Operación de Bombeo Mecánico I

ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE BOMBEO MECÁNICO I

PR

OPERACIÓN DE BOMBEO MECÁNICO

CONSEJO EDITORIAL Abelardo Córdova Hernández Manuel de Jesús Coronado Zárate Eligio Carreón Jiménez AUTOR Mario Arturo Hernández Cortés COLABORADORES Juan Manuel Razo Hernández Alberto Hernández Sánchez Julio César de Jesús Balanzá Chavarría REVISIÓN TÉCNICA Alejandro Sánchez Rodríguez Agustín Cervantes Sánchez COLABORACIÓN Seguridad Industrial y Protección Ambiental PROCESAMIENTO DE TEXTO Instituto Mexicano del Petróleo REVISIÓN DE ESTILO Instituto Mexicano del Petróleo EDICIÓN Instituto Mexicano del Petróleo DISEÑO GRÁFICO Instituto Mexicano del Petróleo

Primera edición: 31 de Enero de 2000 D.R. Petróleos Mexicanos Administración del Activo de Producción Poza Rica Poza Rica, Ver. Hecho en México

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE BOMBEO MECÁNICO I

ÍNDICE PRÓLOGO.......................................................................................

9

OBJETIVOS......................................................................................

11

1 INTRODUCCIÓN..........................................................................

13

2 EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO 2.1 2.2

3

Conexiones Superficiales...................................................... Accesorios de Seguridad y Control....................................... 2.2.1 Preventores.............................................................. a) Preventor Doble “E” LP-15.......................................... b) Preventor Ratigan 212................................................ c) Preventor Hubber Hércules.......................................... 2.2.2 Estopero – Preventor.................................................. a) Estopero Preventor Hércules DPSB................................ b) Estopero Preventor Ratigan 176.................................... 2.2.3 Grampa (Mordaza) para Varilla Pulida........................ 2.2.4 Válvulas de Control.................................................... a) Válvulas de Compuerta con Sello de Metal en Hule.. b) Válvulas de Compuerta con Sello de Metal a Metal.. c) Válvulas de Aguja....................................................... 2.2.5 Válvulas de Retención o Check................................. a) Válvulas de Retención de Pistón................................ b) Válvulas de Retención de Charnela........................... Evaluación.........................................................................

19 21 21 21 23 24 24 25 27 29 30 30 30 43 44 44 45 47

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNIC0 3.1 3.2 3.3

3.4 3.5

Varilla Pulida.................................................................... Sarta de Varillas................................................................. Bomba Subsuperficial.......................................................... a) Bombas de Tubería de Producción............................. b) Bombas de Inserción.................................................... c) Bombas de Tubería de Revestimiento........................ Parámetros para la Selección de la Bomba Subsuperficial de Inserción......................................................................... Principios de Funcionamiento de una Bomba Subsuperficial de Inserción (Ciclo de Bombeo)............... 5 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

51 51 53 53 53 53 56 58

OPERACIÓN DE BOMBEO MECÁNICO I

3.6 3.7

4

Diseños Aplicados con Bombeo Mecánico......................... 3.6.1 Ancla Mecánica......................................................... 3.6.2 Empacador............................................................... Accesorios Adicionales en la Bomba Subsuperficial para Optimizar su Operación....................................................... a) Válvula Eliminadora de Candado de Gas.............. b) Tubo Barril............................................................... c) Separador de Gas de Fondo......................................... d) Filtros para Arena y Sedimento..................................... Evaluación.........................................................................

65 65 68 69 71 75

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO 4.1 4.2

Geometría de la Unidad de Bombeo Mecánico................ Efectos de la Geometría en las Unidades de Bombeo Mecánico......................................................................... 4.3 Unidad de Bombeo Mecánico Convencional................... 4.4 Unidad de Bombeo Mecánico Mark II............................... 4.5 Partes Principales de las Unidades de Bombeo Mecánico Convencional y Mark II....................................................... 4.6 Unidad de Bombeo Mecánico Aerobalanceada................ 4.7 Partes Exclusivas de las Unidades de Bombeo Mecánico Aerobalanceadas................................................................ 4.8 Unidad de Bombeo Hidroneumática “TIEBEN” .................. 4.9 Partes Principales de la Unidad de Bombeo Mecánico Hidroneumática (TIEBEN)................................................... 4.10 Clasificación API de Unidades de Bombeo Mecánico en el Activo de Producción Poza Rica.................................... 4.11 Nomenclatura de las Unidades de Bombeo Mecánico Convencional, Mark II y Aerobalanceada....................... Evaluación........................................................................ 5

59 59 63

79 81 82 82 85 90 92 93 94 98 99 101

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO 5.1 5.2 5.3

Recomendaciones de Seguridad................................. 5.1.1 Medidas Preventivas para Personal de Mantenimiento........ Lista de Herramientas que se Utilizan para la Operación de un Pozo con Unidad de Bombeo Mecánico................ Inducción de un Pozo después de su Intervención............. a) Procedimiento para Inducción de un Pozo con Unidad de Bombeo Mecánico........................... 6 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

105 106 108 109 109

OPERACIÓN DE BOMBEO MECÁNICO I

b) Inducción del Pozo......................................................

5.4

6

c) Anomalías Superficiales, Subsuperficiales y su Corrección Durante la Inducción........................... d) Prevención de Operación de una Unidad de Bombeo Mecánico.................................................. Revisión de un Pozo con Unidad de Bombeo Mecánico Operando normal.............................................................. a) Check List de Operación de un Pozo con Unidad de Bombeo Mecánico Operando en Condiciones Normales.... b) Anomalías Superficiales y Subsuperficiales, y su Corrección Durante su Operación........................... Evaluación.........................................................................

EXPERIENCIAS DE CAMPO..........................................................

110 115 120 122 122 123 137 139

ANEXOS a) Tabla de Equivalencias y Conversiones.................... b) Manómetros............................................................. c) Disposiciones Relevantes del Reglamento de Seguridad e Higiene de Petróleos Mexicanos........... d) Propiedades y Riesgos de los Productos Químicos de Limpieza................................................................. e) Disposiciones Relevantes de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente.......

147 156 161 179 183

GLOSARIO.......................................................................................

191

BIBLIOGRAFÍA.................................................................................

197

7 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE BOMBEO MECÁNICO I

OPERACIÓN DE BOMBEO MECÁNICO I

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OBJETIVOS

OBJETIVOS

1. Proporcionar al personal operativo un manual técnico, sencillo y entendible, que le permita capacitarse. 2. Lograr que el trabajador conozca a detalle todo el equipo que se utiliza en el sistema artificial de Bombeo Mecánico, para así poder detectar con más precisión las anomalías. 3. Unificar criterios en el conocimiento del equipo, para que el trabajador no tenga confusiones en su operación. 4. Lograr que el trabajador, asimile en corto tiempo la operación conjunta del equipo, para así lograr una eficiencia en su operación. 5. Que el trabajador tenga un manual de consulta, que aplicado a su trabajo diario llegue a perfeccionar la operatividad del sistema y así lograr que la producción de un pozo, se mantenga o se incremente. 6. Lograr que el trabajador desarrolle sus actividades cuidando su seguridad y así evitar daños a las instalaciones y al entorno ecológico.

11 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

INTRODUCCIÓN

1 INTRODUCCIÓN

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

INTRODUCCIÓN

La explotación de un yacimiento a través de un pozo petrolero, depende de: características físicas de la roca almacenadora, características del fluido y de la energía propia del yacimiento. Conforme avanza la explotación del yacimiento, la presión empieza a declinar hasta que la energía aportada por el yacimiento es insuficiente para elevar los fluidos a la superficie, es ahí donde los Ingenieros Petroleros empiezan a aplicar los avances tecnológicos para continuar explotando el yacimiento, tal como la recuperación secundaria, para mantener la presión del mismo, y los sistemas artificiales de producción para la extracción del hidrocarburo. Los sistemas artificiales que existen y se conocen actualmente son: 1.2.3.4.5.-

Bombeo Bombeo Bombeo Bombeo Bombeo

Neumático Electrocentrífugo Hidráulico de Cavidad Progresiva Mecánico

Todos estos sistemas se han instalado en el Activo de Producción Poza Rica y los que más se han adaptado a las condiciones del yacimiento son: el Bombeo Neumático y el Bombeo Mecánico. El Bombeo Neumático continúa siendo uno de los mejores, prueba de ello es que existen más de 300 pozos con dicho sistema en zonas rurales. En el área urbana existen varios pozos que se adaptan y operarían eficientemente con el sistema de Bombeo Neumático, sin embargo por cuestiones de seguridad para la población, se retiraron todos los gasoductos de alimentación al Bombeo Neumático por manejar presiones altas y se les instaló el sistema de Bombeo Mecánico el cual ha funcionado eficientemente. Hasta la fecha más de 200 pozos operan con dicho sistema. El sistema de Bombeo Mecánico, se define como un conjunto de equipo superficial representado por una unidad de Bombeo Mecánico y subsuperficial, representado por una bomba con sus accesorios que trabajando conjuntamente, se logra la extracción del hidrocarburo a la superficie, el cual es instalado en el pozo para explotar la última etapa del yacimiento. En este manual se describe el Bombeo Mecánico, su equipo superficial y subsuperficial, conexiones superficiales, accesorios de seguridad y control, tipos de unidades de bombeo mecánico y su geometría, la clasificación A.P.I. con su nomenclatura, la unidad hidroneumática (TIEBEN) y finalmente la operación conjunta de todo lo mencionado para la inducción, operación normal de un pozo con algunas posibles fallas y su corrección. 15 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

2 EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

2.1 CONEXIONES SUPERFICIALES Las conexiones superficiales tienen la función de conducir los hidrocarburos producidos por el pozo, a la línea de descarga del mismo, todas ellas deben ser para presiones no menores de 1000 lbs/pg 2 (ver fig.1).

11 18 12

13

8

10

3 5

4

16 17

9

6

14 9

12

7 14 7 15

Fig.1 Conexiones Superficiales

19 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

1. Varilla Pulida de 1 ½” ∅. 2. Grampa para varilla pulida de 1 ½” ∅ con uno, dos o tres tornillos dependiendo de la profundidad del pozo. 3. Estopero Preventor Hubber - Hércules o similar, con hules para varilla pulida de 1 ½” ∅ y rosca inferior de 3” ∅ macho; o estopero Ratigan 176 para varilla pulida de 1 ½” ∅, rosca estándar de 3” ∅. 4. Preventores Ratigan 212 con roscas de 3” ∅ hembra en un extremo y macho en el otro, roscas “v” estándar o Preventor doble “E” LP-15 de 3” ∅ hembra en un extremo y macho en el otro, rosca “v” estándar. 5. Tee de 3” ∅, de acero al carbón 3000 lbs/pg², rosca estándar. 6. Brida colgadora de 6” ∅ exterior, rosca macho superior de 3” ∅. Rosca hembra inferior de 2 7 / 8 ” ∅ hembra, roscas estándar. 7. Válvula lateral de tubería de revestimiento de 2” ∅ 3000 lbs/pg², bridada. 8. Válvula de 2” ∅, 1000 lbs/pg², rosca hembra en los extremos, estándar. 9. “T” de 2” ∅ 1000 lbs/pg², rosca estándar. 10. Reducción botella de 2” ∅ a ½” ∅, rosca estándar. 11. Válvula de aguja de ½” ∅, 1000 lbs/pg², rosca estándar. 12. Válvula check de 2” ∅ 1000 lbs/pg², rosca estándar. 13. Codo de 2” ∅, 1000 lbs/pg², rosca estándar. 14. Tuerca unión de 2” ∅, 1000 lbs/pg², rosca estándar. 15. Válvula de flote de 2” ∅, 1000 lbs/pg², bridada o roscada 16. Reducción botella de 3” ∅ x 2” ∅, rosca estándar. 17. Niple de 2” ∅ para 2000 lbs/pg 2 de trabajo, rosca estándar. 18. Niple de ½” ∅ para 2000 lbs/pg² de trabajo, rosca estándar.

20 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

2.2 ACCESORIOS DE SEGURIDAD Y CONTROL Son mecanismos que van instalados en el árbol de válvulas de los pozos con bombeo mecánico y que van a auxiliar en caso necesario para impedir que el aceite producido a presión por el pozo, quede expuesto a la atmósfera. De esta manera se evita contaminar el medio ambiente y proporciona seguridad al personal operativo o de mantenimiento. Los mecanismos de seguridad más utilizados para arreglos superficiales en pozos con bombeo mecánico son los siguientes. a) Preventores b) Estoperos

2.2.1 Preventores Son mecanismos de seguridad que han sido diseñados, para impedir en caso necesario, el paso de fluidos al exterior. Sólo se pueden accionar cuando la U.B.M no está operando, ya que en su interior tiene unos sellos de hule llamados “Rams”, que aprietan a la varilla pulida para sellar y evitar el paso del hidrocarburo. En el caso del preventor doble “E” LP-15, los “Rams” pueden sellar aun sin varilla pulida, ya que son para un rango de diámetros de 0 a 1½”. Los preventores son vitales para llevar acabo el cambio de hules (sellos) del estopero colocado en la parte más alta del árbol, también son vitales para evitar la salida del hidrocarburo a la atmósfera, cuando por rotura de la sarta, la varilla pulida se vaya al fondo del pozo. Los rams son accionados mediante 2 vástagos, tornillos laterales impulsados por medio de movimientos alternados para abrir o cerrar, normalmente cuando la U.B.M. está operando deben permanecer abiertos. Están instalados en el árbol de válvulas para bombeo mecánico, sobre la brida colgadora. Las marcas de preventores más utilizadas en el Activo de Producción Poza Rica son: doble “E” LP-15, Ratigan 212 y Hubber - Hércules.

a) Preventor Doble “E” LP-15 Está provisto en su interior de dos rams de hule vitón que impulsados mediante dos tornillos laterales le permiten sellar de 0 a 1 1/2" Ø, que es el diámetro de la varilla pulida y su presión de trabajo es de 2000 lbs/pg² (ver fig.2 y 2a).

21 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Plato guía Tapa Tornillo

O-Rings

RAM

Fig.2 Preventor Doble “E” LP-15 RAM

Plato guía

Fig.2a Preventor Doble “E” LP-15 22 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

b) Preventor Ratigan 212 Mecanismo de seguridad muy similar en su diseño al del preventor doble “E” LP15, consta básicamente de dos rams con la guía vulcanizada al ram de 5 / 8 ” a 1 1 / 2 "∅, dos vástagos tornillos, dos tapas y dos tuercas estopero (ver fig.3, 3a, 3b).

Fig.3 Preventor Ratigan 212

Fig.3a Preventor Ratigan 212 y Hules Sellos

Fig.3b Partes del Preventor Ratigan 212

23 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

c) Preventor Hubber - Hércules Mecanismo de seguridad que va instalado en el árbol de válvulas para pozos con sistema de bombeo mecánico, conectado por medio de un cople de 3”∅ a la brida en el mismo árbol de válvulas, consta básicamente de 2 Rams con su guía vulcanizada para ensamblarlos a 2 vástagos tornillos laterales, su diseño es muy similar tanto al del preventor Doble “E” como al preventor Ratigan 212, la diferencia con el preventor Hubber - Hércules es que las tapas laterales son de golpe (ver fig.4).

