilla pulida es únicamente
durante la carrera ascendente.
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La carga por fricción (F fric) en instalaciones que ya están en
operación se puede estimar en carta dinamométrica, dado
que no se tiene un dato exacto sobre ella, por lo que
generalmente se elimina.
Para elevar una carga dada, la varilla pulida ejerce una
fuerza ascendente mayor que el peso muerto de las varillas y
el fluido juntos:
Carga máxima de la varilla pulida
(1) el peso muerto de las varillas y del fluido,
(2) un componente adicional de fuerza.
factor de aceleración (a),
una fricción o porcentaje del peso muerto
de las varillas y del fluido.
Diseño de la sarta de varillas
![Page 83: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/83.jpg)
Las ecuaciones de Mills para determinar la carga máxima y
mínima de la varilla pulida son las siguientes:
Para la unidad convencional (Clase I)
Wmáx = Wf + Wr (1 + a) – Ff + Ffric
Wmín = Wr (1-a) – Ff – Ffric.
las fuerzas de flotación y de fricción son comúnmente
desechadas durante la carga máxima.
Wmáx = Wf + Wr (1 + a) (lbs)
Wmín = Wr (1 - a - 0.127 G) (lbs)
Diseño de la sarta de varillas
![Page 84: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/84.jpg)
Diseño de la sarta de varillas
Unidades aerobalanceadas:
Wmáx =Wf + Wr (1+0.7 a)
0.7 es porque únicamente se utiliza el 70 % de la
aceleración para revertir la carrera de la varilla pulida
comparada con la unidad convencional.
![Page 85: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/85.jpg)
Unidades aerobalanceadas:
Wmín. =Wr(1-1.3a-0.127G) (lbs)
Para unidad Mark II (Clase III):
Wmáx = Wf+Wr(1+0.6a) (lbs)
Wmín = Wr(1-1.4a - 0.127G) (lbs)
Diseño de la sarta de varillas
![Page 86: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/86.jpg)
Ejemplo
Wf = 3616.42 lbs Wr = 8125.5 lbs a = 0.2941 G = 0.870
•Unidad convencional (Clase I)
Wmáx = Wf+Wr (1+a)
Wmáx = 3616.42+8125.5 (1+0.2941)
Wmáx = 14131.62 lbs
Wmín = Wr [1-a-0.127G]
Wmín = 8125.5 [1-0.2941-(0.127)(0.870)]
Wmín = 4838 lbs
![Page 87: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/87.jpg)
• Unidad aerobalanceada (Clase III)
Wmáx = Wf+Wr [1+0.7a]
Wmáx = 3616.42+8125.5 [1+(0.7)(.2941)]
Wmáx = 13414.71 lbs
Wmín = Wr (1-1.3a-0.127G)
Wmín = 8125.5[1-(1.3)(0.2941)-(0.127)(0.87)]
Wmín = 4121.09 lbs
Ejemplo
![Page 88: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/88.jpg)
• Unidad Mark II (Clase III)
Wmáx = Wf + Wr (1+0.6a)
Wmáx = 3616.42+8125.5 [1+(0.6)(0.2941)]
Wmáx = 13175.74 lbs
Wmín = Wr [1-1.4a-0.127G]
Wmín = 8125.5 [1-(1.4)(.2941)-(0.127)(0.870)]
Wmín = 3882.120 lbs
Ejemplo
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Diagrama de Goodman
El límite de la resistencia a la fatiga es el rango de esfuerzosbajo el cual pueden operar las varillas dentro del límite deesfuerzos permisibles.Para conocer la tensión máxima:
.eriorsupillavarladeÁreaA
.pulidaillavarlaenmáximaaargCWmáx
:Donde
A
WmáxSmáx
top
top
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Este valor nunca debe exceder el rango de tensión
permisible. Para la tensión mínima se utiliza la misma
fórmula, pero se considera Wmín.
Diagrama de Goodman
Aunque hay situaciones en que se necesitan usar otros
grados de varilla, generalmente se usan varillas API grado
“C”. Las varillas API grado “D”, se usan cuando la capacidad
de la varilla API grado “C” se excede, y cuando no hay ácido
sulfhídrico presente.
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Elaboración del Diagrama Goodman
Paso 1. Determine la resistencia mínima a la tensión (T) de
las varillas, utilizando únicamente el grado API, los valores
mínimos que, a continuación se muestran han sido
establecidos por API. El ejemplo corresponde a un grado API
“D” con una resistencia mínima a la tensión de 115,000 lbs.
Diagrama de Goodman
Grado API Fuerza mínima de tensión (lbs/pg2)
C 90000
D 115000
K 85000
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Paso 2. Coloque líneas horizontales y verticales sobre papel
gráfico, después coloque una línea de 45 grados entre éstas.
Esta línea de 45 grados establece el estrés mínimo. Construya
una escala de estrés en la línea central.
Paso 3. Utilizando la escala de estrés coloque el punto T/1.75
en la línea de 45 grados donde T= 115,000, por lo tanto:
2pglbs2865714
751
115000.
.
Diagrama de Goodman
![Page 93: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/93.jpg)
Paso 4. Sobre la línea central vertical, localice el punto T/4.
Trace una línea entre este punto y el punto establecido en
el paso 3. Esta línea define el estrés máximo permisible.
2pg
lbs287504
115000T
Diagrama de Goodman
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Paso 5. Coloque el estrés mínimo sobre la línea de 45°.Utilice la escala de estrés mostrada en la línea centralvertical.
Paso 6. El estrés máximo permisible es leído directamentearriba en la línea para este concepto estrés máximopermisible.
Paso 7. Localice el estrés máximo (calculado o medido). Sieste estrés es mayor que el estrés máximo permisible, lasvarillas estarán sobrecargadas. Si el estrés máximo actual esmenor que el estrés máximo permisible, las varillas noestarán sobrecargadas.
Diagrama de Goodman
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El punto Sm/4 representa el máximo esfuerzo al cual la varilla
puede estar constantemente sometida (Sm es la resistencia
mínima a la tensión), la línea de esfuerzo mínimo comienza
en la línea de esfuerzo cero y forma 45° con la línea
horizontal, la línea de esfuerzo máximo se traza a partir de
Sm/4 hasta cruzar la línea de esfuerzo mínimo en el punto
Sm/1.75, que es el punto común entre las líneas de esfuerzo
máximo y mínimo.
Tensión máxima permisible es:
Sa= (Sm/4 + M Smín) Fs
Diagrama de Goodman
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Por ejemplo, para las varillas API grado D:
Sa=(115,000/4 + 0.5625Smin) Fs
Donde:Sa= Tensión máxima permisible (lb/pg2)
Smin = Tensión mínima de la varilla (calculada o medida),
(lb/pg2)
Fs= Factor de servicio, este valor depende del fluido
manejado (no corrosivos, agua salada o ácido sulfhídrico).
M pendiente de la curva Sa (M= 0.5625)
Sm, resistencia mínima a la tensión.
