Selección de las Bombas

Selección de las Bombas.

Existen diversos criterios con base a los cuales se pueden clasificar las bombas de cavidades progresivas

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Una primera clasificación las divide en bombas industriales (son bombas horizontales) las cuales abarcan un gran rango de aplicaciones, como por ejemplo son utilizadas en el agro, en procesamiento de alimentos, en plantas de tratamiento de agua, etc.

Bombas para aplicaciones petroleras desde extracción de hidrocarburos hasta recuperación de lodos de perforación y transferencia de fluidos ácidos

En el presente trabajo se han presentado las bombas de cavidades progresivas destinadas a la extracción de petróleo y gas, en este contexto, se pueden clasificar las bombas como:

• Bombas Tubulares

• Bombas Tipo Insertables

• Bombas de geometría simple

• Bombas Multiloculares.

• Bombas de para “alto caudal”

• Bombas de “gran altura”.

Bombas Tubulares: Este tipo de bombas el estator y el rotor son elementos totalmente independientes el uno del otro.

El estator se baja en el pozo conectado a la tubería de producción, debajo de él se conecta el niple de paro, anclas de torque, anclas de gas, etc.; y sobre él se instala el niple de maniobra, niples “X”, y finalmente la tubería de producción.

En cuanto al rotor, este se conecta y se baja al pozo con la sarta de cabillas.

En general esta bomba ofrece mayor capacidad volumétrica, no obstante, para el reemplazo del estator se debe recuperar toda la completación de producción.

Bombas tipo Insertable. Poco utilizadas en Venezuela, su uso se prevaleció en los pozos de Occidente (Costa Oriental del Lago de Maracaibo). En este tipo de bombas, a pesar de que el estator y el rotor son elementos independientes, ambos son ensamblados de manera de ofrecer un conjunto único el cual se baja en el pozo con la sarta de cabillas hasta conectarse en una zapata o niple de asentamiento instalada previamente en la tubería de producción. Esta bomba tiene el inconveniente de ofrecer bajas tasas de producción (ya que su diámetro está limitado al diámetro interno de la tubería de producción) pero ofrece la versatilidad de que para su remplazo no es necesario recuperar la tubería de producción con el consiguiente ahorro en tiempo, costos y producción diferida.

Nominalmente se encuentran bombas tipo insertables con capacidades de hasta 480 B/d (a 500 r.p.m. y cero head) y para 2800 psi (bombas 9.35-500IM y 28.20-55IM). Al igual que en la bombas tubulares, las capacidades, geometrías, diseños, etc., dependen del fabricante.

Bombas de geometría simple: Son aquellas en las cuales el número de lóbulos del rotor es de uno, mientras que el estator es de dos lóbulos (relación 1x2). Son las presentadas en este trabajo

Bombas Multilobulares: A diferencia del las bombas de geometría simple, las multilobulares ofrecen rotores de 2 o más lóbulos en Estatores de 3 o más (relación 2x3, 3x4, etc.). Estas bombas ofrecen mayores caudales que sus similares de geometría simple.

Teóricamente estas bombas ofrecen menor torque que las bombas de geometría simple, adicionalmente, considerando el mismo diámetro, las bombas multilobulares ofrecen mayores desplazamientos volumétricos lo cual sería una oportunidad para obtener bombas insertables de mayor tasa.

Diversos fabricantes como Kudu, Weatherford, Robbins Myers, Netzsch, ofrecen bombas tipo multilobulares, no obstante para el momento de elaborar este documento, no se cuenta en Venezuela con experiencias exitosas de esta tecnología.

Bombas de Alto Caudal: Cada fabricante ofrece bombas de alto desplazamiento o alto caudal, el desplazamiento viene dado principalmente por el diámetro de la bomba y la geometría de las cavidades. Hay disponibles comercialmente bombas de 5” modelo 1000TP1700; estas son bombas tipo tubular (“TP”) de 1000 m3/día (6300 b/d) @ 500 r.p.m. y 0 head; bombas 22.40-2500 con desplazamientos de hasta 2500 b/d a 500 r.p.m. y 0 head y de 3200 b/d en los modelos CTR. Se debe recordar que al hablar de desplazamiento se debe considerar el volumen que ocupa el gas en la bomba, así, los 3200 b/d de la última bomba comentada, contemplan petróleo, agua y gas.

Bombas de gran altura (head): Como se mencionó en el punto N° 7, la altura de la bomba es su capacidad para transportar los fluidos desde el fondo del pozo hasta la superficie, lo que se traduce en profundidades de asentamiento de bombas o en diferenciales de presión a vencer.

En Venezuela se han instalado equipos a más de 7500 pies en el campo Boscán y hay reportes de hasta 9800 pies en el Ecuador

Diagrama del BCP.

Selección del elastómero.

Los Elastómeros más utilizados en la aplicación BCP, poseen base Nitrílica (convencionales), Hidrogenación Catalítica (Elastómeros Hidrogenados) o Fluoelastómeros.

Características deseables en los Elastómeros.

• Buena resistencia química a los fluidos a transportar.

• Buena resistencia térmica.

• Capacidad de recuperación elástica.

• Adecuadas propiedades mecánicas, especialmente resistencia a la fatiga.

Propiedades mecánicas mínimas requeridas.

• Hinchamiento: del 3 al 7% (máximo).

• Dureza Shore A: 55 a 78 puntos.

• Resistencia Tensíl: Mayor a 55 Mpascal

• Elongación a la ruptura: Mayor al 500%

• Resistencia a la fatiga: Mayor a 55.000 ciclos

• Resistencia al corte: Mayor a 4 Kgrs/mm.

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Los cambios más comunes en las propiedades mecánicas de los Elastómeros son: el Hinchamiento, el Endurecimiento y el Reblandecimiento.

El Hinchamiento origina una excesiva interferencia y como consecuencia, un torque excesivo en las cabillas y calentamiento (y posible destrucción) del elastómero. Se debe destacar que un hinchamiento del 3 al 5 % puede ser manejado con rotores de menor diámetro y que algunos fabricantes inclusive garantizan algunos de sus materiales para hinchamientos mayores, no obstante se debe tener presente que estos elastómeros pudieran ser utilizados siempre y cuando las propiedades mecánicas de los mismos no se vean afectadas mas allá de los límites permisibles.

El Endurecimiento afecta negativamente a la resiliencia y como consecuencia la eficiencia de la bomba.

El Reblandecimiento deteriora la hermeticidad entre las cavidades

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