Fig.4 Preventor Hubber Hércules

2.2.2 Estopero - Preventor Mecanismo de seguridad que se localiza en la parte superior del árbol de válvulas para bombeo mecánico, sobre la TEE de 3”Ø y cuya función principal es la de contener los fluidos para que no se manifiesten a su exterior. En la actualidad se han diseñado estoperos provistos además de un mecanismo de preventor, para mejorar su función dentro de los mecanismos de seguridad en el árbol de bombeo mecánico. La función principal del estopero es sellar sobre la superficie de la varilla pulida por medio de los hules sellos construidos con elastómero resistente al rozamiento, el estopero a diferencia del preventor, es cambiar dichos hules sellos cada vez que sea necesario o que dichos hules sellos cada vez que sea necesario o que tenga el ajuste debido, para evitar la fuga de aceite que se presenta en la parte superior de éste, cuando la U.B.M. está operando. En la operación de cambiar los sellos, se suspende la operación de la unidad y se cierran los Rams del preventor, para poder trabajar con facilidad en el estopero.

24 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

a) Estopero Preventor Hércules DPSB Es un mecanismo de seguridad que consta básicamente de tres secciones, en las cuales van distribuidos una serie de sellos cónicos, los cuales se van ajustar por medio de un conjunto de tornillos alternadamente, con la finalidad de impedir el paso de fluidos al exterior, permitiendo libremente el desplazamiento de la varilla pulida (ver fig.5 y 5a).

Estopero

Conos selladores del estopero

Tornillos del preventor

Sellos del preventor Preventor

Fig.5 Estopero Preventor Hércules DPSB

25 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

A

Cubierta de lubricador

B

Tornillos de la cubierta de lubricador

C

Anillo cónico seccionado (1)

D

Cuerpo de lubricador superior

E

Tornillos de 5/8” ∅ x 5 ½” longitud

F

Cuerpo inferior

G

Tornillos de 5/8” ∅ x 4” longitud

H

Juego de anillos cónicos seccionados (4)

I

Tornillo radial

J

Cuerpo

K

Tornillos del cuerpo

L

Anillos de compresión

M

Juegos de anillos cónicos seccionados (2)

N

Anillo “o”

O

Base

Fig.5a Partes del Estopero Preventor Hércules DPSB

26 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

b) Estopero Preventor Ratigan 176 Mecanismo de seguridad que va instalado en la parte superior de la TEE 3”∅ del árbol de válvulas, para pozos con sistema de bombeo mecánico y que al igual que el estopero preventor hércules DPSB, su función primordial es la de contener los fluidos en el desplazamiento de la varilla pulida, en su movimiento ascendente o descendente; consta básicamente en su interior de un conjunto de 2 hules separados por medio de un espaciador de bronce, que van a sellar a la superficie de la varilla pulida para impedir la manifestación de dichos fluidos al exterior, dichos hules se van ajustando periódicamente y al ya no presentarse ajuste alguno, es conveniente la sustitución de los mismos. Está provisto de un sistema de preventor en su parte inferior, que va a operar mediante dos tornillos laterales, los cuales van a obligar a sellar a un hule en el diámetro de la varilla pulida (ver fig. 6, 6a y 6b).

Fig.6 Estopero Preventor Ratigan 176

27 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Fig.6a Estopero Preventor Ratigan 176 y Hules Sellos

Fig.6b Partes del Estopero Preventor Ratigan 176

28 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

2.2.3 Grampa (mordaza) Para Varilla Pulida Este dispositivo sirve para conectar el block colgador a la varilla pulida, estas grampas pueden ser de uno, dos o tres tornillos, incrementándose, por supuesto la seguridad, con el aumento del número de los mismos. Por razones económicas, sin embargo, es recomendable el uso de un solo tornillo para pozos someros y conforme aumenta la profundidad es preferible la utilización de grampas con mayor número (ver fig. 7).

Acero forjado y tratado térmicamente Probada a 35000 lb. Máxima carga recomendada 25000 lb

Acero forjado y tratado térmicamente Probada a 55000 lb. Máxima carga recomendada 25000 lb

Fig.7 Grampa Jhonson-FAGG

29 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

Acero forjado y tratado térmicamente Probada a 75000 lb. Máxima carga recomendada 40000 lb

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

2.2.4 Válvulas de Control Son mecanismos que se utilizan para controlar los flujos de líquidos o gases. En el caso de las conexiones superficiales todas son de 2” ∅, sin embargo las válvulas laterales del árbol son para 3000 lbs/pg² bridadas, mientras que la de flote y de las conexiones superficiales son de 1000 ó 2000 lbs/pg², normalmente roscadas. Las que más se emplean comprenden dos grandes grupos con sus diferentes modelos:

a) Válvulas de Compuerta con Sello de Metal en Hule Dentro de este tipo de válvulas las de mayor uso son las Cameron flex-seal, están en dos secciones metálicas que al unirlas forman el cuerpo de la válvula, en su interior cuentan con una serie de partes que son las que se encargan de efectuar el sello. Estas válvulas sin embargo no se utilizan en los pozos de bombeo mecánico.

b) Válvulas de Compuertas con Sello de Metal con Metal Las válvulas de compuerta de sello metal con metal más utilizadas para el control de flujo de gas, aceite y otros fluidos son: a) Válvulas Cameron: Las válvulas Cameron que más se utilizan en el Activo de Producción son las del tipo “F” (Ver fig. 8a y 8b). Esta válvula está construida con doble asiento, de vástago no desplazable, lubricada y de conducto sin restricciones. Sus características y funciones principales son:

30 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Fig.8a Válvula Cameron Tipo “F”

1. Asientos de rotación positiva: Esta característica le permite a la válvula ser más confiable cuando se utiliza para operaciones de control de flujos, ya que al cerrar, los fuertes gatillos con los que cuenta en su parte interna, engranan con los dientes situados en el diámetro exterior de los anillos de asientos, haciendo girar éstos una fracción de vuelta, por lo que en cada operación de la válvula, se remueve el aceite sobre dichos anillos, distribuyendo el soporte uniformemente en el mismo, mejorando su confiabilidad y aumentando su vida útil. 2. Ensamble de compuerta y asiento: Están diseñadas de tal manera que pueden ser reemplazadas con relativa facilidad y rapidez.

31 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

3. Compuerta sólida: Esta característica ayuda a evitar que entren sedimentos de la línea, a la cavidad interna del cuerpo, así como también disminuye la posibilidad de que ésta se atore por presión atrapada, cuando la presión arriba de ésta se purga. 4. Rodamientos de empuje: En la parte superior cuenta con dos rodamientos de empuje de agujas de alta capacidad de carga, que absorbe las cargas cuando la compuerta se abre o cierra reduciendo el esfuerzo torsional a un mínimo. 5. Prensaestopa: El empaque del vástago es confinado a la caja de empaquetadura por un prensaestopa, esto indica que la cachucha de los rodamientos puede ser removida con seguridad aunque haya presión en la válvula, si fuera necesario cambiar los rodamientos o reemplazar el perno del vástago cuando éste se ha cortado. 6. Contra asiento: El vástago de la válvula cuenta con un hombro que asienta contra la parte superior interna de la brida del bonete, el cual sella la caja de la empaquetadura, permitiendo cambiar el empaque del vástago aún estando la válvula bajo presión. 7. Perno cortable del vástago: Esta es una de las ventajas que proporciona este tipo de válvula, ya que este perno del vástago del adaptador está construido de tales dimensiones, que si al cerrar o abrir la válvula, inadvertidamente se llegará a aplicar una alta sobrecarga torsional al volante, el perno se rompe antes de que se rompa el vástago u otras partes internas de la válvula. 8. Orificio para inyección de grasa (grasera): Este orificio está colocado en la brida del bonete y está equipado por una válvula de inyección de alta presión, que tiene una bola retén para confinar la presión del cuerpo. 9. Cuerpo: El cuerpo del bonete y la válvula están construidos de acero de aleación que satisface o excede los requerimientos de las normas API 6A.

32 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

1

Ensamble del volante

2

Cachucha de los rodamientos

3

Válvula de inyección de grasa a los rodamientos

4

Pista de rodamientos

5

Rodamientos

6

Aro-sello “O”

7

Adaptador de vástago

8

Prensaestopa

9

Empaque del vástago

10

Tuercas del bonete

11

Birlos del bonete

12

Bonete

13

Válvulas de retención

14

Válvulas de inyección de grasa al cuerpo

15

Anillo de sello del bonete

16

Perno cortable del vástago al adaptador

17

Vástago

18

Ensamble de compuerta y asiento

19

Perno localizador

20

Cuerpo

21

Placa de identificación

Fig.8b Partes de la Válvula Cameron Tipo “F”

33 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

34 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

b) Válvulas de compuerta EPN-GRAY: Otro tipo de válvulas de sello metal con metal, es el de compuerta EPN-GRAY (ver fig. 9), las cuales permiten el sello en ambas partes de la compuerta controlando efectivamente el flujo de los fluidos, sin que el vástago se desplace. Los modelos más utilizados; son “C” y “D”, estos modelos están diseñados para asegurar confiabilidad y larga vida, aun bajo condiciones severas de presión y corrosión; la diferencia entre una y otra, es la aleación del material con el cual se construye. Soportan presiones de trabajo de 140 Kg/cm² a 1055 kg/cm². Sus características y funciones principales son: 1. El ensamblaje del bonete grayloc está diseñado para proporcionar una baja torsión de operación. 2. Los cojinetes se encuentran aislados de las presiones de trabajo que actúan sobre la empaquetadura del vástago, transmitiendo la carga a la tuerca porta baleros a través de la prensa empaque o prensaestopa. 3. Los ensamblajes de empaquetadura son de tipo anillo. Están diseñados para soportar altas temperaturas, presiones extremas y corrosión. 4. La empaquetadura se acciona por medio de la presión del fluido manejado, el sellado se puede complementar por medio de una inyección de sellador plástico, a través de los orificios provistos en el bonete. 5. La válvula cuenta con un vástago no ascendente, que abre o cierra la compuerta. 6. Tiene en la parte superior un asiento que proporciona un sello de metal con metal, en caso de que la empaquetadura del vástago fallara. 7. La función del asiento es guiar la trayectoria del vástago, proporcionando al mismo tiempo un sello hermético y protegiendo los empaques del mismo. 8. El control del movimiento de la compuerta lo efectúa la placa de torsión; distribuyendo la carga torsional, eliminando así, fallos del vástago.

35 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

ORIFICIOS DE LUBRICACIÓN Son llamados también graseras, se encuentran localizados en el cuerpo de la válvula y en el bonete, tienen dos funciones: − Son el medio para inyectar sellador plástico, en las superficies de sellado delanteras y posteriores de los asientos y en la empaquetadura del vástago, cuando existen fugas. − A través de ellos se puede efectuar un lavado en la cavidad entera del cuerpo y remover los sedimentos acumulados. ENSAMBLE DE LA COMPUERTA Y EL ASIENTO − La cavidad del cuerpo se mantiene limpia por medio de características mutuas de ensamblaje, de la compuerta y el asiento. − Las compuertas seccionadas en forma paralela proporcionan superficies separadas de sello, lo que hace a la válvula bidireccional. − El sellado inicial se efectúa por medio de la acción expansora tipo cuña, que acciona mecánicamente las grampas inclinadas del expansor segmento. − Todos los asientos tienen un dispositivo para expulsar el sedimento, que trabaja en conjunto con los segmentos de compuerta que están dotados con resortes, para proporcionar una acción continua de limpieza de carrera completa; esta acción de limpieza se complementa con el anillo que actúa de barrera a los sedimentos. SELLO DEL CONDUCTO La cara del asiento tiene un anillo de teflón que divide la superficie de éste en dos pedestales, para asegurar un sello inicial de baja presión. El sello de metal a metal se consigue con el contacto interior del pedestal y la compuerta. La distribución de las cargas sobre las áreas combinadas de las dos bases, se proporciona con el sello teflón cuando la válvula se encuentra en máxima presión. Esto evita el daño de la superficie de la compuerta en la posición de cerrado y reduce la fuerza de fricción cuando la compuerta se opera para abrir.

36 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

1

Tuerca

2

Volante

3

Sello

4

Placa de Torsión

5

Buje actuador

6

Compuerta

7

Inserto

8

Asiento

9

Inserto

10

Birlo

11

Cuerpo

12

Grasera

13

Anillo limpiador

14

Cubierta

15

Grasera

16

Rodamiento

17

Vástago

18

Rodamiento

19

Empaque

20

Soporte

21

Empaque

22

Tornillo Allen

23

Inyector

Fig.9 Válvula de Compuerta EPN-Gray Tipos “C” y “D” 37 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

38 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

c) Válvulas FIP: Estas válvulas se dividen en dos tipos la “FL” (ver figura 10) y la “FM” (ver figura 11) y difieren solamente en el tipo de bonete y la forma del cuerpo. La FL utiliza el bonete con tapa roscable al cuerpo, en cambio la FM usa el bonete atornillado al cuerpo por medio de 8 espárragos de acero cadminizados. Están diseñadas para soportar rangos de presión de trabajo desde 140, 211 y 352 kg/cm 2 . Sus características y funciones principales son las siguientes: − Están construidas con un cuerpo resistente a la corrosión y abrasión, éste tiene en su parte superior e inferior dos orificios de ½”∅ cuerda estándar, que sirven para conectar dos graseras, las cuales se utilizan para engrasar o purgar el cuerpo. − En su interior consta de un vástago no desplazable, construido de acero y revestido con bisulfato de molibdeno, que actúa como lubricante seco e inhibidor de corrosión, este vástago opera al cerrar y abrir la válvula accionando la compuerta. − La compuerta se compone de dos piezas, la cual emplea una acción de doble acuñamiento para obtener una expansión paralela de los segmentos de la misma, esto proporciona un sello mecánico de metal a metal completamente hermético, que no es afectado por las pulsaciones o vibraciones de la tubería. − Para que el sello sea más efectivo, la válvula deberá abrirse o cerrarse completamente a fin de acuñar la compuerta y el segmento de ésta contra los asientos. − En este tipo de válvulas, se recomienda no regresar el volante cuando haya llegado a su tope al dar la ultima vuelta, ya sea al abrir o cerrar la válvula. Este método de operación evitará que la superficie de los sellos de la compuerta y los asientos se dañen, prolongando así, la duración de la válvula.

39 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

Tuerca del volante Volante Candado retén Tuerca retén Baleros Roldana de los baleros Vástago Tapa del bonete Roldana de los baleros Baleros Espaciador Retén de empaque Retén superior de empaque Anillo “O” de empaque Empaque plástico Anillo “O” inferior de empaque Retén inferior de empaque Tapón de empaque Asiento y guía Compuerta Tornillos de la compuerta Candado de la compuerta Graseras del cuerpo Tapas de las graseras Placa de identificación Tornillos de la placa Anillo de sello del bonete Grasera alemite Bonete Alimentador de empaque Segmento Tornillos de segmento Cuerpo de la válvula

Fig.10 Válvula Fip Tipo “FL”

40 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Tuerca del volante Candado retén Tuerca retén Baleros Espaciador Juego de empaque Empaque plástico Alimentador de empaque Grasera del volante Candado Segmento Retén del candado Volante Vástago Retén del empaque Tuerca del birlo del bonete Birlo del bonete Bonete Anillo del bonete Compuerta Guía de la compuerta Asiento Inserto del asiento Cuerpo Grasera del cuerpo

Fig.11 Válvula Fip Tipo “FM”

41 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

42 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

c) Válvulas de Aguja Una válvula de aguja de ½”∅, que está instalada en las conexiones superficiales, se utiliza para la toma de presiones y muestras. Se incluyen en este tema, por que a través de dicha válvula se depresionan las conexiones superficiales, cuando éstas se seccionan para efectuar alguna reparación. Existen de distintos rangos, los más usuales son 3000, 5000 y hasta 10000 lbs/pg², que pueden ser con conexión hembra (ver fig.12a) en sus extremos y conexión macho (ver fig.12b) en la entrada.