Rango de tensión máxima permisible:
Dsa = Sa – Smín
Diagrama de Goodman
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Diagrama de Goodman
Factores de servicio
Grado C Grado D
No corrosivo 1.00 1.00
Agua salada 0.65 0.90
Ácido sulfhídrico 0.50 0.70
![Page 98: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/98.jpg)
Diagrama de Goodman
![Page 99: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/99.jpg)
Diagrama de Goodman
Ejemplo:
Considerando una sarta de varillas con un peso de 13,422
lb, a = 0.248 y una densidad de fluido no corrosivo de
0.89, determinar si la sarta es adecuada según el diagrama
de Goodman, considerar que se trata de una unidad
convencional.
minamin
minminmin
S 4
S 127.01
SSFMSS
S
A
WWW
aSm
a
top
r
D
a
![Page 100: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/100.jpg)
Diagrama de Goodman
2
2
top
142.3
785.0A
corrosivo no fluidoun de trataSe1
5625.0
89.0
248.0
][13422
][7000
:
pgA
pg
F
M
lbW
pieL
Datos
P
s
r
a
![Page 101: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/101.jpg)
Diagrama de Goodman
8576[lb]
))0.127(0.89-0.248-13422(1
127.01
min
min
min
W
W
WWr
a
10925S
785.0
8576S
S
2min
min
min
min
pg
lb
A
W
top
![Page 102: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/102.jpg)
Diagrama de Goodman
28645
1)10925(5625.04
90000
4
C Grado API varillaPara
2
min
pg
lbS
S
FMST
S
a
a
Sa
![Page 103: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/103.jpg)
Diagrama de Goodman
23706_lbW
0.248)13422(16955W
6955_lbW
2))0.294(134242))(7000(3.10.433(0.89W
0.294WLA0.433GW
α1WWW
max
max
f
f
rPf
rfmax
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Diagrama de Goodman
2max
max
30198S
0.785
23706S
pg
lb
2a
a
minaa
pg
lb17720ΔS
1092528645ΔS
SSΔS
![Page 105: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/105.jpg)
Diagrama de Goodman
![Page 106: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/106.jpg)
Diagrama de Goodman
D
2a
2
min
2397010925-34895S
34895
)1()10925(5625.04
115000
4
D Grado API varillaPara
pg
lb
pg
lbS
S
FMST
S
a
a
Sa
![Page 107: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/107.jpg)
Diagrama de Goodman
![Page 108: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/108.jpg)
La carrera efectiva del émbolo, es la carrera de la varilla
pulida disminuida por los efectos de elongación en las varillas
y la tubería. Por lo tanto la carrera efectiva del émbolo es:
Sp = S + ep – (et + er)
Dado que las válvulas viajera y de pie, abren y cierran
durante el ciclo de bombeo, la carga del fluido es transferida
alternativamente de la tubería a la sarta de varillas, lo que
ocasiona deformaciones elásticas periódicas.
Carrera efectiva del émbolo
![Page 109: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/109.jpg)
Para una sarta telescopiada, se tiene:
a
rn
n
2r
2
1r
1
t
2
A
L...
A
L
A
L
A
L
E
ApDG20.5
E
L8.40SSp
Sobrecarrera del émbolo
La ecuación de Marsh-Coberly
a
rt
2
A
1
A
1
E
LApDG20.5
E
L8.40SSp
![Page 110: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/110.jpg)
En un pozo del campo petrolero Tonalá se instalará una
bomba de inserción con un émbolo de 1 ¾” ∅ en el interior
de una tubería de producción (T.P.) de 3 ½” ∅ a una
profundidad de 5000 pies, se considera que el nivel de fluido
en la tubería de revestimiento está a la profundidad de
colocación de la bomba con un gasto o producción en la
superficie de 500 BPD de un fluido con una densidad relativa
de 0.825, la U.B.M. deberá operar con una carrera en la
varilla pulida de 100” a una velocidad de bombeo de 18
(spm) y la sarta de varillas será de un solo diámetro de ¾”.
Calcular la carrera efectiva del pistón (SP) considerando la
tubería de producción (T.P.) desanclada y anclada.
Ejemplo
![Page 111: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/111.jpg)
Ejemplo
Datos:
Dp = Diámetro del émbolo = 1 ¾” ∅
Dtp = Diámetro de la tubería de producción (T.P.) = 3 ½” ∅
L = Profundidad de colocación de la bomba = 5000 (pies)
fr = Diámetro de las varillas de succión = ¾”
N = Número de emboladas por minuto = 18 (SPM)
S = Longitud de la carrera de la U.B.M. = 100”
q = Gasto o producción = 500 B.P.D.
G = Densidad relativa del fluido = 0.825
D = Nivel dinámico del fluido = 5000(pies)
![Page 112: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/112.jpg)
Cálculo con la Tubería de Producción (TP) desanclada.
De la tabla 5:
Ar = Área de la varilla de succión = 0.442 (pg2)
De la tabla 7:
At = 2.590 pg2
De la tabla 1:
Ap = 2.405(pg2)
Ejemplo
![Page 113: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/113.jpg)
Donde:
At = Área de la sección transversal de la tubería de
producción (T.P.) (pg2).
Ar = Área de la sección transversal de la varilla de succión
(pg2). S = Carrera de la U.B.M. (pg).
L = Profundidad de colocación de la bomba (pies).
a
rt
2
A
1
A
1
E
LApDG20.5
E
L8.40SSp
Ejemplo
![Page 114: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/114.jpg)
a = Factor de aceleración.
5.20 = Factor.
G = Densidad relativa del fluido.
D = Nivel dinámico del fluido (pies).
Ap = Área transversal del émbolo (pg2).
E = Módulo de elasticidad para el acero en la varilla
pulida.
Ejemplo
1.- Cálculo del factor de aceleración a
70500
SN2
a
![Page 115: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/115.jpg)
0.459670500
(100)(18)
70500
SNα
Factor70500
18(spm)bombeodevelocidadN
100(pg)pulidavarillaladeCarreraS
:Donde
22
Ejemplo
![Page 116: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/116.jpg)
2.-Cálculo de la carrera efectiva del pistón (Sp)
a
rt
2
A
1
A
1
E
LApDG20.5
E
L8.40SSp
S = 100 pg L = 5000 pies
a = 0.4596 G = 0.825
D = 5000 pies Ap = 2.405 pg2
E = 30 x 106 At = 2.59 pg2
Ar = 0.442 pg2
Ejemplo
![Page 117: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/117.jpg)
Ejemplo
pg93Sp
7712.226264.115Sp
)6485.2)(5978.8(6264.15100Sp
a
rt
2
A
1
A
1
E
LApDG20.5
E
L8.40SSp
![Page 118: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/118.jpg)
2.- Cálculo de la carrera efectiva del pistón (Sp) con la tuberíade producción (T.P.) anclada donde los términos queinvolucran a (At) el valor es At=0 se eliminan entonces:
pg96Sp
4516.196264.115Sp
)2624.2)(5978.8(6264.15100Sp
Ejemplo
a
r
2
A
1
E
LApDG20.5
E
L8.40SSp
![Page 119: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/119.jpg)
S =L =G =D =Ap =
a =
144 pg8500 pies0.8208500 pies1.227 pg2 = émbolo 1¼ pg0.2882
Ejemplo 2
At =Ar1 =Ar2 =
Ar3 =
E =L1 =
L2 =
L3 =
1.812 pg2
0.781 pg2 = 1” Ø
0.601 pg2 = 7/8” Ø
0.442 pg2 = 3/4” Ø
30 x 106
2065.5 pies 1” Ø
2082.5 pies 7/8” Ø
4352 pies 3/4” Ø
![Page 120: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/120.jpg)
.pg72.141Sp
60.3032.172Sp
A
L
A
L
A
L
A
L
E
ApDG20.5
E
L8.40SSp
3r
3
2r
2
1r
1
t
2
a
Ejemplo 2
![Page 121: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/121.jpg)
En el movimiento del fluido en la bomba, se consideran dos
potencias:
•la potencia hidráulica (Hh), y
•la potencia por fricción (Hf).