Fig.12a Válvula de Aguja de ½” ∅

Fig.12b Válvula de Aguja ½” ∅

con Conexión Hembra en los Extremos

con Conexión Macho en la Entrada

43 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

2.2.5 Válvulas de Retención o Check El objeto principal de este modelo de válvulas, comúnmente conocido como check, es el de permitir el paso de un flujo por una línea solamente en una sola dirección, impidiendo así el regreso del fluido cuando se presenten contrapresiones. Los tipos de válvulas de retención son: − De pistón − De charnela

a) Válvulas de Retención de Pistón Son diseñadas básicamente con los cuerpos de las válvulas de globo, por lo tanto producen una alta caída de presión de la línea. Este diseño, proporciona un cierre más hermético que cualquier otro tipo de válvula de retención, así como una rápida adaptabilidad al cierre. El empaque del cuerpo y la tapa están diseñados en forma de espiral, para dar un sello positivo y eliminar los esfuerzos en la brida, asiento roscado renovable, pistón renovable con una dureza de 500 brinell, proporcionando una excelente resistencia a la fatiga, a la corrosión y a la erosión (ver fig.13).

Fig.13 Válvula de Retención de Pistón

44 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

b) Válvulas de Retención de Charnela Las válvulas de retención de charnela son fabricadas en acero fundido, tienen una área máxima de trabajo permitiendo un paso completo y total de flujo. Constan esencialmente en su interior, de un disco que oscila permitiendo el paso total del flujo, esto hace que la turbulencia se reduzca y que la fuerza de caída de presión sea mínima. Las partes que componen el montaje del disco están sostenidas por dos abrazaderas que se encuentran en el interior del cuerpo de la válvula, debido a la precisión de su ajuste, esta construcción permite tolerancia mínima entre las superficies de mayor desgaste, asegurando así mayor duración en las partes del movimiento. Para revisar o separar las partes del disco o charnela basta con retirar los tornillos que afianzan las partes al cuerpo (ver fig.14).

Fig.14 Válvula de Retención de Charnela

45 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

EVALUACIÓN Instrucciones: Subraye la respuesta correcta. 1.- Las conexiones superficiales tienen la función de: a) Operar conjuntamente para la inducción de un pozo. b) Conducir los hidrocarburos producidos por el pozo y la línea de descarga. c) Auxiliar para impedir que el aceite producido por el pozo, quede expuesto a la atmósfera. 2.- Los a) b) c)

accesorios de seguridad y control son: Preventores, estoperos y válvulas. Válvulas y grampas. Estoperos y grampas.

3.- Un estopero-preventor es: a) Un mecanismo para arreglo subsuperficial. b) Un mecanismo que impide el paso de fluidos al exterior. c) Un mecanismo de seguridad para pozos con Bombeo Neumático. 4.- Un preventor es: a) Un mecanismo de seguridad diseñado para impedir el paso de fluidos al exterior. b) Un mecanismo para abrir o cerrar el pozo. c) Un mecanismo para cerrar los hules del estopero. Instrucciones: Conteste brevemente las preguntas siguientes: 5.- ¿Qué función tiene una grampa o mordaza? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 6.- ¿Qué son las válvulas de control? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 7.- ¿Qué función tienen las válvulas de aguja de ½” ∅ en las conexiones superficiales? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 47 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

8.- ¿Qué son las válvulas de retención o Check? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Instrucciones: Escriba en el espacio vacío la palabra que falta: 1. La grampa o mordaza sirve para conectar el ___________ colgador a la _______________ ______________. Las grampas pueden ser de ______________, ______________ o _______________tornillos. 2. Las válvulas de _______________ _______________.

control son mecanismos que se utilizan para los ______________ de ______________ o

3. Una válvula de aguja de ½” ∅ instalada en las conexiones superficiales, se usa para la ______________ de ______________ y ______________. 4. La válvula de retención también conocida como válvula _________________ tiene como función el de ___________________ el paso de un ______________ por una línea solamente en una sola ______________ impidiendo así el regreso del fluido cuando se presenten contrapresiones.

48 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

3 EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

3.1 VARILLA PULIDA Es la unión directa entre la sarta de varillas de succión y el equipo superficial, pasa a través del estopero y el diámetro utilizado en el Activo de Producción Poza Rica es de 1 ½”∅ y está fabricada en acero aleado manganeso, níquel y molibdeno, superficialmente terminada en acabado espejo, con el propósito que no dañe los sellos del estopero (ver fig.15).

Fig.15 Varilla Pulida

3.2 SARTA DE VARILLAS La función de la sarta de varillas de succión es transmitir el movimiento de bombeo superficial y la potencia, a la bomba subsuperficial. Su diseño consiste esencialmente en determinar la sarta más ligera y por lo tanto, la más económica, que pueda utilizarse sin exceder el esfuerzo de trabajo de las propias varillas. El máximo esfuerzo de trabajo para las varillas depende de su composición química y propiedades mecánicas, además de la naturaleza de fluido bombeado, es decir, si éste es o no corrosivo. Como regla general es deseable mantener el esfuerzo de las varillas por debajo de las 30 000 lbs de peso, sin embargo, la experiencia en diferentes áreas productoras puede indicar límites más bajos.

51 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Cuando las bombas están colocadas a profundidades mayores de 1000 metros, generalmente es deseable usar sartas telescopiadas, es decir, en diferentes diámetros de varillas. Las varillas de diámetro más pequeño se colocan en el fondo de la sarta, inmediatamente arriba del émbolo, ya que la carga en las varillas es menor en ese punto. A menores profundidades donde la carga en varillas es más grande se usan mayores diámetros. Este arreglo resulta con un peso más pequeña en el equipo superficial que el que se obtendría con una sarta de un solo diámetro, y representa un ahorro en el costo de las varillas de succión. Se utilizan 3 medidas (ver fig.16): − ¾” ∅ su peso es de 1.63 lbs por pie − 7 / 8 ” ∅ su peso es de 2.16 lbs por pie − 1” ∅ su peso es de 2.85 lbs por pie Todas las varillas miden 25 pies de longitud.

Acoplamiento de varilla de bombeo Varillas de bombeo API

Fig.16 Varilla de Succión y Cople

52 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

3.3 BOMBA SUBSUPERFICIAL Sus funciones son admitir fluido de la formación al interior de ésta y elevar el fluido admitido hasta la superficie. Y sus tipos son los siguientes:

a) Bombas de Tubería de Producción. Las bombas de tubería de producción, por ser de un diámetro mayor, pueden manejar volúmenes mayores de líquidos que las bombas de inserción, sin embargo, la carga del fluido sobre la unidad de bombeo es mayor. Las desventajas de estas bombas estriban en que el barril forma parte de la misma tubería de producción, para efectuar alguna reparación o reposición de partes, es necesario extraer la tubería de producción completa, lo que significa una operación más complicada, y por consiguiente más costosa. Un factor importante que debe tomarse en cuenta es la elongación de las varillas por la carga de fluidos, lo que se traduce en una disminución en la carrera efectiva del émbolo, siendo más crítica a medida que aumenta la profundidad del pozo. Las bombas de tubería de producción operan mejor en pozos que tienen alto nivel de fluidos y en donde la verticalidad del mismo haya sido comprobada.

b) Bombas de Inserción. Se le denomina bomba de inserción, porque el conjunto total de la bomba (barril, émbolo con válvula viajera, válvula de pie y nariz de anclaje, ver fig.18) que va conectado en el extremo inferior de la sarta de varillas, se inserta en un niple de asiento (zapata candado) instalado en la tubería de producción. Esto representa una ventaja sobre las bombas de tubería de producción, ya que para hacer una reparación o sustitución de la bomba, no es necesario extraer la tubería de producción. La bomba de inserción se desancla y se extrae con la sarta de varillas (ver fig.17).

c) Bombas de Tubería de Revestimiento. Este tipo de bombas son sólo una versión más grande de las bombas de tubería. Dentro de estos tres tipos de bombas, la más usual en el Activo de Producción Poza Rica, es la bomba de inserción que a continuación profundizamos en su descripción y funcionamiento.

53 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

CANDADO CONECTOR VARILLA DE SUCCIÓN

VÁLVULA GUÍA DE LA VARILLA DEL ÉMBOLO COPAS O SELLOS

MANDRIL DE COPAS

EXTENSIÓN SUPERIOR

ÉMBOLO O PISTÓN

CAMISA DE LA BOMBA

VÁLVULA VIAJERA EXTENSIÓN INFERIOR

VÁLVULA DE PIE

SELLO BABBIT NARIZ DE ANCLAJE

Fig.17 Bomba Subsuperficial de Inserción

54 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Niple sello

Mandril de copas

Zapata candado

Nariz de anclaje

Bola y asiento de Válvula de pie y válvula viajera Pistón Camisa

Fig.18 Partes de Bomba Subsuperficial de Inserción de Bombeo Mecánico

55 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

3.4

PARÁMETROS PARA LA SELECCIÓN SUBSUPERFICIAL DE INSERCIÓN

DE

LA

BOMBA

Para seleccionar la bomba, debemos considerar: -

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

Profundidad. A profundidades menores de 1500 metros, se recomienda el anclaje inferior y preferiblemente con sellos en la parte superior. Tipo de Crudo. a) Viscosidad.- Cuanto mayor es la viscosidad, las tolerancias en émbolo y camisa de la bomba, deben ser menos ajustadas y utilizar válvulas de pie de mayor tamaño. b) Arena.- Es recomendable utilizar émbolos largos (60”, 72”) y el uso de las bolas y asientos de Carburo de Tungsteno en las válvulas tanto de pie como viajera, y alojar la bomba lo más arriba posible de las perforaciones. c) Gas.- Tratar de que la válvula viajera y la válvula de pie se encuentren lo más cerca posible entre sí durante el fin de la carrera descendente, para comprimir el gas en un área más pequeña. Utilizar una válvula de pie lo más grande posible para permitir mayor entrada de crudo a la bomba. Elegir una velocidad de bombeo baja y mayor carrera, proporciona al aceite un mayor tiempo para su enfriamiento durante la compresión, reduciendo así el escape de gas en solución. Temperatura. A mayor temperatura la viscosidad se reduce; este factor es importante para considerar la tolerancia entre el émbolo y la camisa de la bomba. El gas en el fondo de los pozos puede liberarse bajo las siguientes condiciones: presión de fondo baja, turbulencia y temperatura. 56 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Fluidos Corrosivos. De los diferentes tipos a los que está expuesto el mecanismo tenemos: agua salada, sulfuro de hidrógeno, salmuera, carbonato de calcio y sulfhídricos. Normalmente para este tipo de fluidos es conveniente utilizar bolas y asientos (de las válvulas viajeras y de pie) de carburo de tungsteno. MATERIALES Bolas y Asientos. Los más utilizados en el Activo de Producción Poza Rica son los siguientes: acero inoxidable, carburo de tungsteno y titanio. Acero inoxidable.- Este tipo de material no es recomendable en el Activo de Producción Poza Rica, por las diferentes aportaciones de los yacimientos; arenas y sedimentos, que desgastan el diámetro de la bola de las válvulas viajeras y de pie, provocando que ésta se incruste en el asiento originando pase en las válvulas. Carburo de Tungsteno.- Este tipo de material es el que se recomienda para yacimientos con aportaciones de arenas, etc. Titanio.- Este tipo de material es el que está sustituyendo al carburo de tungsteno, por ser más ligero y de mucha dureza. Camisa del Émbolo. Normalmente son fabricadas en materiales como; acero regular, acero cementado, acero con diámetro interior de cromo y bronce, aunque también se fabrican con materiales especiales, como revestimiento de carburo de silicio y níquel, el cual es extremadamente resistente al desgaste y la corrosión. Émbolos. Los tamaños normales tienen las medidas de 1¼”, 1½”, 1¾”, 2” y 2¼”∅ y longitudes normales de 2 a 6 pies. Provistos de un recubrimiento de cromo, con una superficie cementada y de alta calidad. Aunque también los hay con un material de revestimiento de metal duro de Níquel pulverizado en un estado derretido, el cual es más resistente a la abrasión y la corrosión.

57 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

3.5 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE UNA BOMBA SUBSUPERFICIAL DE INSERCIÓN (CICLO DE BOMBEO) En términos generales es como sigue: Cuando el émbolo inicia su carrera ascendente, se cierra la válvula viajera por el peso del aceite sobre ésta; la válvula de pie se abre y da paso al aceite del pozo, llenando la camisa de la bomba. Al descender el émbolo, se abre la válvula viajera y da paso al aceite de la camisa de la bomba hacia arriba, llenando el interior del émbolo, y cerrando la válvula de pie que impide que se regrese el aceite al pozo. El émbolo es accionado desde la superficie por una Unidad de Bombeo Mecánico (U.B.M.), por medio de la varilla pulida y las varillas de succión, de manera que al levantar el émbolo, desaloja hacia la superficie un volumen de aceite igual al contenido en la camisa de la bomba, cuyo volumen va a ser igual, al producto del área de la sección transversal interior de la camisa, por la carrera del pistón, aproximadamente, ya que siempre se tiene alguna presencia de volumen de gas en el fluido procedente del yacimiento. El número de emboladas por minuto, dependerá de los cálculos que se hagan de las condiciones del pozo, tanto en capacidad de producción como profundidad del mismo, ya que unas veces estará limitada esa velocidad por falta de aceite y otras por la profundidad del pozo. CICLO DEL COMPORTAMIENTO IDEAL DE BOMBEO (fig 19) 1. En el Punto A, la válvula viajera cierra y se inicia la carrera ascendente del pistón. 2. Del punto A al punto B, la carga de fluido es transferida de la tubería de T.P., a la sarta de varillas de succión. 3. En el punto B, la válvula estacionaria abre y permite la entrada de fluidos del pozo, a la cámara de compresión de la bomba. 4. De B a C, la carga de fluido es elevada por el émbolo, al mismo tiempo que se está llenando la cámara de compresión. 5. En el punto D, se inicia la carrera descendente y cierra la válvula estacionaria, la válvula viajera permanece cerrada.

58 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

6. En el punto E, abre la válvula viajera y la carga es transferida de la sarta de varillas a la tubería de producción. 7. Del punto E al F, se desplaza el fluido de la cámara de compresión a la T.P. 8. Se repite el ciclo.

Fig.19 Ciclo Ideal de Bombeo

3.6 DISEÑOS APLICADOS CON BOMBEO MECÁNICO En el sistema artificial de bombeo mecánico, se utilizan dos diseños: uno con ancla mecánica y otro con empacador, teniendo como base para la selección del mismo, las características de los pozos que se vayan a intervenir, para su mantenimiento o corrección de anomalías.

3.6.1 Ancla Mecánica Es un mecanismo que va alojado a determinada profundidad del pozo en la sarta de tubería de producción, ligeramente debajo de la bomba e impide el movimiento de T.P. durante el ciclo de bombeo, aumentando así la eficiencia de la bomba y disminuyendo el desgaste de la varilla, de la tubería de producción y la de revestimiento.

59 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

a) Tipos: 1. A compresión: Este tipo de ancla es de más fácil recuperación y aumenta el pandeo de la tubería. 2. Tensión: Este tipo de ancla es lo mejor para prevenir el movimiento de la tubería, incrementando la eficiencia de bombeo y reduciendo el desgaste de todo el equipo. El área de pasaje de gas debe ser suficiente para permitir que el gas libre suba sin restricciones hacia la superficie y no produzca problemas de bombeo. VENTAJAS DE LAS ANCLAS a) Cargas: Las cargas máximas en el vástago pulido son menores cuando se usa ancla de tubería. Esto se produce principalmente por el fenómeno de pandeo. El pandeo ocurre durante la carrera ascendente cuando la válvula viajera esta abierta y se cierra la estacionaria. En esta posición el émbolo actúa como un pistón en relación dentro de la tubería. El peso del fluido entonces produce mayor presión adentro que afuera de la tubería y por lo que se produce el pandeo cuando hay insuficiente tensión en la tubería. Este efecto incrementa el esfuerzo y carga en las varillas y la tubería. b) Recorrido del émbolo: Las diferencias de carga son producidas por la acción de bombeo. Durante la carrera ascendente el peso del fluido está sostenido por las varillas y durante la carrera descendente la válvula viajera abre para que el peso del fluido se transfiera de las varillas a la tubería. La tubería entonces se alarga en proporción al peso del fluido y como la transferencia de fluido se efectúa durante la carrera descendente, el movimiento de la tubería se correlaciona a la carrera de la bomba. Usando el ancla se evita este problema. Esta es una de las ventajas principales del ancla de tubería porque al no disminuir la carrera efectiva de la bomba se logra mayor producción. c) Evita el desgaste de la tubería y de las varillas, que se producen por el roce, especialmente en las uniones. La tubería que se encuentra en algún pozo por algún tiempo sin ancla, se nota que sufre desgaste en la unión, debido al roce contra la tubería, la cual también produce perdida de fluido y fallas por las uniones.

60 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

DESVENTAJAS a) El uso de anclas tiene la desventaja de que se usa más equipo dentro del pozo, por lo consiguiente; mayor peligro de pescas por falla de esta herramienta. b) El uso de anclas puede aumentar los problemas debido a corrosión o incrustaciones.

61 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Cople

Mandril Tapa Roscada Tapón Distribuidor Tuerca Candado Seccionada Cono Superior

Tornillo

Jaula

Tornillos

Cuñas

Flejes

Cono Inferior

Pernos Guía Pernos de Corte Camisa del cono roscado Conector

Fig. 20 Ancla Mecánica Baker 62 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

El bombeo mecánico se instala en pozos que todavía mantienen presión de fondo y dicha presión evita que en algunas ocasiones el fluido que se utiliza para el lavado de la bomba (diesel), se pierda en la formación. Su diseño consta básicamente de: 1. Varillas de succión. 2. Bomba subsuperficial. 3. Ancla mecánica.

3.6.2 Empacador El empacador es un dispositivo, el cual va a bloquear el paso de fluidos al espacio anular o del espacio anular a la tubería de producción. La característica es que aísla la tubería de producción, de la de revestimiento incrementando la eficiencia de flujo, elimina presión a la tubería de revestimiento arriba del empacador, manteniendo por consiguiente control absoluto de éste, los fluidos corrosivos, arena, etc., fluyen únicamente por la tubería de producción, lo que mantiene en buenas condiciones la tubería de revestimiento; a la vez da ventajas considerables, ya que aísla los intervalos productores, se pueden producir independientemente 2 ó más en un mismo pozo: es posible programar la producción a fin de conservar el régimen de producción al máximo. Los diseños en pozos con aparejo de bombeo mecánico con empacador, se utilizan para aislar una probable rotura en T.R. y en pozos con formación depresionada para poder garantizar una circulación inversa en el lavado de la bomba subsuperficial. Consta básicamente de: a) b) c) d) e) f) g)

Varillas de succión Bomba subsuperficial Niple ventana Niple ventana con tapón ciego Zapata conectora Empacador semipermanente Niple de asiento con válvula de pie

63 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

TR 9 5/8 N-80 40 lbs/pie

TR 9 5/8 J56 36 lbs/pie

TP 2 7/8” TP 2 7/8” 8hrr

Varilla de succión

Varilla de succión

N. de Sellos 2 7/8” NS B Trico 2 1/2” X 1 3/4” X 22” Bomba H.F. 2 1/2” X 1 3/4” X 24”

Zapata candado Niple ventana

Z. CAND. C.T. Ciego Niple ventana

A MEC

Z. Conectora

BL NC TR 6 5/8” N.80 24-28 lbs/pie

EMP. SEMIPERM. N.A C/V EMP. 415-01

Zona de Disparos

Zona de Disparos

Fig.21 Ancla Mecánica - Empacador

64 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

3.7

ACCESORIOS ADICIONALES EN LA BOMBA SUBSUPERFICIAL PARA OPTIMIZAR SU OPERACIÓN

Son utilizados para auxiliar al sistema de bombeo mecánico en el desarrollo normal de su funcionamiento, para tratar de que éste opere a su capacidad total. Los accesorios más utilizados en el sistema artificial de bombeo mecánico en el Activo de Producción Poza Rica, son los siguientes:

a) Válvula Eliminadora de Candado de Gas Éste es un accesorio que va instalado en el extremo superior de la bomba subsuperficial y cuya finalidad principal es la de eliminar los candados de gas y tratar de prevenir que el fluido golpee en la parte superior e inferior de la carrera (ver fig.22). En el principio de la carrera descendente, el sello de precisión metal a metal (Pistón), cierra y mantiene el peso hidrostático de la carga del fluido, sin presionar sobre la válvula viajera, causando que la misma abra inmediatamente. Esta acción previene que el fluido depositado golpee en la carrera descendente y también elimina el candado de gas al terminar la carrera descendente. El sello de presión metal a metal (pistón) abre, descargando la carga hidrostática en la válvula viajera, expulsando o comprimiendo los gases. La válvula de pie y la válvula eliminadora de candados de gas, abren simultáneamente con el principio de la carrera ascendente, previniendo que el fluido impacte o golpee en la carrera ascendente.

65 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Fig.22 Válvula Eliminadora de Candado de Gas

66 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Fig.23 Funcionamiento de Válvula Eliminadora de Candados de Gas

1. La válvula de pie y la válvula eliminadora de candados de gas abren simultáneamente. 2. La válvula eliminadora de candados de gas cierra y la bola de la válvula viajera se levanta de su asiento. 3. El gas y demás fluidos pasan a través de la válvula viajera. 4. En el punto muerto inferior, la válvula eliminadora de candados de gas abre, dejando al gas escapar a través de la tolerancia entre varilla y la válvula eliminadora de candados de gas, con lo cual el nivel de fluido dentro del pistón sube, desalojando completamente el gas. 5. La válvula de pie abre, la válvula viajera cierra y la válvula eliminadora de candados de gas abre, para dejar pasar la producción. 67 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

b) Tubo Barril Es un accesorio para las bombas de inserción cuya finalidad principal (debido a las partes de las que consta), es la de mantener a una profundidad específica a la bomba de inserción por medio de la zapata candado, así como de impedir el paso de sólidos (mediante el niple sello) al área en donde está alojada la bomba de inserción y que pudiera modificar el buen funcionamiento del mecanismo (ver fig.24). Consta de un tramo de tubería de 2 7 / 8 ”Ø, al cual se le efectuará un corte en su extremo inferior para adecuarlo a las longitudes necesarias, 6.40 mts para bombas de 22 pies y 7.40 mts para bombas de 24 pies, así como cuerda de 8 hilos estándar donde se efectúo el corte quedando de 2 ½” Ø. Posteriormente se instalará en esta cuerda, aplicando previamente cinta teflón, la combinación de 2 ½” Ø a 2 7 / 8 ” Ø, una vez logrado se procederá a instalar la zapata candado colocando cinta teflón en su extremo superior, considerando que en el extremo inferior se encuentra más cerca el tope interior de la zapata candado. En el extremo superior del tubo barril se instalará el niple sello colocando previamente cinta teflón y conectándolo al cople de 2 7 / 8 ” Ø. La longitud del tubo barril esta dada por la longitud de la bomba de inserción que va a alojada dentro de él, considerando que una vez anclada la bomba en la zapata candado, en la parte inferior, las copas se alojan en el niple sello en la parte superior.

Zapata candado

Niple sello

Fig.24 Niple Sello y Zapata Candado 68 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Una vez armado el tubo barril con zapata candado en su extremo inferior y niple sello en el superior, se somete a una prueba hidrostática, inyectándole agua a presión hasta 1500 lbs, con la finalidad de detectar posibles poros o fisuras en el tramo de tuberías; como fugas en la cuerda de la zapata candado o niple sello.

c) Separador de Gas de Fondo Su función básicamente es reducir a un mínimo la entrada de gas con la bomba para mantener una eficiencia de separación relativamente alta (80%). No todos los separadores de gas pueden mantener esa eficiencia por razones de diseño. El mecanismo de separación, consiste en desviar en 180° el flujo de gas a través del espacio anular entre el tubo de succión y el separador, durante el movimiento descendente de la mezcla, el gas en virtud de tener una densidad más baja se dirige a la superficie y el aceite hacia abajo. CONSIDERACIONES BÁSICAS PARA UN SEPARADOR DE GAS 1. El área de paso de fluido hacia abajo, debe ser lo más amplia posible para aminorar la velocidad del aceite hacia abajo. 2. El tamaño del tubo de succión dentro del separador de gas debe ser diseñado para que produzca el mínimo de caída de presión. 3. El área de las perforaciones en el separador de gas, debe ser entre 2 a 4 veces el área anular entre el separador y el tubo de succión. 4. El separador de gas debe colocarse cerca de la bomba, la velocidad de bajada en el espacio anular entre el separador y el tubo de succión, debe ser menos de 0.5 pies x segundo ya que velocidades mayores no permiten que las burbujas de gas se separen y suban a la superficie. En este último caso solamente una porción de gas se separa y la eficiencia volumétrica será más baja. Dada las condiciones de los pozos con sistema artificial de bombeo mecánico, en el Activo de Producción Poza Rica se diseñó un separador de gas para bomba subsuperficial, que consta básicamente de un tramo de tubo de 4”∅ x 7.30 metros de longitud, sellado en su parte inferior y en su parte superior 4 ventanas de 1” x 0.50 metros para permitir la entrada de fluidos al separador y en su interior un niple de 1½” ∅ x 6 metros de longitud por el cual va a subir el aceite separado (ver fig.25). 69 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Cople 2 7/8” Combinación 2 X 2 7/8” (combinada) Combinación 4” X 2” (soldada) Anillo soldado 4 Ventanas de 1” X 0.50MTS.

Camisa de la bomba de 11/2”∅

Tubo de 4”

Concentrador de paso libre

Fig.25 Separador de Gas para Bomba Subsuperficial

70 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

d) Filtros para Arena y Sedimento Son accesorios diseñados para tratar de evitar la entrada de sólidos (sulfuros, sedimentos, arenas, material vegetal, etc.) al área de la bomba subsuperficial, ya que, la entrada de los mismos ocasionaría el probable calzamiento de las válvulas tanto de pie como viajera. En caso de que el calzamiento sea en la válvula de pie o estacionaria, no permitiría la retención del aceite en el interior de la camisa de la bomba subsuperficial, ocasionando una disminución en la eficiencia de la misma y como consecuencia una baja producción del pozo. Si el calzamiento es en la válvula viajera, no retendría la carga del aceite en el interior del émbolo, para efectuar su desplazamiento a la superficie, reduciéndose notablemente la eficiencia de la bomba y en caso extremo se podría llegar a que el pozo no aportara carga. Los filtros utilizados en el Activo de Producción Poza Rica con la finalidad de reducir esta anomalía son:

FILTROS PUM-GARD De una pulgada de diámetro provistos de 2 a 4 cartuchos de material filtrante, a estos cartuchos se les proporciona mantenimiento de limpieza, por lo cual quedan nuevamente en condiciones de filtrado para volverse a instalar (ver figs.26a, 26b).

71 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Conexión Superior

Mandril

Cartuchos

Anillo candado Caja conectora inferior

Fig.26a Filtros Pum-Gard 72 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Fig.26b Filtros Pum-Gard

73 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

EVALUACIÓN Instrucciones: Conteste brevemente las preguntas siguientes: 1.- ¿Qué es la varilla pulida? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2.- ¿Qué función tienen las varillas de succión? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 3.- ¿Qué es una Bomba Subsuperficial? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 4.- ¿Cuántos tipos de bombas existen? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 5.- ¿Qué tipo de bomba es la más usual en el Activo de Producción Poza Rica? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Instrucciones: En las afirmaciones siguientes escriba una (V) si es verdadera o una (F) si es falso. 1. Una bomba de inserción consta de: barril, émbolo con válvula viajera, válvula de pie y nariz de anclaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(

)

2. Un principio del funcionamiento de una bomba de inserción es: el número de emboladas depende de las condiciones de la varilla pulida . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(

)

3. Los diseños en el sistema artificial de Bombeo Mecánico que se utilizan son: uno con ancla y otro con empacador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (

)

75 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EQUIPO SUBSUPERFICIAL EN POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

4. El diseño con ancla mecánica consta de compresión y tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (

)

5. El diseño con empacador consta de varillas de succión y bomba subsuperficial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(

)

Instrucciones: Subraye la respuesta correcta. 1. Los accesorios adicionales de la bomba de inserción son: a) Válvula eliminadora de candado de gas y tubo barril. b) Tubo barril, separador de gas de fondo y filtro para arena y sedimento. c) Válvula eliminadora de candado de gas, tubo barril, separador de gas de fondo y filtros para arena y sedimento. 2. La válvula eliminadora de candados de gas es: a) Un accesorio que consta de un sello de precisión. b) Un accesorio instalado en el extremo superior de la subsuperficial, su finalidad es eliminar los candados de gas. c) Un accesorio que abre con el principio de la carrera ascendente.

bomba

3. El tubo barril es: a) Un accesorio para bombas de inserción, su finalidad es mantener a una profundidad específica a esta bomba e impedir el paso de sólidos. b) Es un tramo de tubería de 1 6 / 8 ” ∅. c) Es una tubería de 3 ½” ∅. 4. La función del separador de gas de fondo es: a) Reducir al máximo la entrada de gas a la bomba para mantener una eficiencia de separación alta (80%). b) Aminorar la velocidad del aceite hacia abajo. c) Producir el mínimo de caída de presión. 5. Los filtros para arena y sedimento están diseñados para: a) Evitar la entrada de sólidos al área de la bomba subsuperficial. b) No permitir la retención del aceite a la camisa de la subsuperficial. c) No retener la carga de aceite en el interior del émbolo.

76 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

bomba

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

4 TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

4.1 GEOMETRÍA DE LA UNIDAD DE BOMBEO MECÁNICO La geometría de todas las unidades de bombeo mecánico caen dentro de dos clases: 1. La clase I, que tiene el reductor de engranes colocado en la parte trasera con apoyo a la mitad del balancín y está representado por la unidad convencional. En la fig. 27a se aprecia el apoyo (F) cerca del centro, el esfuerzo del motor principal (E) aplicado en un extremo del balancín y la resistencia de la carga del pozo (R), está aplicada en el extremo opuesto del balancín. 2. La clase III, con el reductor de engranes colocado al frente, representada por las unidades Mark II y aerobalanceada. En la fig. 27b puede verse que para ambas unidades, el esfuerzo (E) y resistencia (R) se aplican en un mismo extremo del balancín con relación al apoyo (F), que se encuentra en el otro extremo. Las diferentes distribuciones de palancas y localización de los cojinetes en el balancín con relación a la flecha de la manivela, dan como resultado las distintas geometrías.