Potencia de arranque necesaria
)(1036.7
)min//(33000)(min/1440
)()/(350)/(
6 hpLGqxHh
hppielbxdía
pieLblblGxdíablqHh
![Page 122: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/122.jpg)
Una expresión más general, sería:
Hh = 7.36 x 10-6 q G LN (hp)
Donde, el nivel neto (LN), es una diferencia de presión
expresada en longitud de columna hidráulica, la cual
originará que el fluido viaje desde la bomba hasta la
superficie.
El efecto de presión en la tubería Pt, se obtiene como un
nivel equivalente a ésta y es:
)pie(G433.0
Pt
)pie/lbs(G4.62
)pie/pg(144)pg/lbs(Pt
3
222
Potencia de arranque necesaria
![Page 123: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/123.jpg)
Nivel neto:
Para la potencia por fricción se consideran las pérdidas deenergía por la fricción entre la bomba y la varilla pulida.
G
Pt31.2DLN
G433.0
Pt)DL(LLN
)pglbs(SWr25.0S2xWr8/1
Potencia de arranque necesaria
![Page 124: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/124.jpg)
Si se considera una velocidad de bombeo de N (spm),la potencia por fricción, es:
)HfHh(5.1Hb
)hp(NSWr10x31.6Hf
)hpmin//pielbs(33000x)pie/pg(12
min)/pglbs(NSWr25.0Hf
7
Potencia de arranque necesaria
![Page 125: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/125.jpg)
Un pozo con bombeo mecánico tiene una bomba cuyo émbolo
es de 1 ¾”∅ instalada a 4560 pies con una sarta de
varillas de succión de ¾”∅. Si la tubería está anclada y se
tiene una velocidad de bombeo de 20.5 spm, una carrera
de varilla pulida de 64” y una producción de 355 BPD de
fluido cuya densidad relativa es de 0.87, considerando que
la profundidad de colocación de la bomba es la
profundidad del nivel dinámico y que la presión en la
tubería es despreciada.
Ejemplo 3
![Page 126: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/126.jpg)
Ejemplo 3
a) Calcule la mínima potencia relacionándola con la
especificada por el fabricante, para que se pueda usar este
motor como motor primario, si el fabricante recomienda
una reducción del 25% en la potencia especificada por él,
debido a la carga del ciclo.
b) Determine cuál es el nivel de fluido para este pozo si la
presión en la tubería es de 50 lbs/pg2 y la sumergencia de
la bomba es de 250 pies.
![Page 127: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/127.jpg)
.hp36.10Hh
560,4)87.0)(355(10x36.7Hh
LN)G)(q(10x36.7Hh
6
6
)N)(S)(Wr(10x31.6Hf 7
Para una velocidad de bombeo de 20.5 (rpm), la potencia porfricción, es:
Ejemplo 3
![Page 128: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/128.jpg)
De la tabla 5 del anexo, m=1.63 lbs/pie, entonces el peso delas varillas es:
hp15.6Hf
)5.20)(64)(7433(10x31.6Hf
lbs7433pie/lbs63.1xpies4560mLWr
7
Ejemplo 3
![Page 129: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/129.jpg)
Para que se tenga esta potencia, de acuerdo con la reducciónque se recomienda, el total debe ser de:
Entonces, la potencia de arranque requerida por el motorprimario será de:
hp76.24Hb
)15.636.10(5.1Hb
)HfHh(5.1Hb
hp3375.0
76.24
)25.01(
76.24
Ejemplo 3
![Page 130: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/130.jpg)
Si el nivel de fluido neto (LN) está dado por:
LN = D + 2.31 (Pt/G)
D = Profundidad de colocación de la bomba-sumergencia.
D = 4560 pies – 250 pies.
D = 4310 pies.
Entonces:
LN = 4310 + 2.31 (50/0.87)
LN = 4443 pies
Ejemplo 3
![Page 131: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/131.jpg)
I.- Resuelve el siguiente problema.
En un Pozo del Campo Rodador se instalará una bomba de
inserción con un émbolo de 1 ½” Ø en el interior de una
tubería de producción de 2 3/8” Ø a una profundidad de
7000 pies, la producción o el gasto en superficie es de 300
B.P.D., de un fluido con una densidad relativa de 0.85,
donde el nivel dinámico de la tubería de revestimiento
(T.R.) se considera a la misma profundidad de colocación
de la bomba.
Tarea
![Page 132: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/132.jpg)
Tarea
Se requiere instalar una U.B.M. que operará con una carrera
en la varilla pulida de 168”, a una velocidad de bombeo de 16
emboladas por minuto y deberá mover una sarta de varillas
telescopiadas compuesta por 3 secciones de 1”, 7/8” y ¾” de
diámetro. Efectuar los cálculos considerando la T.P.
desanclada.
Calcular lo siguiente:
1. El desplazamiento teórico de la bomba (PD).
2. La eficiencia volumétrica de la bomba (EV).
3. Longitud de cada sección de varillas. (L1, L2, L3).
4. Peso de cada sección de varillas (m1, m2 y m3).
![Page 133: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/133.jpg)
5. Peso total de la sarta de varillas Wr.
6. Factor de aceleración (a).
7. Carga del fluido sobre el émbolo (Wf).
8. Carga máxima (Wmáx) y carga mínima (Wmín) sobre la
varilla pulida.
9. Tensión máxima en la parte superior de la sarta (Smáx).
10.Carrera Efectiva del émbolo.
11.Potencia mínima requerida de arranque de la bomba.
12.Determinar, mediante el diagrama de Goodman, si la
sarta seleccionada es adecuada para resistir la tensión.
Tarea
![Page 134: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/134.jpg)
Diseño de Instalación
del Sistema Artificial de
Bombeo Mecánico
![Page 135: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/135.jpg)
Método API-RP-11L
Sp: Carrera del émbolo, pg.
PD: Desplazamiento de la bomba, bls/día.
PDRL: Carga máxima en la varilla pulida, lb.
MPRL: Carga mínima en la varilla pulida, lb.
PT: Torsión máxima, lb/ pg.
PRHP: Potencia en la varilla pulida, hp.
CBE: Contrapeso requerido, lb.
Ap: Área del émbolo, pg2.
Ar: Área de la varilla, pg2.
H: Nivel del fluido, pie.
![Page 136: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/136.jpg)
Método API-RP-11L
L: Profundidad de la bomba, pie.
N: Velocidad de bombeo, spm.
S: Longitud de la varilla pulida, pg.
D: Diámetro del émbolo de la bomba, pg2.
G: Densidad relativa del fluido (Agua = 1.0 ).
Wr: Peso por unidad de longitud de las varillas en el aire, lb/pie.
Er: Constante elástica de las varillas, pg/lb.
Fc: Factor de frecuencia útil en el diseño de varillas.
Et: Constante de elástica de la TP, pg/lb.
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Método API-RP-11L
Fo: Carga diferencial del fluido sobre el área total del émbolo, lb.
Kr: Constante de resorte del total de la sarta de varillas.
1.0/Kr: Constante elástica para el total de la sarta de varillas, pg/lb.