79 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

Esfuerzo

E

F R Resistencia Apoyo

Fig.27a U.B.M. Convencional

Esfuerzo

Apoyo Esfuerzo

F

E

F

Esfuerzo

E

Esfuerzo

R

Esfuerzo

U.B.M. Aerobalanceada

Fig. 27b

U.B.M. Mark II

80 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

R

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

4.2 EFECTOS DE LA GEOMETRÍA EN LAS UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO Existen tres factores que controlan el movimiento de la carrera descendente y la velocidad de bombeo: 1. Longitud de carrera. 2. Fuerzas que retardan la carrera descendente. 3. Geometría de la unidad. Cuando la unidad está elevando al fluido, hay varios factores importantes que deben reconocerse. Primeramente, el ciclo de bombeo se divide en dos partes: productivo y no productivo. La parte productiva ocurre durante la carrera ascendente cuando se eleva la columna del fluido y el no productivo, durante la carrera descendente que tiene como función principal, regresar a las varillas y al émbolo a su posición en el fondo. El regreso más rápido de las varillas en esta parte del ciclo no productivo hace que la carrera ascendente productiva se presente más pronto. La carrera ascendente es productiva por dos razones: 1. Es el tiempo durante el cual la columna de fluidos se eleva. 2. Es el tiempo durante el cual el fluido del pozo entra al barril de la bomba. La forma en que realmente trabaja la unidad es: durante la carrera ascendente eleva las varillas y el fluido, durante la carrera descendente, la fuerza de gravedad jala a las varillas hacia abajo en contra de las fuerzas de fricción y flotación. Esto es fácil de entender debido a que el cable colgador de acero trabaja únicamente a tensión y no son capaces de empujar las varillas hacia abajo. En la unidad de bombeo mecánico hay 4 características importantes de movimiento: 1. Aceleración máxima desde el fondo para elevar la carga total de varillas y fluido. 2. El tiempo que dura la carrera ascendente, mismo durante el que se llena el barril de la bomba. 3. Aceleración máxima al iniciar la carrera descendente. 4. Velocidad máxima en la carrera descendente. Debe tomarse como referencia que la velocidad angular de la manivela es constante. La velocidad angular constante de la manivela en la unidad convencional (clase I), hace que la inversión de movimiento de la varilla pulida en el fondo, se realice con aceleración relativamente alta y la inversión de movimiento en la parte superior, con aceleración relativamente baja. 81 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

En la unidades Mark II y aerobalanceadas (clase III), las características de aceleración son opuestas. Esta geometría hace que el sistema realice la inversión de movimiento en el fondo con baja aceleración y en la parte superior con un poco más de aceleración que en la unidad convencional.

4.3 UNIDAD DE BOMBEO MECÁNICO CONVENCIONAL En la U.B.M. convencional (ver fig. 28) su balanceo es a través de contrapesos y su rotación (vista del lado izquierdo de la unidad) es en contra de las manecillas del reloj, puede operar en sentido contrario pero no se debe, ya que la rotación de los dos lados da lubricación a los engranes del reductor.

4.4 UNIDAD DE BOMBEO MECÁNICO MARK II En la U.B.M. Mark II (ver fig. 29) su balanceo es a través de contrapesos y su rotación (vista del lado izquierdo de la unidad) es conforme a las manecillas del reloj, ya que su sistema de lubricación en el reductor es exclusivamente para esta rotación, NO PUEDE OPERAR EN ROTACIÓN CONTRARIA POR QUE DAÑARIA CONSIDERABLEMENTE EL REDUCTOR.

82 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

Cojinete del

Motor Principal Palanca del Freno

Cable del Freno

Guarda Bandas (Tolva)

Freno Manivela

Cojinete Central

Balancín

Fig. 28 Unidad de Bombeo Mecánico Convencional

Reductor de Engranes

Brazo Pitman (Bielas)

Compensador

Cojinete de compensador compensador

83

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

Patín

Contra Peso

Muñón

Varilla Pulida

Poste Sampson

Barra Portadora o elevador

Cable Colgador

Escalera

Cabeza de Caballo

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

Patín

Escalera

Poste Sampson

84

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

Guarda Bandas (Tolva)

Freno

Brazo Pitman (Bielas)

Soporte Angular

Balancín

Muñón

Cojinete

Fig. 29 Unidad de Bombeo Mecánico Mark II

Palanca del Freno

Motor Principal

Cable del Freno

Cojinete del Compensador

Protección Metálica

Contra Peso

Manivela

Reductor de Engranes

Elevador

Grampa

Cable Colgador

Compensador

Cabeza de Caballo

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

4.5 PARTES PRINCIPALES DE LAS UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO (U.B.M.) CONVENCIONAL Y MARK II PARTES PRINCIPALES: 1. MOTOR La función del motor principal es: proporcionar a la instalación energía mecánica, que es transmitida a la bomba y usada para elevar el fluido. El motor principal seleccionado para una unidad dada, debe por supuesto, tener suficiente potencia para elevar el fluido al ritmo deseado, desde el nivel de trabajo de fluido en el pozo. El motor principal puede ser una máquina de combustión interna o puede ser un motor eléctrico. La selección del tipo de motor principal depende: de los recursos locales del suministro y del costo de combustibles (diesel, gas natural o energía eléctrica), de la capacidad para mantenimiento y de la existencia del personal experimentado. Cualquier diseño para la instalación de bombeo mecánico, debe considerar el comportamiento de todos los elementos del sistema y las interacciones entre ellos. Sin embargo, aún existen aspectos de ingeniería de este sistema de producción artificial, que no han sido resueltos satisfactoriamente, por lo que es necesario comprender el proceso de bombeo, debido también a la tendencia de bombear pozos cada vez más profundos. En el Activo de Producción Poza Rica, inicialmente se utilizaron motores de combustión interna, usando el mismo gas del pozo como combustible; sin embargo, a los constantes paros que se presentaban por las lluvias, debido a lo vulnerable de su sistema de encendido, se empezaron a sustituir por motores eléctricos. Actualmente, el motor usado es eléctrico, trifásico, 440 volts, tipo jaula de ardilla de alto deslizamiento; la ventaja principal de los motores “jaula de ardilla” reside en su bajo costo de mantenimiento, el cual consiste básicamente en proporcionar lubricación periódicamente a las chumaceras del mismo. El motor de alto deslizamiento tiene la ventaja adicional de que es capaz de bajar su velocidad hasta en un 50%, aumentando al mismo tiempo su par motriz; esto hace que durante la carrera ascendente se levante la sarta más lentamente, disminuyendo los esfuerzos en: varillas, rodamientos (chumaceras) y caja de engranes, con lo que se aumenta la vida útil de los mismos.

85 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

2. TABLERO DE CONTROL Estos motores son trifásicos, alimentados a 440 volts y cuentan con tablero de control que proporciona las siguientes funciones: a) Función on-off para poner en operación y sacar manualmente de operación el motor. b) Protección contra bajo voltaje. c) Protección contra alto voltaje. d) Protección contra sobre cargas (alto amperaje). e) Protección contra sobrecalentamiento. Esta protección está señalizada por unos sensores térmicos (Termotectores), colocados dentro de devanado del motor. f) Retardo a voluntad del operador para el arranque del motor, después de colocar el switch en la posición “on”, o de que se vuelva a energizar la línea. g) Timer para controlar los periodos de operación y de descanso de la unidad, a fin de permitir a voluntad la recuperación del pozo. 3. JUEGO DE POLEA DEL MOTOR DE PEQUEÑO DIÁMETRO, BANDAS Y POLEA DE LA CAJA REDUCTORA DE GRAN DIÁMETRO. Este acoplamiento con bandas, transmite el par motriz a la caja de engranes, y al mismo tiempo reduce la velocidad angular (r.p.m.), la cual después es reducida aún más por la caja de engranes. 4. REDUCTOR DE ENGRANES Su función es: reducir la velocidad del motor principal a una velocidad de bombeo adecuada. Es necesario determinar exactamente la probable torsión máxima a la que estará sujeto el reductor de engranes, ya que el API usa la torsión máxima como base para el rango de las unidades de bombeo. La designación del API para una unidad es simplemente la torsión máxima permisible en el reductor de engranes en miles de libras-pulgadas. Por ejemplo, una unidad API tamaño 114 tiene un rango de torsión máxima de 114 000 lb-plg. El API tiene estandarizados 16 rangos de torsión máxima que varían desde 3.4 hasta 1824 miles de lb-plg. La polea del reductor de engranes, es el miembro que recibe la potencia del motor principal a través de bandas. La relación del diámetro de la polea del reductor de engranes al diámetro de la polea del motor, y la reducción de velocidad en el reductor de engranes, determinan la reducción total de velocidad del motor principal hasta la varilla pulida. Los tamaños disponibles de poleas de la unidad, el número y tipos de bandas que deben de usarse, pueden determinarse de la literatura del fabricante de unidades de bombeo. 86 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

La caja de engranes (Ver fig.30) a través de su polea, recibe el par motriz y en su salida, en la manivela, baja las r.p.m. a unos 10 u 11, lo cual da lugar al número de emboladas que da la unidad por minuto. Interiormente la caja de engranes cuenta con un tren de engranes, lubricado con aceite transmisión 140. El número de litros de aceite que contiene la caja, depende del tamaño de la unidad; a continuación anotamos estos volúmenes: UNIDAD TAMAÑO 320 456 640

NUMERO DE LITROS DE ACEITE 140 190 lts 200 lts 250 lts

A fin de que se produzca una lubricación adecuada de los engranes, es necesario que el sentido de giro sea el correcto. El sentido de giro correcto es el siguiente: − Que las manivelas bajen hacia el árbol al girar, en las unidades convencionales y aerobalanceadas. − Que las manivelas suban por el lado del árbol, en las unidades Mark II.

Fig.30 Caja de Engranes

87 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

5.-MANIVELA Acoplada en la salida de la caja de engranes (la entrada está en la polea), gira en un rango de 9 a 11 r.p.m.; y transmite este movimiento a través del muñón a los brazos “pitman” o bielas, convirtiéndolo en movimiento alternativo. 6.-BRAZOS PITMAN O BIELAS Convierte el movimiento de rotación de la manivela en movimiento alternativo, transmitiéndolo a la vigueta central a través del compensador y del cojinete, rodamiento o balero del compensador. 7.-COMPENSADOR O VIGUETA COMPENSADORA Recibe el movimiento alternativo de los brazos pitman, a través de dos flejes complementarios de la biela, y lo transmite a la vigueta central a través del cojinete compensador. 8.-COJINETE DEL COMPENSADOR Conecta el brazo pitman a la vigueta compensadora. 9.-VIGUETA CENTRAL O BALANCÍN Recibe el movimiento alternativo del compensador, a través del cojinete compensador y balanceándose en el cojinete central, hace que la “cabeza de caballo” o “cabeza de mula” en su otro extremo suba y baje. 10.-COJINETE CENTRAL Sirve de punto de pivoteo de la vigueta central. 11.-CABEZA DE CABALLO Sube y baja fija al extremo delantero de la vigueta central, y transmite este movimiento al cable colgador, el cual a su vez a través de su block colgador y la grampa de la varilla pulida, transmite este movimiento a la sarta de varillas y éstas a la bomba subsuperficial.

88 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

12.-CABLE COLGADOR Cable de acero trenzado de 1 1 / 4 ” ∅ x 40´, sirve de eslabón entre la cabeza de caballo y la varilla pulida, transmitiendo el movimiento alternativo a la sarta de varillas de succión. 13.-BLOQUE COLGADOR Conecta el cable colgador a la varilla pulida a través de la grampa y transmite el movimiento alternativo a esta última. El bloque colgador pende en sus extremos del cable colgador, en medio lleva una ranura en donde el personal operativo o de mantenimiento aloja a la varilla pulida. Para evitar que ésta se salga, se cuenta con un candado. El bloque colgador levanta la sarta en la carrera ascendente de la U.B.M., apoyándose en la grampa o grapa para varilla pulida. 14.-FRENO Se utiliza para inmovilizar la unidad, después de haber parado el motor, a fin de proporcionar mantenimiento a la misma. 15.-POSTE MAESTRO, SAMPSON POST O TRIPIE Sirve de soporte del balancín por medio del cojinete central, soporta todo el peso de la sarta de varillas, en la parte inferior, se apoya por medio de tornillería en el patín de la unidad. 16.-PATÍN Construido con viguetas “Ι” sirve de apoyo al poste maestro, reductor, motor, tolva guardabandas; va anclado por medio de tornillos y viguetas a la base de concreto de la unidad. 17.-TORNILLOS DE ANCLAJE Y VIGUETAS DE ANCLAJE Los tornillos van enroscados a los anclajes cimentados en el concreto de la base de la unidad; estos tornillos usan viguetas sujetas por ellos para fijar o anclar el patín a la base de concreto. 18.-BASE DE CONCRETO El plano de esta base lo proporciona el fabricante y tiene cimentados los coples ancla en donde entran los tornillos de anclaje. Cada tamaño, marca y tipo de la unidad tiene su base de concreto específica, indicándose en un plano elaborado por el fabricante, las dimensiones de la misma y la distribución de los anclajes. 89 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

19.- TOLVA GUARDABANDAS El guardabandas está construido de lámina con refuerzos “ángulo”, sirve para proteger la vida humana ya que evita que alguien sea atrapado por las bandas, al mismo tiempo evita que el agua de lluvia moje a las poleas y bandas; lo que provocaría deslizamiento entre ellas y como consecuencia calentamiento y rotura de estas últimas.

4.6 UNIDAD DE BOMBEO MECÁNICO AEROBALANCEADA En la U.B.M. aerobalanceada (ver fig. 31), su balanceo es a través de aire suministrado por un motocompresor hacia un cilindro amortiguador. El motocompresor se calibra a un paro y a un arranque automático, dependiendo del peso de la sarta de varillas para que el motor principal opere sin esfuerzos. Su rotación y el sistema de lubricación del reductor es igual al de la unidad convencional. Las partes principales de la unidad aerobalanceada son iguales a la de las unidades Mark II y Convencional.

90 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

91

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

Cable del Freno

Patín de la Unidad

Freno

Reductor

Manivela

Cabeza de Caballo

Asiento del Pistón

Muñón

Vástago del Cilindro

Elevador

Cable Colgador

Cilindro de Aire

Cojinete Tanque Aire

Compensador

Balancín

Fig. 31 Unidad de Bombeo Mecánico Aerobalanceada

Motocompresor

Palanca del Freno

Motor Principal

Guarda Bandas (Tolva)

Poste Maestro

Refuerzo del Poste Maestro

Escalera

Brazo Pitman (Bielas)

Cojinete del Poste Maestro

Cojinete del compensador

Grampa

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

4.7 PARTES EXCLUSIVAS DE LAS UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO AEROBALANCEADAS

1. UN MOTOCOMPRESOR ELÉCTRICO El motocompresor consta de un motor eléctrico de 5 H.P., 440 volts, trifásico, el cual está acoplado por medio de poleas y bandas a un compresor alternativo de dos pasos, enfriado por aire. Las bandas y poleas van cubiertas por un guardabanda de lámina, el conjunto va montado sobre un patín que a su vez queda atornillado al patín de la unidad en forma transversal, a un lado del poste maestro y del lado del tambor del freno. En la parte inferior del patín del compresor se tiene un cilindro acumulador de aire, al cual descarga el compresor, y a éste va acoplado en su parte inferior una válvula de compuerta de 3 / 8 ”∅, 300 lbs/pg² de bronce, la cual sirve de purga de condensados del aire comprimido. En condiciones normales, el personal operativo o el de mantenimiento debe purgar condensados diariamente. En la descarga del compresor, se tiene una válvula de seguridad calibrada a 300 lbs/pg². Del cilindro acumulador parte una manguera aeroquip de alta presión de 3 / 8 ” ∅, la cual descarga a una línea de 2” ∅ que conduce el aire a la parte delantera de la unidad, en donde está el cilindro de contra balanceo o amortiguador; al cual se conecta con una manguera aeroquip de alta presión de 3 / 8 ” ∅, un check del mismo diámetro 300 lbs/pg² y una válvula de compuerta del mismo diámetro y libraje. El control de paro y arranque de motocompresor, se logra con un interruptor de presión de fuelles, que toma la señal del cilindro acumulador. Este interruptor puede calibrarse a fin de que el motor pare y arranque; para lo cual se cuenta con dos tornillos, uno para dar la presión de paro de motor, cuando la presión va subiendo; el otro para ajustar la presión de paro cuando la presión va disminuyendo. A la diferencia entre la presión de paro y la de arranque se le llama “amplitud”, o sea, que el segundo tornillo es el de amplitud.

92 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

4.8 UNIDAD DE BOMBEO HIDRONEUMÁTICA (TIEBEN) La Unidad Tieben (ver fig. 32, 32a, 32b) se compone de dos sistemas Básicos: Sistema Hidráulico.- Consta de un Cilindro Hidráulico de efecto doble (1); una válvula de control direccional de cuatro vías (2) y una Bomba maestra de engranes (3). Este sistema proporciona el movimiento necesario, ascendente y descendente, para el funcionamiento de la Bomba subsuperficial (ver fig. 32). Sistema de Balanceo Hidroneumático.- Consta de un cilindro hidráulico de efecto simple (4); un paquete de tanques de nitrógeno (6); un cilindro hidroneumático de efecto doble 5 (acumulador), y una bomba auxiliar de engranajes (7) ver fig. 32. Este balanceo funciona en base a dos magnitudes, una constante y otra variable: La Constante.- Es la cantidad de fluido hidráulico necesario para ocupar la mitad de los dos cilindros, por debajo de cada émbolo y el tubo que los comunica: 5 galones en unidades de 60” de Carrera, 10 galones en unidades de 120” y 15 galones en las de 180”. La variable.- Es la cantidad de nitrógeno que se aplica a los tanques y a la parte superior del acumulador, la cual será proporcional al peso de la sarta de varillas de succión, junto con la columna de crudo. Este sistema equivale a los contrapesos de las unidades convencionales y Mark II, y al cilindro neumático de las unidades aerobalanceadas. Una vez que la presión del nitrógeno sobre la parte superior del émbolo del acumulador equivale al peso de la sarta, el sistema hidráulico descrito al principio, se encarga de romper este equilibrio en uno y otro sentido alternativamente.

93 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

4.9 PARTES PRINCIPALES DE LA UNIDAD DE BOMBEO MECÁNICO HIDRONEUMÁTICA TIEBEN 1. Cilindro Hidráulico de efecto doble. 2. Válvula de Control Direccional de cuatro vías. 3. Bomba Maestra de Engranajes. 4. Cilindro Hidráulico de efecto simple. 5. Cilindro Hidroneumático de efecto doble (Acumulador). 6. Tanques de Nitrógeno. 7. Bomba Auxiliar de Engranajes. 8. Tanque de Fluido Hidráulico. 9. Manifold. 10. Acumulador Chico (Contiene el volumen y presión de fluido hidráulico necesarios para el funcionamiento de la válvula de control direccional). 11. Switchs Magnéticos de proximidad (sensores para el control de la válvula piloto). 12. Imán (Hace funcionar a los sensores). 13. Tarjeta Electrónica (controla los impulsos eléctricos que hacen funcionar los sensores y la válvula piloto). 14. Válvula Piloto (controla el flujo Hidráulico que se encuentra en el acumulador chico, el cual permite que la válvula de control direccional haga su función. 15. Presostato mantiene la presión del sistema de balanceo con ayuda de la bomba auxiliar). NOTA: Este tipo de unidad está bajo un contrato de arrendamiento por la compañía OIL PATCH.

94 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

Fig.32a Unidad de Bombeo Mecánico Hidroneumática (Tieben)

95 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

Fig.32b

Unidad de Bombeo Mecánico Hidroneumática (Tieben) 96 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

Del puerto “B”

Para abajo

Del puerto “A”

97

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

Fig.32c Unidad de Bombeo Hidroneumática (Tieben)

Del puerto “A”

Válvula de disparo de retorno

Filtro

Bomba de la presión de ascenso

Entrada de la válvula de disparo

la temperatura

Termómetro para la temperatura Termometro la temperatura Termómetropara para

Medidor del nivel de aceite

Tanque de aceite

Tanques de nitrógeno

Bomba hidráulica Tablero eléctrico Válvula de control Del puerto “B”

Acumulador pequeño

Motor eléctrico

Manguera de venteo

Del acumulador

Para arriba

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

4.10

CLASIFICACIÓN API DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO EN EL ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA

MARCA

MODELO

CARRERA

LUFKIN A-456D-305-144 144, 120, 100 LUFKIN A-640D-305-144 144, 120, 100 LUFKIN A-456D-120-36 A 120, 100, 86 LUFKIN A-456D-144-342 P 144, 120, 100 LUFKIN A-456D-365-120 120, 100 ½, 86 LUFKIN A-640D-427-144 144, 120, 100 LUFKIN C-640D-305-144 144, 124, 106, 88 LUFKIN C-912D-365-168 168, 145, 124 LUFKIN M-114D-143-86 86, 74, 62 LUFKIN M-160D-173-86 86, 72.4, 58.6 LUFKIN M-456D-305-144 144, 128, 112 LUFKIN M-640D-305-144 144, 128, 112 LUFKIN M-640D-305-168 168, 149, 130 AMERICAN D-456F-342-144 AMERICAN D-456G-305-144 144, 123, 103 ¼ AMERICAN D-640G-305-144 144, 123, 103 ¼ NATIONAL 80D 54, 48, 42 NATIONAL 144D 64, 54, 48 CONVENCIONAL C-912D-305-168 168, 145, 124 CONVENCIONAL C-912D-427-144 144, 124, 106

98 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPO Aerobalanceada Aerobalanceada Aerobalanceada Aerobalanceada Aerobalanceada Aerobalanceada Convencional Convencional Mark II Mark II Mark II Mark II Mark II Convencional Convencional Convencional Convencional Convencional Convencional Convencional

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

4.11 NOMENCLATURA DE LAS UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO CONVENCIONAL, MARK II Y AEROBALANCEADA NOMENCLATURA DE LAS U.B.M. Ejemplo.-

TIPO DE UNIDAD DE BOMBEO MECÁNICO

C -228D - 246 - 86

A

- Balanceada por aire.

B

- Balanceada en la vigueta.

B-P

- Balanceada en la vigueta usando pernos.

C

- Unidad convencional.

C-T

- Unidad convencional.

C-P

- Unidad convencional (montada en pernos).

C-M

- Unidad convencional móvil (portátil).

M

- Unidad Mark II.

L-P

- Unidad de pequeño perfil.

R-M

- Unidad Mark II reversible.

228

- Par máximo en miles de libras-pie.

D

- Reductor de doble tren de engranes.

246

- Carga máxima en la varilla pulida en miles de libras.

86

- Longitud de la carrera en plg.

99 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

EVALUACIÓN Instrucciones: A continuación hay una serie de afirmaciones, en el paréntesis de la izquierda escriba (V) si es verdadero o (F) si es falso. (

) La geometría de las unidades de Bombeo Mecánico se divide en cuatro clases.

(

) La clase I de la geometría de las unidades está representada por la unidad convencional.

( ( (

) La clase III representa a las unidades Mark II y aerobalanceada. ) La unidad Mark II tiene su apoyo, esfuerzo y resistencia en los dos extremos del balancín. ) El ciclo de bombeo se divide en productivo y no productivo.

Instrucciones: Complete las siguientes párrafos. 1. En el Activo de Producción Poza Rica existen _____ tipos de unidades de Bombeo Mecánico: _______________ y _______________. 2. La función del motor principal de la unidad de Bombeo Mecánico convencional y Mark II es _______________ a la instalación _______________ _______________ que es transmitida a la _______________ y pueda ser usada para elevar el _______________. 3. El ______________ disminuye la velocidad del motor principal. 4. La polea del reductor de engranes recibe la _______________ del motor principal a través de _______________. 5. El motocompresor es una unidad aerobalanceada se _______________ a un ______________ y a un ______________.

101 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

TIPOS DE UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

6. La diferencia entre una unidad convencional, _______________ ______________ y unidad hidroneumática son las ______________. 7. En las unidades de Bombeo Mecánico la rotación es esencial porque ____________________________________________________________________ _________________________________________________. 8. El Balanceo de las Unidades Mark II y convencional es _______________ de las aerobalanceada _________________ y la Unidad Hidroneumática ___________________ y _________________.

102 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

5 OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

5.1 RECOMENDACIONES DE SEGURIDAD Las siguientes recomendaciones de seguridad serán de observancia obligatoria para todo el personal de P.E.P. y prestadores de servicio. Del conocimiento y cumplimiento de estas disposiciones dependerá gran parte del abatimiento de los índices de accidentalidad en el Activo de Producción Poza Rica. DISPOSICIONES GENERALES: Será responsabilidad de jefes de departamento, mayordomos, cabos, y en general todos los que manejen personal, de vigilar y hacer cumplir las disposiciones que aquí se marcan. 1. Es responsabilidad de toda persona que ordene y dirija un trabajo, comprobar que todos los trabajadores tengan un claro entendimiento de las prácticas de seguridad que deben de respetar y de los riesgos a que estarán expuestos. 2. Es obligación de toda persona que ordene y dirija un trabajo, empleo apropiado y limitaciones del equipo de protección personal. 3. Cuando se tenga alguna duda con respecto a las instrucciones de seguridad, el trabajador está obligado a solicitar información a su jefe inmediato y éste a proporcionar la información requerida hasta eliminar la duda correspondiente. 4. Será obligación de todo trabajador acatar las órdenes, indicaciones e instrucciones que se dicten para evitar los accidentes y solicitar los equipos de seguridad requeridos para el buen desarrollo de las actividades. 5. La negativa de un trabajador de utilizar el equipo de protección personal, a seguir los procedimientos de trabajo, es motivo suficiente para que le sea negada la autorización para realizarlo y se le apliquen las medidas administrativas correspondientes. 6. En caso de presentarse un evento no deseado, todo el personal que se encuentre en la instalación o próximo a ella, está obligado a prestar sus servicios por el tiempo que fuere necesario, poniéndose desde luego a la disposición de su jefe inmediato o de quien esté coordinando las acciones. 7. Todo el personal está obligado a colaborar en el análisis técnico de accidentes cuando se le requiera, esto para prevenir la ocurrencia de accidentes similares. 105 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

5.1.1 Medidas Preventivas para Personal de Mantenimiento a) En donde se requiera el empleo de bancos, se debe tener precaución de que las herramientas y los objetos, estén bien colocados y asegurados para evitar que caigan y puedan causar lesiones (Art. 8 cap. XX). b) Se deberá proporcionar protección respiratoria a aquellos trabajadores que se encuentran expuestos a polvos, humos o ambiente tóxicos. c) En todos aquellos trabajos en donde sea necesario conectar, reparar y/o reponer conexiones roscadas, el operario deberá poner atención que ésta sea de la misma cédula, material adecuado, que las cuerdas estén en buenas condiciones y que se les dé el debido apriete, el supervisor tiene la responsabilidad de verificarlo. d) Antes de desconectar cualquier tubería o equipo, el operario debe cerciorarse que el sistema, tubería o equipo se encuentra depresionado y purgado. e) Durante el mantenimiento y/o reparación del equipo, deben emplearse los materiales especificados y no hacerse modificación sin la autorización correspondiente; el encargado del trabajo, debe vigilar el estricto cumplimiento de esta disposición. f) Las llaves, manerales, desarmadores y en general cualquier herramienta debe ser usada del modo para el cual fueron diseñadas, ni golpear aquellas que no son de impacto. g) Se deberá de contar con recipientes y/o contenedores para los residuos de los solventes de limpieza utilizados. h) Será responsabilidad del departamento de mantenimiento, el cumplimiento del programa de calibración y mantenimiento de las válvulas de seguridad, el cual deberá cumplir lo marcado en la norma de Pemex No. 09.0.03. i) Debe evitarse el uso de equipo, máquinas o herramienta que no reúna las condiciones, de acuerdo a la clasificación del área de riesgo NFPA-30, y la ejecución de un trabajo sin el permiso necesario. j) No se aceptarán las improvisaciones en las actividades de operación y mantenimiento, salvo en casos plenamente justificados a juicio del jefe inmediato y serán vigiladas estrechamente a fin de evitar un riesgo.

106 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

k) Todo trabajador debe ejecutar sus labores de acuerdo con los reglamentos y procedimientos de su centro de trabajo, de modo que no se exponga al riesgo y exponga a los demás y está obligado a acatar las instrucciones de seguridad que se le hagan al respecto (Art. 6, Cap. II). l) Cuando se esté expuesto a sustancias tóxicas, debe cerciorarse del buen funcionamiento del equipo de protección respiratoria. m) Antes de iniciar cualquier trabajo, el personal debe cerciorarse del estado que guarda la herramienta o maquinaria que vaya a utilizar. n) En caso de derrames o fugas de productos tóxicos, corrosivos, inflamables o explosivos, el personal debe de inmediato tomar las medidas correctivas necesarias para controlar y recuperar o eliminar los productos, usando para ello el equipo de protección adecuado. o) Para limpieza de herramientas, equipo y en general, no se deberá usar como solventes gasolina o productos inflamables (Art. 44, Cap. II). Para limpieza de equipos, herramientas y aseo corporal, deben utilizarse productos biodegradables. NOTA: Ver tabla No. 1 del anexo “propiedades y riesgos de los productos químicos de limpieza.

107 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

5.2 LISTA DE HERRAMIENTAS QUE SE UTILIZAN PARA LA OPERACIÓN DE UN POZO CON UNIDAD DE BOMBEO MECÁNICO 1. Apertura y cierre de válvulas en el árbol y conexiones superficiales: a) b) c) d) e)

Llave Llave Llave Llave Llave

stillson stillson stillson stillson stillson

8” 12” 14” 18” 24”

2. Engrampamiento y movimientos con la varilla pulida de 1 ½” ø: a) Una grampa para varilla pulida de 1 ½” ø, si es de la marca Jhonson Fagg de uno o dos tornillos, se requiere una llave estría de cola o de golpe de 1 5 / 8 ”. Si es una grampa de 3 tornillos, se utilizará una llave estría de cola o de golpe de 1 1 / 8 ”. b) Un marro de 10 a 12 lbs. c) Un ayudante (Tubo de fierro de diversos diámetros y longitudes). Las herramientas de mano tales como llaves españolas, de estrías, inglesas, etc., deben ajustarse bien a las dimensiones adecuadas del objeto a que se apliquen para evitar accidentes. No deben acondicionarse estas herramientas con el objeto que aumente el brazo de palanca (Cap. II Art. 51). 3. Cambio de hules en estoperos preventor Ratigan 176 y Hércules. a) b) c) d)

Llave perica 18” Llave mixta de 15 / 16 ” Dos desarmadores planos de 12” o 14” Un metro de cable de manila de 1 / 8 ” (Para sujetar tapas del estopero)

4. Instalación de una brida de 2”ø en válvula de la TR, para efectuar una circulación inversa o sacar registros de nivel (ecómetro): a) Dos llaves de 1 7 / 16 ” de golpe. b) Un marro de 10 a 12 lbs.