Skr: Libras de carga necesaria para alargar el total de la sarta de varillas una cantidad igual a la carrera de la varilla pulida, (S).
No: Frecuencia natural de la sarta de varillas de un solo diámetro, spm.
No´: Frecuencia natural de la sarta de varillas combinada, spm.
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Método API-RP-11L
Kt: Constante de resorte de la TP no anclada.
1.0/Kt: Constante elástica para la TP no anclada, pg/bl.
Wrf: Peso total de las varillas en fluido, lb.
Wr: Peso total de las varillas en el aire, lb.
F1: Factor de PPRL.
F2: Factor de MPRL.
T: Torsión en la manivela, lb/pg.
F3: Factor de PRHP.
Ta: Factor de ajuste de torsión para valores de Wrf/Skr
diferentes de 0.3.
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Diseño de una unidad de Bombeo Mecánico
MÉTODO A.P.I. RP-11L
Para un pozo en el campo petrolero Tajín, se tiene una bombacon un émbolo de 1 ¾ plg instalada en una tubería deproducción (T.P.) de 2”∅ con 4275 pies de varillas de succión de
¾ plg; se sabe que el nivel de fluido es bajo, cuando se bombeaa 18 SPM con una longitud de carrera de 64 plg, la producciónes de 283 BPD de un fluido con densidad relativa de 0.825.Efectuar los cálculos necesarios para poder seleccionar unaU.B.M. Realizar los cálculos para una tubería de produccióndesanclada y anclada.
Ejemplo de aplicación 1
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Ejemplo de aplicación 1
SOLUCIÓN
DATOS:
dp = Diámetros del émbolo = 1 ¾ plg
dtp = Diámetro de la T.P. = 2 plg
H = Nivel del fluido = 4275 pies
L = Profundidad de la bomba = 4275 pies
N = Velocidad de bombeo = 18 spm
S = Longitud de la varilla pulida (carrera de UBM) = 64 plg
G = Densidad relativa del fluido = 0.825
* = Sarta de varillas de un sólo diámetro ¾” de diámetro.
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Solución considerando la tubería de producción (T.P.)desanclada.• Tipo de varillas = 100% de ¾ plg
TP Desanclada
De la Tabla 3 (Anexo)
1 Wr = 1.63 (lbs/pie) (Tabla 3 columna 3)2 Er = 0.883 x 10-6 (Plg/lbs-pie) (Tabla 3 columna 4)3 Fc = 1.0 (Tabla 3 columna 5)
De la Tabla 7 (Anexo).
4 Et = 0.500 x 10-6 (Plg/lbs-pie) (tabla 7 columna 5)
Ejemplo de aplicación 1
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mr = Peso de las varillas = 1.63 lbs/pieEr = Constante elástica = 0.883 x 10-6 plg/lbs-pieFc = Factor de frecuencia = 1.0Et = Constante elástica de la T.P. = 0.500 x 10-6 pg/lb-pie
I Cálculo de las variables no-dimensionales
1. Cálculo de carga diferencial del fluido sobre el área totaldel émbolo (Fo).
Fo = (0.340) (G) (D2) (H)
Donde:0.340 = Factor.G = Densidad relativa del fluido.D2 = Diámetro del émbolo (pg2).H = Nivel del fluido (pies).
Ejemplo de aplicación 1
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Valores:
G = 0.825
D2 = 1.752
H = 4275
Fo = (0.340) (G) (D2) (H)
Fo = (0.340) (0.825) (1.752) (4275)= 3672.36 lbs.
Ejemplo de aplicación 1
![Page 144: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/144.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
2. Cálculo de la constante elástica para el total de la sarta de
varilla (1/Kr).
1/kr = (Er) (L)
Donde:
1/kr = Constante elástica para el total de la sarta de varillas.
Er = Constante elástica de la varilla.
L = Longitud total de la sarta de varillas o profundidad de
colocación de la bomba.
![Page 145: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/145.jpg)
Valores:
Er = 0.883 x 10-6
L = 4275 pies
1/kr = Er x L
1/kr = (0.883 x 10-6) x 4275 = 3.775 x 10-3 Pg/lb
Ejemplo de aplicación 1
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Ejemplo de aplicación 1
3. Cálculo de la carga necesaria para alargar el total de lasarta de varillas, una cantidad igual a la carrera de la varillapulida (SKr).
SKr = S/(1/Kr)
Donde:S = Carrera de la varilla pulida.
1/Kr = Constante elástica para el total de la sarta de varillas.
Valores:S = 64 pg
1/Kr = 3.775 x 10-3SKr = S/(1/Kr) = 64/3.775 x 10-3 = 16953.64 lb
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4. Cálculo de relación del alargamiento de las varillas a lacarrera de la varilla pulida (Fo/SKr).
(Fo/SKr)
Donde:
Fo = Cálculo de carga diferencial del fluido sobre elárea total del émbolo.
SKr = Cálculo de la carga necesaria para alargar el totalde la sarta de varillas una cantidad igual a la carrera de lavarilla pulida (SKr).
Ejemplo de aplicación 1
![Page 148: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/148.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
Valores:
Fo = 3672.36 lbs
SKr = 16954.43 lbs
(Fo/SKr)
Fo/SKr = 3672.36/16953.64 = 0.217
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El parámetro dimensional Fo/SKr representa el
alargamiento de varillas. El alargamiento real reducido por
la carga de fluido Fo es Fo/Kr. Entonces, (Fo/Kr)/S es el
alargamiento de varillas expresado en fracción de la carrera
de la varilla pulida.
Ejemplo de aplicación 1
![Page 150: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/150.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
5. Cálculo de relación de velocidad de bombeo a la frecuencianatural de la sarta de varillas de un solo diámetro (N/No).
N/No = (N)(L)/245000
Donde:
N = Velocidad de bombeo o embolada por minuto (s.p.m.)L = Profundidad de la bomba (pies).245000 = Factor saliente entre la velocidad del sonido enel acero (prácticamente = 16.300 pie/seg) = 978.000pie/min.
![Page 151: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/151.jpg)
Valores:
N = 18 s.p.m.
L = 4275 pies
245000 = Factor
N/No = (N)(L)/245000
N/No = (18)(4275)/245000 = 0.314
Ejemplo de aplicación 1
![Page 152: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/152.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
6. Cálculo de la relación de velocidad de bombeo a la
frecuencia natural de la sarta de varillas combinadas
(N/No´).
N/No´= (N/No)/Fc
Donde:
N/No = Relación de velocidad de bombeo a la frecuencia
natural de la sarta de varillas de un solo diámetro.
Fc = Constante de proporcionalidad que depende del diseño
de varillas, también conocido como factor de frecuencia.
![Page 153: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/153.jpg)
Valores:
N/No= 0.314
Fc = 1.00
N/No′= (N/No)/Fc
N/No′= 0.314/1.00 = 0.314
El valor de No′, la frecuencia natural de la sarta de
varillas combinado, generalmente es de 30 vibraciones
por minuto o mayor, la velocidad de bombeo rara vez
será mayor de 20 spm, por lo tanto, el valor de N/No′
variará entre 0.0 y 0.67.
Ejemplo de aplicación 1
![Page 154: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/154.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
Cálculo de la constante elástica para la T.P. no anclada
(1/Kt).
1/Kt = (Et )(L)
Donde:
1/Kt = Constante elástica para la T.P. no anclada.
Et = Constante elástica de la T.P.