108 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

c) Una brida de 2”ø de anillo R24 y rosca estándar de 2”ø en el otro extremo de 3000 lbs. 5. Toma de presiones (ver anexo manómetros): a) Manómetro de 0 a 42 kg/cm 2 calibrado y certificado. b) Manómetro de 0 a 70 kg/cm 2 calibrado y certificado.

5.3 INDUCCIÓN DE UN POZO DESPUÉS DE SU INTERVENCIÓN a) Procedimiento para Inducción de un Pozo con Unidad de Bombeo Mecánico 1. El personal de T.R.P., debe entregar el pozo con bomba debidamente probada a 30 Kg/cm 2 y en seno de diesel o agua. 2. El personal de T.R.P., debe dejar recuperado el peso de la sarta de varillas y con un espaciamiento en la bomba de 5” a 10”. 3. El personal de T.R.P., debe entregar el área limpia y despejada del pozo. 4. La sección de mantenimiento cuadrillas, debe dejar conectado el pozo con sus conexiones definitivas a la batería, debidamente probadas y cerciorarse de que los checks estén bien colocados (que no estén al revés). 5. La sección de mantenimiento (BIMBAS), debe instalar una U.B.M. en condiciones óptimas de operación, de acuerdo al diseño. 6. Se debe revisar el estado mecánico del pozo. 7. Verificar que en la batería de separación donde llega el pozo, esté abierta la válvula de producción general. 8. Verificar que la T.R. del lado libre del pozo esté cerrada, al igual que la válvula ½”∅ de las conexiones superficiales. 9. Abrir válvula de flote, T.P. y T.R. lado by-pass. 10. Verificar que estén abiertos los RAMS del preventor y del estopero preventor (si están cerrados, abrirlos) utilizando una llave perica #12. 109 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

El árbol de válvulas de los pozos debe tener completos y apretados todos sus tornillos, espárragos o tuercas y colocados los volantes de las válvulas (Cap. VI Artículo 1). Observación: En los puntos 7, 8 y 9 utilizar una llave stillson #18 en caso de ser necesario.

b) Inducción del Pozo 1. Colocar U.B.M. en punto muerto inferior (asegurar con freno manual el paro de la unidad), verificando previamente que no esté ningún personal cerca de los contrapesos de la unidad de bombeo mecánico. * Cuando se pare el motor en el tablero, asegurarse que la perilla quede en “off” y no hacia el lado del automático, ya que si quedó en esta posición, el motor en determinado tiempo entra automáticamente y esto podría ocasionar un accidente (ver fig. 33).

Fig.33 Colocación

110 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

2. Colocar grampa a la altura del elevador (darle el apriete adecuado y asegurar nuevamente la U.B.M. con el freno), utilizando una grampa de 2 tornillos para varilla pulida de 1 ½” y una llave de 1 5 / 8 ” estriada de cola o de golpe (ver fig. 34).

Fig.34 Colocación de Grampa 3. Hacer que la U.B.M. cargue la sarta (si no da soltando el freno, auxiliarse con el motor a modo que levante la grampa que dejó T.R.P. de 5 a 10” del estopero preventor) ver fig. 35.

Fig.35 De 5” a 10”del Estopero 111 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

4. Aflojar y retirar grampa que dejó T.R.P. utilizando una llave de 1 5 / 8 ” estriada de cola o de golpe (ver fig. 36).

Fig.36 Retirando la Grampa

5. Operar la U.B.M. y probar con 2 ó 3 emboladas para verificar que no haya golpe ascendente o descendente. 6. Si todos los puntos anteriores están correctos y sin anomalías, mantenimiento dará el balanceo adecuado a la U.B.M. 7. Balanceada y operando en condiciones normales la U.B.M., se procederá a efectuar prueba de producción con el siguiente procedimiento: Observaciones: ♦ Si se utiliza una grampa de 3 tornillos, afloje y apriete por medio de una llave de 1 1 / 8 ”, estriada de cola; de golpe o española y un marro de 10 a 12 lbs. Se debe dar siempre uso adecuado a la herramienta según el trabajo que se desarrolle; por ejemplo, no debe usarse una llave como martillo, o un desarmador como cincel (Cap. II, Art. 52).

112 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

− En estos movimientos con la unidad, siempre se debe verificar que no esté cerca de los contrapesos algún personal. A) Colocar manómetro para flujo (con rango de 0 a 70 Kg/cm 2 , calibrado y certificado debidamente) en válvula de ½”ø de la T.P. (abrir válvula) utilizando una llave perica #12. B) Cerrar T.P. o válvula de flote, de acuerdo a la posición de la válvula de ½” de flujo, utilizando una llave stillson 18” si es necesario. El árbol de válvulas de los pozos debe tener completos y apretados todos sus tornillos, espárragos o tuercas y colocados los volantes de las válvulas (capítulo VI artículo 1). C) Parar la U.B.M. al represionar a 30 Kg/cm 2 verificando previamente en cuantas emboladas subió a dicha presión. D) Observar durante 30 minutos si no hay pérdida de presión, prueba O.K. OBSERVACIÓN: − En caso de no represionarse en 20 minutos, reportar a la jefatura de una posible falla en la bomba y esperar instrucciones. Una vez terminados los puntos anteriores, se debe informar a su jefatura inmediata los siguientes datos: 1. Prueba de producción. A) Si fue positiva o negativa por pérdida de presión y en qué tiempo. B) A qué presión levantó. C) En cuántas emboladas. 2. Tipo de unidad. 3. Emboladas por minuto de la U.B.M. 4. Carrera de la U.B.M. 5. Hora en que queda operando la U.B.M. 6. Hora en que empieza a medirse el pozo en batería de separación.

113 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

7. Muestra del pozo, llevándola al laboratorio de producción antes y después que haya desalojado el fluido de control. OBSERVACIONES: − El personal de la sección de cuadrillas, no debe retirarse hasta que se efectúe prueba de producción (por posibles fugas en conexiones superficiales). − El personal de la sección de mantenimiento bimbas (U.B.M) se retirará hasta que halla efectuado el balanceo adecuado, cercando con protecciones metálicas la U.B.M. y verificando que quede operando en condiciones normales. − En caso de que el diseño programe una unidad TIEBEN por compañía, ésta debe entregarla instalada, balanceada y operando en condiciones normales, dejando las pruebas de producción a cargo del personal operativo quien es el que la recibe. − Es necesario llevar un seguimiento de efectividad de la bomba, a través de unos registros de nivel (ecómetro) hasta que el pozo esté aportando su producción, aceite de formación y estacionado en su nivel dinámico. Posteriormente entrará al programa de mantenimiento predictivo, que consiste en sacarle un registro ecómetro y dinamómetro por semana. Para retirar el manómetro con el cual se efectúo la prueba de producción, cerrar la válvula de ½”∅ previamente e ir aflojando el manómetro poco a poco, hasta que la presión entrampada caiga a cero, se retirará totalmente. Antes de desconectar o reparar las líneas de descarga de los pozos, deben purgarse totalmente para eliminar la presión interna, por lo que deberán contar con una purga (Cap. VI Art. 3). Comentario: El operario deberá colocarse a un costado de la descarga de fluidos y evitar derrames.

114 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

c) Anomalías Superficiales, Subsuperficiales y su Corrección Durante la Inducción. 1. Fugas en conexiones superficiales al represionar en prueba de producción, para su corrección se deberá seccionar y depresionar, capturando los líquidos en un recipiente para evitar contaminación. Este trabajo lo efectuará mantenimiento cuadrillas (ver fig. 37).

Fig.37 Depresionando Conexiones Superficiales 2. Golpe descendente en la bomba por poco espaciamiento o elongación de las varillas por demasiadas emboladas, corrigiéndose de la siguiente manera por el personal operativo: a) Colocar U.B.M. a 15” antes de llegar a su (asegurando la U.B.M. con el freno) ver fig. 38.

punto

Fig.38 15” Antes del Punto Muerto Inferior 115 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

muerto

inferior

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

b) Apretar tornillos cargadores, en caso de un estopero preventor hércules, mediante una llave mixta de 15 / 16 ” (ver fig.39).

Fig.39 Apriete de Tornillos Cargadores c) Colocar grampa de trabajo en varilla pulida a nivel del estopero preventor (con el apriete adecuado), mediante una llave de 1 5 / 8 ” ó 1 1 / 8 ” según el tipo de grampa de 2 ó 3 tornillos (ver fig.40).

Fig.40 Colocación de Grampa 116 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

d) Colocar U.B.M. en su punto muerto inferior (asegurando con el freno y mordaza). e) Verificar qué grampa de trabajo está cargando la sarta de varillas y el cable colgador suelto (ver fig. 41).

Fig.41 U.B.M en Punto Muerto Inferior f) Aflojar grampa fija, bajarla 6” y apretar adecuadamente (ver fig. 42).

Fig.42 Ajuste de Grampa 117 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

g) Hacer que la U.B.M. cargue la sarta (si no da soltando el freno, auxiliarse con el motor a modo de que levante la grampa de trabajo unas 5” para poder retirarla, asegurando nuevamente con el freno y la mordaza) ver fig. 43.

Fig.43 Retirando la Grampa h) Probar y en caso de continuar golpe descendente repetir el mismo procedimiento exclusivamente en 3 ocasiones con la misma medida. Observación: − En esta operación de subir la sarta de varillas, se está limitado por la elongación de las mismas al recuperar el peso, y más cuando en carreras máximas de 168” y 144” si el ajuste quedó a nivel de la T de 3”↓, por esto es necesario saber con qué medida se recuperó el peso de la sarta (dialogar con el jefe de guardia de T.R.P. para este dato). − Cuando se utiliza grampa de 2 tornillos, se aprieta o se afloja mediante una llave de 1 5 / 8 ” estriada de cola o de golpe y si usa una de 3 tornillos se efectúa mediante una llave de 1 1 / 8 ” estriada de cola española o de golpe. 3. Golpe ascendente, rara vez se presenta y cuando esto sucede, es por mal ajuste o una bomba de dimensiones cortas con una U.B.M. con carreras no adecuadas para ese tipo de bomba. En caso de presentarse por mal ajuste se procederá de la siguiente manera: 118 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

a) Se seguirán los puntos del a) al e) del procedimiento de golpe descendente. b) Aflojar grampa fija y subirla hasta que falten 3” para llegar al cople de la varilla pulida (con apriete adecuado) ver fig. 44.

Fig.44 Colocación de la Grampa 3” Antes del Cople c) Probar y en caso de continuar con golpe ascendente, colocar madrina hasta bajar cople de varilla pulida a nivel del estopero preventor (ver fig.45).

Fig.45 Cople de Varilla Pulida a Nivel del Estopero d) Si el golpe persiste, habrá que efectuar nuevo ajuste auxiliado con la grúa ya que el pozo está controlado, este trabajo deberá efectuarlo el encargado de producción o el jefe de guardia de T.R.P. 119 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

4. En caso de que la sarta de varillas la haya dejado el personal de T.R.P. al nivel del estopero preventor, para poder sacar la subestructura del equipo de T.R.P. se procederá de la siguiente manera. a) Preguntar al Jefe de Guardia, donde dejó el ajuste y con cuánto recuperó el peso de la sarta de varillas (esto puede ser en pulgadas o metros). b) Aprovechando la grúa que instalará la U.B.M. en su base se procederá a levantar la sarta de varillas, usando una madrina rústica de 1” y un elevador de pulgada, empezando a medir la distancia que dio el jefe de guardia, más 10” de espaciamiento desde la parte inferior del cople de la varilla pulida hasta donde dejó el ajuste, ahí se coloca grampa de trabajo a nivel del estopero preventor. c) En el caso de no haber grúa, el movimiento se efectuará con la U.B.M. y con una madrina de varilla pulida de 1 ½”ø efectuando el mismo movimiento para eliminar un golpe descendente, pero en este caso tendrá que subir la varilla pulida la distancia que indicó el jefe de guardia, más 10” de espaciamiento de la bomba. OBSERVACIÓN: − En el movimiento con la U.B.M. se debe subir la sarta de varillas paulatinamente, para que se pueda trabajar a una altura adecuada y facilitar el trabajo del personal. − En este movimiento también se utilizan las grampas de 2 ó 3 tornillos y las llaves de 1 5 / 8 ” estriada de cola o de golpe y una llave de 1 1 / 8 ” estriada, de golpe o española y un marro de 10 a 12 lbs. − Todos estos movimientos de eliminar golpes ascendentes o descendentes tendrán que efectuarlos el ayudante “B” o el encargado de producción. − Reglamento de Seguridad e Higiene de Pemex Capítulo VI Art. 40, todo personal que ejecute labores de altura fuera de pasillos o plataformas, debe usar cinturón de seguridad con su respectivo cable de vida.

d) Prevención de Operación de una U.B.M. Antes de operar una U.B.M. que haya estado inoperante en un pozo por espera de alguna circulación y/o recuperación de nivel, se tendrá que verificar que esté bien lo siguiente: 120 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

1. Verificar que esté conectado el motor eléctrico antes subir el switch general. Todos los aparatos y motores eléctricos, deben estar conectados eléctricamente a tierra (Cap. VI Art. 41). 2. Verificar que el motocompresor esté conectado eléctricamente, funcionando en su paro y arranque según su calibración, sus válvulas de suministro de aire al cilindro amortiguador abiertas y dicho cilindro con nivel de aceite de acuerdo a su carrera y el aire suficiente para operar U.B.M. (en caso de una U.B.M. aerobalanceada). 3. Nivel de aceite en el reductor. 4. Chicote del freno desconectado. 5. La muela (palanca de paro positivo) esté fuera. 6. El cable colgador que esté en buen estado, no debe presentar quebraduras, torones o hilos rotos (deshilachado). 7. El elevador con su seguro bien acomodado. 8. Bandas completas y colocada la tolva (cubre bandas). 9. Anclaje de la U.B.M. completo y debidamente apretado. 10. Anclaje del motor completo y debidamente apretado. 11. Tuercas de los muñones debidamente apretadas y con su respectiva chaveta. 12. U.B.M. balanceada. 13. Rotación de la U.B.M. en contra de las manecillas del reloj en la unidad convencional y aerobalanceadas (pueden operar en sentido contrario pero no se debe). En la MARK II la rotación es conforme a las manecillas del reloj (ésta no puede operar en sentido contrario) vistas desde el lado izquierdo de las U.B.M. 14. U.B.M. debidamente cercada con protección metálica.

121 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

OBSERVACIONES − En caso de encontrarse alguna anomalía reportarla a la sección de mantenimiento bimbas (U.B.M.) y operar hasta que quede en condiciones normales.