L = Profundidad de la bomba.
![Page 155: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/155.jpg)
Valores:
Et = 0.500 x 10-6 Pg/lb/pie
L = 4275 pies
1/Kt = (Et )(L)
1/Kt = (0.500 x 10-6)(4275) = 2.14 x 10-3 (Pg/lb)
Ejemplo de aplicación 1
![Page 156: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/156.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
II. Cálculo de la carrera efectiva del émbolo (SP)y desplazamiento teórico en el fondo de la bomba(PD).
Sp/S = 0.875; figura 1, con los datos (N/No′) y (Fo/SKr)
1. Cálculo de la carrera efectiva del émbolo (SP).
SP = [(Sp/S)(S)]–(Fo)(1/Kt)
Donde:
Sp/S = Factor de la carrera del émbolo. S = Carrera del
émbolo.
1/Kt = Constante elástica para la T.P. no anclada.
Fo = Cálculo de carga diferencial del fluido
sobre el área total del émbolo.
![Page 157: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/157.jpg)
Valores:
Sp/S = 0.875
S = 64 plg
Fo = 3672.36
1/Kt = 2.14 x 10-3
SP = [(Sp/S)(S)] – (Fo)(1/Kt)
SP = (0.875)(64) – (3672.36)(2.14 x 10-3)
Sp = 48.14 plg
Ejemplo de aplicación 1
![Page 158: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/158.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
2. Cálculo del desplazamiento teórico de la bomba (PD).
PD = (0.1166)(Sp)(N)(D2)
Donde:
0.1166 = Factor.
Sp = Carrera efectiva del émbolo.
N = Velocidad de bombeo.
D2 = Diámetro del émbolo.
![Page 159: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/159.jpg)
Valores:
0.1166 = Factor
Sp = 48.14 plg
N = 18 SPM
D2 = 1.752
PD = (0.1166)(Sp)(N)(D2)
PD = (0.1166)(48.14)(18)(1.752) = 309.42 bls/día
Ejemplo de aplicación 1
![Page 160: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/160.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
Se puede utilizar la siguiente fórmula, tomando el valor
de K de la tabla 1 K= 0.357
Entonces se tiene que:
PD = K x Sp x N = 0.357 x 48.14 x 18 = 309.34 bls/día
NOTA: Si este gasto no se aproxima al que desea, se
repetirá a partir del punto 5 de cálculo de las variables
no-dimensionales variando el valor de N.
![Page 161: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/161.jpg)
III. Cálculo de los parámetros no-dimensionales
1. Cálculo del peso de las varillas en el aire (W).
W = (Wr)(L)
Donde:
Wr = Peso por unidad de las varillas (lbs-pie).
L = Longitud total de la sarta de varillas o profundidad de
colocación de la bomba (pies).
Ejemplo de aplicación 1
![Page 162: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/162.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
Valores:
Wr = 1.63 lbs-pie.
L = 4275 pies.
W = (Wr)(L)
W = (1.63)(4275) = 6985.25 lbs
2. Cálculo del peso de las varillas en el fluido (Wrf).
Wrf = W [ 1-(0.128)(G) ]
![Page 163: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/163.jpg)
Donde:
G = Densidad relativa del fluido.
W = Peso total de las varillas en el aire (lbs).
0.128 = Factor de flotación determinado dividiendo la
densidad del fluido desplazado es 62.4 G lbs/pie3 entre la
densidad de las varillas, asumiendo que sea de 490
lbs/pie3.
Ejemplo de aplicación 1
![Page 164: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/164.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
Valores:
G = 0.825
W = 6985.35 lbs
0.128 = Factor
Wrf = W [ 1-(0.128)(G) ]
Wrf = 6985.35 [ 1-(0.128)(0.825) ]
Wrf = 6247.70 lbs
![Page 165: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/165.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
3. Cálculos de torsión (Wrf/Skr).
Donde:
Wrf = Peso total de las varillas en el fluido (lbs).SKr = Libras de carga necesarias para alargar el total de lasarta de varillas una cantidad igual a la carrera de la varillapulida.
Valores:
Wrf = 6247.70 lbsSKr = 16954.43 lbsWrf/SKr = 6247.70/16953.64 = 0.3685
![Page 166: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/166.jpg)
IV Obtención de los factores útiles en la
determinación de:
PPRL = Carga máxima en la varilla pulida.
MPRL = Carga mínima en la varilla pulida.
PT = Torsión máxima.
PRHP = Potencia en la varilla pulida.
Ejemplo de aplicación 1
![Page 167: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/167.jpg)
1 F1/SKr = 0.45 (de la figura 3, en Anexo)
2 F2/SKr = 0.20 (de la figura 4, en Anexo)
3 2T/S2Kr = 0.36 (de la figura 5, en Anexo)
4 F3/SKr = 0.28 (de la figura 6, en Anexo)
5 Ta = 1.00 (de la figura 7, en Anexo)
Ejemplo de aplicación 1
![Page 168: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/168.jpg)
.3.0:
09.109.000.1
%9%33
3.01.0
%3
188.0,200.0´
600.0:
negativovuelveseajusteelquemenoresKrS
WrfsiNOTA
Ta
XTOTALAJUSTE
DEARRIBAKrS
WrfENINCREMENTODECADAPOR
AJUSTE
KrS
Fo
No
N
KrS
WrfEJEMPLOPOR
Figura 7 continuación
![Page 169: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/169.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
V. Cálculo de las características de operación
1. Carga máxima en la varilla pulida (PPRL).
PPRL = Wrf + (F1/SKr) x SKr
Donde:
Wrf = Peso total de las varillas en el fluido (lbs).
F1/SKr = Factor de carga pico en la varilla pulida.
SKr = Cálculo de la carga necesaria para alargar el total de la
sarta de varillas; una cantidad igual a la carrera de la varilla
pulida.
![Page 170: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/170.jpg)
Valores:
Wrf = 6247.70 lbs
F1/SKr = 0.45
SKr = 16954.43
PPRL = Wrf + (F1/SKr)(SKr)
PPRL = 6247.70 + (0.45)(16953.64)
PPRL = 13877 lbs
Ejemplo de aplicación 1
![Page 171: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/171.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
2. Carga mínima en la varilla pulida (MPRL).
MPRL = Wrf – (F2/SKr)(SKr)
Donde:
Wrf = Peso total de las varillas en el fluido (lbs).
F2/SKr = Factor de carga mínima en la varilla pulida.
SKr = Cálculo de la carga necesaria para alargar el total de la
sarta de varillas una cantidad igual a la carrera de la varilla
pulida.
![Page 172: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/172.jpg)
Valores:
Wrf = 6247.70 lbsF2/SKr = 0.20SKr =16954.43MPRL = WrF – (F2/SKr)(SKr)MPRL = 6,247.70 – (0.20)( 16953.64)MPRL = 2857 lbs
Ejemplo de aplicación 1
![Page 173: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/173.jpg)
3. Torsión máxima (PT)
PT = (2T/S2Kr) (SKr)(S/2) (Ta)
Donde:
2T/S2Kr = Factor de torsión máxima.
SKr = Libras de carga necesarias para alargar el total de
la sarta de varillas una cantidad igual al de la varilla
pulida.
S = Carrera de la varilla pulida (plg).
Ta = Factor de ajuste de torsión para valores de Wrf/Skr
diferentes de 0.3
Ejemplo de aplicación 1
![Page 174: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/174.jpg)
Valores:
2T/S2Kr = 0.36
SKr = 16954.43 lbs
S/2 = La mitad de la carrera del émbolo =32 pg
Ta = 1.0
PT = (2t/S2Kr) (SKr)((S/2) (Ta)
PT = (0.36)(16953.64)(32)(1.0)
PT = 195306 lbs-plg
Ejemplo de aplicación 1
![Page 175: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/175.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
4. Potencia en la varilla pulida (PRHP).
PRHP = (F3/SKr)(SKr)(S)(N)(2.53 x 10-6)
Donde:
F3/SKr = Factor de potencia en la varilla pulida.
SKr = Libras de carga necesarias para alargar el total de la
sarta de varillas, una cantidad igual al de la varilla pulida.
S = Carrera de la varilla pulida (plg).
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N = Velocidad de bombeo (spm).
2.53 x 10-6 = Módulo de young.
Valores:
F3/SKr = 0.28
SKr = 16953.64 lbs
S = 64 plg
N = 18 spm
PRHP = (F3/SKr) (SKr)(S)(N)(2.53 x 10-6)
PRHP = (0.28)(16953.64) (64)(18)( 2.53 x 10-6)
PRHP = 13.835 hp
Ejemplo de aplicación 1
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Ejemplo de aplicación 1
5. Contrabalanceo (CBE)
CBE = 1.06 (Wrf + ½ Fo)
Donde:
1.06 = Factor.
Wrf = Peso total de las varillas en el fluido (lbs).
½ Fo = carga diferencial del fluido sobre el área total del
émbolo (lbs).
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Valores:
Wrf = 6247.70 (lbs)½ Fo = 3672.36/2CBE = 1.06 (Wrf + ½ Fo )CBE = 1.06 x (6247.7 + (3672.36/2))CBE = 8569 lbs
De acuerdo al resultado de la torsión y la carga máximaen la varilla pulida se selecciona la unidad utilizando elcatálogo Lufkin (en anexos).
Unidad seleccionada
C-228D-200-74
Ejemplo de aplicación 1
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Donde:
C = Corresponde a una unidad Convencional, también
puede iniciar con
A = que significa unidad balanceada por aire, B =
balanceada por balancín o M = Unidad de unitorque
Mark II.
228 = Clasificación de la torsión máxima en miles de
pulgadas libras.
D = Reductor de engranes con doble reducción.
200 = Clasificación de carga de la varilla pulida en cientos
de libras.
74 = Longitud de la carrera máxima en pulgadas.
Ejemplo de aplicación 1
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Ejemplo de aplicación 1
T.P. Anclada
Punto No. 7 del paso I el valor de 1/ Kt = 0 por la mismacondición de Et.Cálculo de SP y DP
1. Sp = (Sp/S)(S)
Donde:
Sp = Carrera efectiva del émbolo (plg).
Sp/S = Factor de la carrera del émbolo.
S = Carrera del émbolo (plg).
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Valores:
Sp/S = 0.875
S = 64 (Plg)
0.875 con los datos (N/No) y (Fo/SKr)
Sp = (Sp/S)(S)
Sp = (0.875)(64) = 56 Plg
2.P.D = (0.1166)(Sp)(N)(D2)
Ejemplo de aplicación 1
![Page 182: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/182.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
Donde:
PD = Desplazamiento teórico de la bomba (BPO).
Sp = Carrera efectiva del émbolo (plg).
N = Velocidad de bombeo (spm).
D2 = Diámetro del émbolo (plg2).
Valores:
Sp = 56 Plg
N = 18 SPM
D2 = 1.752 correspondiente a 1 ¾ plg = 2.405plg2
![Page 183: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/183.jpg)
PD = (0.1166)(Sp)(N)(D2 )PD = (0.1166)(56)(18)(1.752 )2
PD = 360 bls/día
• Se puede utilizar la siguiente fórmula:
Tomando el valor de K de la Tabla 1, K = 0.357Entonces se tiene que:
PD = K x Sp x N = 0.357 x 56 x 18 = 359.856 = 360bls/día
Ejemplo de aplicación 1
![Page 184: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/184.jpg)
Ejemplo de aplicación 1
• En los demás puntos los resultados son idénticos,
utilizando el catálogo Lufkin (en anexos) se selecciona la
unidad:
C-228D-200-74
Donde:
C = Corresponde a una unidad Convencional, también
puede iniciar con A = que significa unidad balanceada por
aire, B = balanceada por balancín o M = Unidad de
unitorque Mark II.
![Page 185: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/185.jpg)
228 = Clasificación de la torsión máxima en miles de
pulgadas libras.
D = Reductor de engranes con doble reducción.
200 = Clasificación de carga de la varilla pulida en cientos
de libras.
74 = Longitud de la carrera máxima en pulgadas.
Ejemplo de aplicación 1
![Page 186: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/186.jpg)
Consideraciones y cálculos para todo tipo de unidad
Objetivo: Determinar Sp, PD, Wmáx, Wmín, Tp, Hb y CBE.
Datos conocidos o supuestos:
Nivel neto , LN =____pies. Velocidad de
bombeo, N =____spm
Diámetro del émbolo, dp =____pg. Prof. De bomba,
L =____pies.
Longitud de carrera, S =____pg. Densidad relativa,
=____.
Cálculo del diseño
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Cálculo del diseño
Diámetro de TP, dt =____pg. Varillas de
succión_________________
Esta anclada? Si , No.
Factores leídos de las tablas 3 y 6:
1. mr = _______(Tabla 3, columna 3). 3. Fc =
__________(Tabla 3, columna 5).
2. Er = _______(Tabla 3, columna 4). 4. Et =
__________(Tabla 6, columna 5).
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Cálculo de variables adimensionales:
5. Fo = 0.340 x g x dp2 x LN = 0.340 x ___ x ___ x ___ =
___ lbs.
6. 1/ Kr = Er x L = ___ x ___ = ___ pg/lb.
7. SKr = S / (1/Kr) = ___ / ___ = ___ lbs.
8. Fo/ SKr = ___ / ___ = ___.
9. N/No = N x L / 245000 = ___ x ___ / 245000 = ___.
10. N/No´ = (N/No) / Fc = ___ /___ = ___.
11. 1/Kt = Et x L = ___ x ___ pg/lb.
Cálculo del diseño
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Cálculo del diseño
Cálculo de Sp y PD:
12. Sp / S = ____(fig. 7). Ta = ___ (fig. 12)
13. Sp = [(Sp/S) x S] – [Fo x (1/Kt)] = [___ x ___] – [___
x ___] = ___ pg.
14. PD = 0.1166 x Sp x N x dp2 = 0.1166 x ___ x ___ x ___
= ___ bpd.
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Determinación de los parámetros adimensionales:
15.Wr = mr x L = ___ x ___ = ___ lb.
16.Wrf = Wr [1-(0.128g)] = ___ [1- (0.128 x ___)] = ___ lb.
17.Wrf/Skr = ___ / ___ = ___.
Cálculo del diseño
![Page 191: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/191.jpg)
Cálculo del diseño
Factores adimensionales leídos de las figs. 8 a 12
18. F1/Skr = _____ (fig. 8).
19. F2/Skr = _____ (fig. 9).
20. 2T/S1Kr = _____ (fig. 10).
21. F3/SKr = _____ (fig. 11).
22. Ta = _____ (fig. 12).
![Page 192: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/192.jpg)
Unidad convencional
Cálculo de las características de operación:
23. Wmáx = Wrf + [(F1/SKr) x SKr] = ___ + [ ___ x ___ ] =___ lb.
24. Wmín = Wrf – [(F2/SKr) x SKr] = ___ - [ ___ x ___ ] =
___ lb.
25.Tp = (2T/S1Kr) x SKr x S/2 x Ta = ___ x ___ x ___ x ___
= ___ lb-pg.
Cálculo del diseño
![Page 193: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/193.jpg)
Cálculo del diseño
25.Hb = (F3/SKr) x SKr x S X N x 2.53x10-6 = __ x __ x __ x
__ x 2.53x10-6 = ___ hp.
26.CBE = 1.06 (Wrf + ½ Fo) = 1.06 ( ___ + ___ ) = ____
lb.
27.S máx = Wmáx / A top = ____ / ____ = ____ lb /pg2.
28.Hpf = L x PD / 56000 = ___ x ___ / 56000 = ____ hp.
![Page 194: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/194.jpg)
Unidad aerobalanceada
Cálculo de las características de operación:
23. Wmáx = Wrf + Fo + 0.85 [(F1/SKr) x SKr - Fo] = ___
+___ + 0.85 [ ___ x ___ - ___ ] = ___ lb.
24. Wmín = Wmáx – [(F1/SKr) + (F2/SKr)] x SKr = ___ - [
___ + ___ ] x ___ = ___ lb.
25.Tp = (2T/ S2Kr) x SKr x S/2 x Ta x 0.96 = ___ x ___ x
___ x ___ x 0.96 = ___ lb-pg.
Cálculo del diseño
![Page 195: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/195.jpg)
Cálculo del diseño
25.Hb = (F3/SKr) x SKr x S X N x 2.53x10-6 = __ x __ x __ x
__ x 2.53x10-6 = ___ hp.
26.CBE = 1.06 (Wmáx + Wmín) / 2 = 1.06 ( ___ + ___ ) / 2
= ____ lb.
27.S máx = Wmáx / A top = ____ / ____ = ____ lb/pg2.
28.Hpf = L x PD / 56000 = ___ x ___ / 56000 = ____ hp.
![Page 196: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/196.jpg)
Unidad Mark II
Cálculo de las características de operación:
23. Wmáx = Wrf + Fo + 0.75 [(F1/SKr) x SKr - Fo] = ___
+___ + 0.75 [ ___ x ___ - ___ ] = ___ lb.
24. Wmín = Wmáx – [(F1/SKr) + (F2/SKr)] x SKr = ___ - [
___ + ___ ] x ___ = ___ lb.
Cálculo del diseño
![Page 197: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/197.jpg)
25.Tp = (Wmáx x 0.93 – Wmín x 1.2) x S / 4=( ___ x 0.93 -
___ x 1.2 ) x ___ / 4 = ___ lb-pg.
26.Hb = (F3/SKr) x SKr x S X N x 2.53x10-6 = ___ x __ x __
x __ x 2.53x10-6 = ___ hp.
27.CBE = 1.04 (Wmáx + 1.25 x Wmín) / 2 = 1.04 ( ___ +
1.25 x __ ) / 2 = ____ lb.
Cálculo del diseño
![Page 198: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/198.jpg)
Cálculo del diseño
25.S máx = Wmáx / A top = ____ / ____ = ____ lb/pg2.
26.Hpf = L x PD x 0.8 / 56000 = ___ x ___ x 0.8 / 56000 =
____ hp.
![Page 199: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/199.jpg)
Método Craft Holden
Los pasos a seguir en el diseño de una instalación de bombeo
mecánico mediante este método son los siguientes:
1.De la producción máxima esperada de fluido y la eficiencia
volumétrica, calcular el desplazamiento teórico de la bomba.
Si se desconoce la eficiencia volumétrica, se considera 80%.
2.Con la profundidad de colocación de la bomba y el
desplazamiento teórico, determinar la longitud de carrera y el
rango API de la unidad con la figura 6. Posteriormente
seleccionar una unidad que maneje los datos obtenidos.
![Page 200: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/200.jpg)
Método Craft Holden
3. De las Tablas 9 a 16, determinar el diámetro de TP, émbolo
y varillas de succión, así como la velocidad de bombeo.
4. Calcular la longitud fraccional de cada sección de la sarta
de varillas usando los datos de las tablas 1 y 3.
5. Calcular la longitud de cada sección de la sarta de varillas y
aproximarla a múltiplos de 25 pies.
6. Calcular el factor de aceleración
![Page 201: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/201.jpg)
7.Determinar la carrera efectiva del émbolo.
8.Usando la eficiencia volumétrica estimada, determinar el
gasto de producción probable y compararlo con el gasto de
producción deseado. Si el gasto es mayor o igual al deseado,
continuar el paso siguiente. De lo contrario, considerar otro
valor de velocidad y regrese al paso 6. S el valor obtenido
nuevamente no es satisfactorio, graficar los valores de N
contra Gasto:
Método Craft Holden
![Page 202: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/202.jpg)
Método Craft Holden
q (BPD)
N (spm)
![Page 203: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/203.jpg)
9. Con el gasto deseado, obtener N y regresar al paso 6.
10.Calcular el peso muerto de la sarta de varillas.
11.Calcular la carga total del fluido.
12.Determinar la carga máxima que soportará la varilla pulida
y compararla con la carga máxima que tolera la unidad de
bombeo preseleccionada. De no ser satisfactorio, regresar
al paso 1.
13.Calcular el esfuerzo máximo en la parte superior de la
sarta de varillas y compararlo con el esfuerzo máximo
permisible de las varillas que se estén usando.
Método Craft Holden
![Page 204: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/204.jpg)
Método Craft Holden
14.Calcular el efecto de contrabalanceo ideal y compararlo con
el contrabalanceo disponible.
15.Considerando que la unidad está fuera de contrabalanceo
5% del valor ideal, calcular el torque máximo sobre la
flecha del reductor de engranes y compararlo con el rango
API de la unidad seleccionada.
16.Calcular la potencia de arranque que requiere el motor
primario. Seleccionar el motor primario.
17.De la literatura del fabricante, obtenga la relación de la
reducción de engranes, el diámetro de la polea de la
unidad seleccionada y la velocidad del motor primario.
![Page 205: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/205.jpg)
Ejemplo del Método Craft Holden
Para un pozo petrolero, se tiene una bomba con un émbolo
de 1 ¾ pg, está colocada en una tubería de producción de 2
pg con 4275 pies de varillas de succión de ¾ pg. Se sabe
que el nivel de fluido es bajo. Cuando se bombeo a 18 spm
con una longitud de carrera de 64 pg, la producción es de
283 BPD de un fluido con densidad relativa de 0.825.
Seleccionar la unidad de bombeo mecánico adecuada para
este pozo si se considera que la tubería de producción está
desanclada.
![Page 206: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/206.jpg)
Datos:
-Diámetro del émbolo (dp)= 1 ¾ pg.
-Diámetro int. de TP (dtp)= 2 pg.
-Profundidad de colocación de la bomba (L)=4,275 pies.
-Número de emboladas por minuto (N)= 18 spm.
-Longitud de la varilla pulida (L)=64 pg.
-Gasto producido (q)=283 bl/día.
-Densidad relativa del fluido producido (G)=0.825.
Como el nivel de fluido es bajo, se considera que la bomba estácolocada al nivel del fluido de trabajo, teniéndose entonces:
D= nivel del fluido de trabajo = L
Ejemplo del Método Craft Holden
![Page 207: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/207.jpg)
TP Desanclada
De la tabla 5, Apéndice:
Ar = área de la varilla de succión = 0.422 pg2
M = peso por unidad de longitud de la varilla de succión =1.63 lb/pie.
De la tabla 1, Apéndice:
Ap = área del émbolo = 2.405 pg2.
K = Constante de la bomba =0.357 bl/día/pg/spm
Ejemplo del Método Craft Holden
![Page 208: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/208.jpg)
De la tabla 7, Apéndice:
At = Área de la sección transversal del espesor de la pared de TP = 1.304 pg2.
a) Cálculo del factor de aceleración (a):
2941.0500,70
)18(64
500,70
SN 22
a
Ejemplo del Método Craft Holden
![Page 209: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/209.jpg)
b) Cálculo de la carrera efectiva del émbolo (Sp):
E= módulo de elasticidad para el acero 30x106 lb/pg2.
a
rt
2
A
1
A
1
E
LApDG20.5
E
L8.40SSp
Ejemplo del Método Craft Holden
![Page 210: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/210.jpg)
Ejemplo del Método Craft Holden
.pg2699.52Sp
0398.193098.764Sp
)0293.3(2852.63098.764Sp
![Page 211: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/211.jpg)
c) Cálculo del desplazamiento teórico de la bomba (V).
V = 0.1484 Ap Sp N o bien, V = K Sp N
V = 0.357 (52.2699) (18) = 335.8867 bl /día
d) Cálculo de la eficiencia volumétrica de la bomba (Ev).
Ev = q / V
Ev = 283 / 335.8867
Ev = 0.8425
Ejemplo del Método Craft Holden
![Page 212: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/212.jpg)
e) Cálculo del peso de las varillas (Wr).n
Wr = ∑ Li Mii=1
Wr = 4,275 (1.63) = 6,968.25 lb.
f) Cálculo del peso del fluido (Wf)
Wf = 0.433 G (L Ap – 0.294 Wr)
Wf = 0.433 (0.825) [4,275(2.405)-0.294(6,968.25)]=3,008.85 lb.
Ejemplo del Método Craft Holden
![Page 213: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/213.jpg)
Ejemplo del Método Craft Holden
g) Cálculo del efecto de contrabalanceo ideal (Ci)
Ci = 0.5 Wf + Wr(1.0-0.127 G)
Ci = 0.5(3,008.85) + 6,968.25 [1.0-0.127(0.825)] =7,742.58 lb.
h) Cálculo de la carga máxima (W máx).
W máx = Wf + Wr (1.0 + a).
W máx = 3,008.85 + 6,968.25 (1.0 + 0.2941) = 12,026.46lb.
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i) cálculo de la potencia hidráulica (Hh).
Hh = 7.36 * 10-6 q G L
Hh = 7.36 * 10-6 (283)(0.825)(4.2759) = 7.346 hp.
j) Cálculo de la potencia por fricción (Hf).
Hf = 6.31*10-7 Wr S N
Hf = 6.31*10-7 (6,968.25)(64)(18) = 5,065 hp.
Ejemplo del Método Craft Holden
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K) Cálculo de la potencia total (Hb).
Hb = 1.5 (Hh + Hf)
Hb = 1.5 (7.346 + 5.065)= 18.62 hp
l) Cálculo de la torsión pico (Tp)
Tp = (W máx – 0.95 Ci) (S/2)
Tp = [12,026.46-0.95(7,742.58)](64/2)= 149472.18 pg-lb.
Ejemplo del Método Craft Holden
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Ejemplo del Método Craft Holden
Finalmente, consultando catálogos de fabricantes, se procede
a la selección de la unidad. Tablas 19, 20 y 21 del Apéndice.
C- 160D-143-64
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C = corresponde a una unidad convencional, también
puede iniciar con: A, que significa unidad balanceada
por aire; B, balanceada por balancín; M, unidad
Mark II.
160 = clasificación de la torsión en miles de pulgadas libras.
D = reductor de engranes con doble reducción.
143 = clasificación de carga de la varilla pulida en ciento de
libras.
64 = longitud de la carrera en pulgadas.
Ejemplo del Método Craft Holden
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Método Craft Holden
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Método Craft Holden
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Método Craft Holden
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Método Craft Holden
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Cartas dinamométricas
La carta dinamométrica es un diagrama de carga contra
desplazamiento resultante del registro de todas las fuerzas
que actúan sobre la varilla pulida con respecto a su
posición en cualquier instante durante el ciclo de bombeo.
El diagrama registrado está dado con la posición de la
varilla pulida en la abscisa y la carga en la ordenada.
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Cartas dinamométricas
Con ella se puede determinar:
1.- Cargas en el equipo superficial:
•Cargas máxima y mínima en la estructura de la UBM.
•Torsión en el reductor de engranes y en el motorprincipal.
•Trabajo realizado por la varilla pulida al elevar los fluidosy vencer la fricción.
•Contrabalanceo apropiado.
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2.- Cargas en la sarta de varillas:
•Cargas máxima y mínima, esfuerzos en las varillas y
rango de cargas.
•Número de carga por ciclo de la manivela.
Cartas dinamométricas
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Cartas dinamométricas
3.- Comportamiento de la bomba subsuperficial:
•Condiciones de trabajo de las válvulas viajera o de pie.
•LA existencia de golpeteo de fluidos y su magnitud.
•Candado de gas en la bomba.
•Fricción excesiva.
•Si la bomba está o no bombeando en vacío.
•Condiciones de sobreviaje del émbolo o reducción del viaje
del mismo.
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Modificación de la carta dinamométrica por efectos de aceleración
Cartas dinamométricas
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Factor de efecto de la máquina
Cartas dinamométricas
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Efecto de alargamiento y contracción de las varillas
Cartas dinamométricas
![Page 229: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/229.jpg)
Efecto de vibraciones naturales de la sarta de varilla
Cartas dinamométricas
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Efectos de amortiguamiento
Cartas dinamométricas
![Page 231: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/231.jpg)
Diagnóstico de fallas
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Diagnóstico de fallas
![Page 233: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/233.jpg)
Diagnóstico de fallas
![Page 234: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/234.jpg)
Diagnóstico de fallas
![Page 235: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/235.jpg)
Diagnóstico de fallas
![Page 236: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/236.jpg)
Diagnóstico de fallas
![Page 237: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/237.jpg)
Diagnóstico de fallas
En esta carta de superficiese observa una tensiónhasta más de la mitad desu carrera ascendente,provocada posiblementepor el pase en válvulaviajera que no retiene lacarga hasta el final de lacarrera ascendente.
![Page 238: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/238.jpg)
En esta carta de superficiese observa igualamientoen las cargas de la válvulade pie y viajera, y labomba está desanclada.
Diagnóstico de fallas
![Page 239: Clases Bombeo Mecánico Curso SAP](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022082207/55cf9744550346d03390a2f1/html5/thumbnails/239.jpg)
En esta carta de superficiese observan las cargas dela válvula de pie y viajeraiguales, y el peso mínimode la sarta de varillas no secompleta, se detectó lasarta de varillas rotas(anomalías comprobadascon el equipo de T.R.P. enla intervención).
Diagnóstico de fallas