5.4 REVISIÓN DE UN POZO CON U.B.M. OPERANDO NORMAL a) Procedimiento (check list) de operación de un pozo con U.B.M operando en condiciones normales 1. Al llegar al pozo, verificar que no exista fuga por el estopero preventor. 2. Observar detalladamente la U.B.M. 3. Que no se escuche algún ruido extraño; en caso de detectarlo, verificar de donde proviene (muñones, cojinetes, balero del motor, tolva, bandas, poleas, anclajes, etc.). 4. Una vez identificado el origen, reportar inmediatamente a mantenimiento y aplicar criterio si puede operar o no. 5. Los puntos siguientes tiene que verificarlos detenidamente: a) Verificar cable colgador no presente quebraduras, torones o hilos (deshilachando) porque al romperse el cable repercutiría en una rotura del estopero preventor y un posible desprendimiento de sarta de varillas. b) Verificar los muñones, que las tuercas tengan sus chavetas, que no estén flojos y que no tengan ruidos, al zafarse la tuerca del muñón se sale el mismo de la manivela, provocando una caída inminente de la U.B.M. dañándose varias piezas de la misma. c) Verificar anclajes de la U.B.M., al encontrarse flojos, tiende a desalinearse la misma, provocando desgaste en los hules del estopero preventor y por ende fugas en el mismo. d) Verificar anclaje de motor, al encontrarse flojo tiende a desalinearse él mismo, provocando que se quemen o se zafen las bandas. e) Verificar que esté bien alineada la cabeza de caballo, ya que ésta se corre hacia un lado cuando existe algún forzamiento de la sarta de varillas, si se deja así y no tiene la bandera o guía del cable colgador, éste podría zafarse. 122 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

6. Si es una U.B.M. aerobalanceada, verificar los siguientes puntos: a) Que el motocompresor suministre el aire necesario al cilindro amortiguador, accionando y parando su motor con la calibración adecuada a su balanceo, en caso de no suministrar aire al cilindroamortiguador, el motor principal se calentará y podría quemarse, en caso de no parar el motocompresor, éste podría quemarse. b) Que no esté dañado o a punto de safarse el seguro de la base del vástago del cilindro amortiguador, ya que esto podría dañar los anillos de dicho cilindro, provocando fugas en el mismo. 7. Ya revisada la U.B.M. y que no exista anomalía verificar la aportación y operación del pozo. a) Revisar que el pozo esté fluyendo. b) Revisar los checks de T.P. y T.R. que no estén calzados y que se encuentren funcionando correctamente. c) Colocar manómetro en T.P. con esto se verifica flujo de pozo y contrapresiones. d) Efectuar prueba de producción represionando de 20 a 30 kg/cm 2 repitiéndola hasta que no se escuche cabeza de gas. e) Si toda está bien, se muestrea el pozo y se va a la siguiente instalación. * Estos puntos deben verificarse diariamente en una revisión.

b) Anomalías Superficiales y Subsuperficiales y su Corrección Durante su Operación. 1. Fugas por estopero preventor; éstas pueden ser: a) b) c) d)

Por desgaste normal de los hules. Desgaste por no fluir pozo (calentamiento de la varilla pulida). Desgaste por estar mal alineada la U.B.M. Represionamiento en línea de descarga.

2. Cambio de hules del estopero preventor Ratigan 176. a) Dejar inoperante la U.B.M. b) Cerrar los RAMS del estopero preventor, por medio de una llave perica #12.

123 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Fig.46 Cierre de RAMS del Estopero - Preventor c) Ir aflojando parejo los tornillos de ajuste del estopero preventor, mediante una llave mixta de 15 / 16 ” o perica #12” (ver fig.47).

Fig.47 Aflojar Tornillos de Ajuste

124 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

d) En caso de fuga que no sea controlable con el mismo estopero preventor, efectuar los siguientes pasos: 1) Cerrar los RAMS del preventor mediante una llave perica #12” (ver fig.48).

Fig.48 Cierre de RAMS del Preventor 2) Depresionar a través de la válvula de media, el tramo del preventor al CHECK, en caso de no retener la presión el mismo, cerrar T.R. lado by-pass y válvula de flote y volver a purgar por la válvula de media pulgada y dejar abierta la misma capturando el líquido en un recipiente (ver fig. 49).

Fig.49 Depresionando Conexiones Superficiales 125 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

e) Aflojar tornillos de ajuste del estopero preventor, (son tres) mediante una llave mixta de 15 / 16 ” o perica #12” (ver fig. 50).

Fig.50 Aflojar Tornillos de Ajuste

f)

Levantar la tapa con todo y tornillos y amarrarla a la varilla pulida mediante un cable de manila de 1 / 4 ”∅ (ver fig. 51).

Fig.51 Levantando la Tapa del Estopero -Preventor

126 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

g) Sacar el hule de arriba, espaciador metálico y al último el hule de abajo, mediante de 2 desarmadores planos de 12” ó 14” de largo (ver figs. 52a, 52b, 52c).

Fig.52a Extracción del Hule

Fig.52b extracción del espaciador

Superior

metálico

Fig.52c Extracción del Hule Inferior

127 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

h) Reponer los hules usados (dos) y acomodarlos de la misma manera que se sacaron (ver fig. 53).

Fig.53 Reposición de Hules i)

Colocar tapa e ir apretando los tornillos (parejo) mediante una llave mixta de 15 / 16 ” o perica #12 (ver fig. 54a, 54b).

Fig.54a Colocación de Tapa

Fig.54b Ajuste de Tornillos 128

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

j)

Una vez cambiados y con debido ajuste los hules, se procede a regresar el movimiento que se efectuó (en caso de fuga darle el ajuste necesario hasta que deje de fugar). k) Revisado el movimiento de apertura de válvulas, cierre de purga en válvula de ½” y abiertos los Rams del estopero preventor y preventor al operar U.B.M, efectuar prueba de producción a 30 kg/cm 2 para verificar que no exista fuga a esa presión. l) Efectuar limpieza (ver fig. 55). El área del pozo y contrapozo debe de estar libre de desechos combustibles y basura, además; el contrapozo debe encontrarse desazolvado.

Fig.55 Efectuando Limpieza 3. Cambio de hules del estopero preventor Hércules a) Dejar inoperante la U.B.M.

129 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

b) Cerrar los Rams del estopero preventor, o preventor por medio de una llave perica 12” (ver fig. 56).

Fig.56 Cerrando el Preventor c) Aflojar los tornillos de ajuste, son 2 de la tapa superior y 2 de la tapa inferior mediante una llave mixta de 15 / 16 “(ver fig. 57).

Fig.57 Aflojando Tornillos de Ajuste d) Levantar las tapas con los tornillos y amarrarla a la varilla pulida mediante un cable de manila de 1 / 8 ” (ver fig. 58). 130 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Fig.58 Levantar y Sujetar las Tapas e) Extraer hules cónicos (son 4) mediante dos desarmadores planos de 12” o 14” de largo (ver fig.59).

Fig.59 Extracción de los Hules

131 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

f) Reponer los hules usados (4) 1 base, que van en el fondo del estopero y los restantes (3) en la parte superior de éste.

Fig.60a Reposición de los 4 Hules

Fig. 60b Reposición De Los

Hules g) Colocar las tapas e ir apretando los tornillos (parejo) mediante una llave mixta de 15 / 16 ”(ver figs. 61a y 61b).

Fig.61b Ajustando los Tornillos

Fig.61a Colocación de Tapas

132 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

h) Una vez efectuado el ajuste debido, se regresa el movimiento que se efectuó, en caso de presentarse alguna fuga, continuar ajustando hasta que desaparezca dicha fuga. i) Revisado el movimiento de apertura de válvulas, cierre de purga en válvula de ½”∅ y abiertos los Rams del estopero preventor y preventor, operar U.B.M, efectuar prueba de producción a 30 kg/cm 2 , para verificar que no exista fuga a esa presión. j) Efectuar limpieza.

Fig.62 Efectuando Limpieza 4. En caso que haya habido desgaste por estar mal alineada la U.B.M., reportar a la sección de bombeo mecánico para que efectúe la alineación adecuada. 5. En caso de represionamiento en la línea de descarga, verificar dónde fue la falla y corregir para poder operar nuevamente la U.B.M. 6. Si una unidad ha estado operando en condiciones normales y ésta empieza a presentar y/o escucharse forzamiento en el motor, es necesario reunirse en el pozo con el operario especialista electricista, para que éste tome las lecturas del amperaje del motor, si encuentra que se ha disparado el rango de acuerdo al motor que tenga, se están presentado problemas en el equipo subsuperficial que podrían ser los siguientes:

133 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

a) Bomba azolvada. b) T.P. rota. Estos puntos anteriores se corroborarían con una carta dinamométrica y entonces se programaría una circulación inversa en caso de bomba azolvada y una prueba de T.P. con equipo de alta, en caso de T.P. rota (si saliese negativa entraría equipo de T.R.P.). 7. Cuando el pozo deja de fluir se le efectúan las siguientes pruebas: a) Depresionar el espacio anular (TR) hacia la batería de separación (si se cuenta con un separador alfa) hasta la mínima presión de separación, esto hace que el nivel dinámico aumente, esto en caso de poca sumergencia de la bomba y el TP elimina la cabeza de gas. b) Si no llega a fluir con lo anterior, se tendrá que sacar un registro de nivel (ecómetro) y una carta dinamométrica (dinamómetro). c) Si el resultado del registro de nivel es satisfactorio, quiere decir que el problema no es por la poca sumergencia de la bomba y es posible que la anomalía esté en la bomba. d) Si en la carta dinamométrica presenta pase en válvula de pie o viajera, se tendrá que efectuar una circulación inversa para el lavado de las válvulas y así posiblemente se corrija la anomalía. OBSERVACIONES ♦ En caso de no contar en la batería con un separador alfa, se tendría que ir directamente a la toma de los registros, los cuales deben de ser efectuados por el ayudante “B” o el encargado de producción.

134 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

135 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

EVALUACIÓN Instrucciones: Escriba dentro del paréntesis (V) si es verdadero o (F) si es falso. 1. Las llaves Stillson que se utilizan para operación de un pozo con Bombeo Mecánico son: ( ( (

) ) )

( ( (

) ) )

( ( (

) ) )

Colocar manómetro, cerrar válvula de la T.P., y represionar a 30 ( kg/cm 2 , para U.B.M. y observar.

)

Llaves Stillson de 8”, 12”, 14”, 18” y 24” Llaves Stillson de 36”- 48” Llaves Stillson de 36”, 48”, 60” 2. En el Check List de operación de un pozo con unidad de Bombeo Mecánico se verifica que personal de T.R.P. deje: Recuperado el paro de la sarta de varilla La sarta de varillas pulidas La sarta de varillas con un espaciamiento en la Bomba de 3” 3. El personal de T.R.P. debe dejar el árbol y área del pozo: Con una Bomba probada El área limpia y despejada Dejar cerrada la válvula de producción general 4. Los pasos a seguir para una prueba de producción son:

Cerrar válvula de la T.R., represionar a 30 kg/cm 2 , para U.B.M. y ( observar.

137 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

)

OPERACIÓN DE POZOS CON BOMBEO MECÁNICO

Instrucciones: Subraye la respuesta correcta. 1.- Las anomalías superficiales y subsuperficiales que se pueden presentar durante la inducción del pozo son: a) Fugas, golpes ascendentes y descendentes. b) Solo fugas c) Golpe ascendente y descendente 2.- Un golpe descendente se elimina a) Moviendo la grampa fija hacia arriba b) Moviendo la grampa fija hacia abajo c) Moviendo la grampa fija hacia el cople de la varilla pulida 3. En una revisión normal de un pozo ¿Cuáles son los puntos más importantes que se revisan detalladamente en la U.B.M.? 1. ___________________________________________________________ 2. ___________________________________________________________ 3. ___________________________________________________________ 4. ___________________________________________________________ 5. ___________________________________________________________

138 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EXPERIENCIAS DE CAMPO

6 EXPERIENCIAS DE CAMPO

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EXPERIENCIAS DE CAMPO

A los pozos de bombeo mecánico, en su revisión se debe de tener paciencia y tiempo para hacer que aporten muy buena carga, no es nada más de llegar al pozo y verificar que esté fluyendo, sino que se tiene que trabajar de 3 a 4 veces su prueba de producción, hasta sacar la cabeza de gas y escuchar que el flujo sea puro líquido, eso es trabajarlo bien y con esa paciencia y tiempo, uno se va familiarizando con el comportamiento del pozo, porque cada pozo se comporta de diferente manera por causas como es la presión del yacimiento, el alto porcentaje del agua, la alta relación gas-aceite y los accesorios subsuperficiales que fueron o no colocados. Todos los detalles mencionados se deben de tomar en cuenta para trabajar los pozos. Existen fallas subsuperficiales que no se logran definir claramente desde la superficie, es por eso que siempre se dice “probablemente o posiblemente tenga esto” y por lo cual se recomienda que se lleve una secuencia o seguimiento del pozo, que si entra el equipo de T.R.P. se corrobore como se encontró la bomba o sus accesorios subsuperficiales: 1. 2. 3. 4. 5.

Anclada o desanclada la bomba. Rota la sarta de varillas y a qué profundidad. Rota la T.P. y a qué profundidad. Bomba azolvada o arenada. Checar la anomalía de la bomba en el taller de mecanismos y describir su anomalía. 6. Sus accesorios, filtros y separador cómo salieron. Y con la anomalía que haya resultado escribirla, a detalle en la carta dinamométrica que se tomó al pozo después de la falla o antes de su intervención con el equipo de T.R.P. Con esto se lleva un archivo a nivel departamento porque no todas las cartas son iguales, varían de acuerdo a lo siguiente: 1. 2. 3. 4. 5.

Por Por Por Por Por

el la el la la

tipo de unidad. velocidad. tipo de fluido que maneja. carrera de la unidad. profundidad del pozo.

141 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EXPERIENCIAS DE CAMPO

La velocidad es muy importante ya que al ser mayor hay más elongación de las varillas y esto hace que la carrera efectiva del pistón se acorte. Por todas estas observaciones a través del tiempo, se ha comprobado que los pozos con unidad de bombeo mecánico deben operar de la siguiente manera: 1. Carreras máximas. 2. Emboladas bajas. 3. Espaciamientos mínimos. Si un pozo con buen nivel se necesita achicarlo más y tiene de 9 a 10 emboladas, no subirle a 12 emboladas. Lo que se tiene que hacer es cambiar la bomba a mayor diámetro, ya que se ha notado que a mayor velocidad la duración del equipo subsuperficial y superficial es menor, aplicando los puntos mencionados, se alarga la vida del equipo y se da mayor eficiencia al trabajo de la bomba; con los espaciamientos mínimos, existe menos engasamiento. Por cuestiones de recuperación del yacimiento, se tendrán que ir disminuyendo las emboladas y la carrera. La inyección de agua al yacimiento, es muy importante, no tanto para el bombeo mecánico, sino también para cualquier sistema artificial instalado donde exista la inyección de agua al yacimiento, ya que por cualquier motivo que se deje de inyectar agua a través de los pozos inyectores por periodos largos, se va a reflejar en la recuperación del pozo productor y existe mucha gente que desconoce este proceso. Por lo tanto cuando un pozo de buena recuperación se agote inmediatamente y su sistema artificial subsuperficial continúe operando sin falla aparente, entonces habrá que buscar en la inyección de agua al yacimiento de los pozos más cercanos a este productor y ésta podría ser una de las causas por las que deje de fluir. La obstrucción de los disparos de la roca porosa o caliza por arena o asfaltenos también afecta en la recuperación del pozo, y éste se deberá someter a una circulación inversa o a un tratamiento con una limpieza orgánica con aromático. Todos estos detalles no se conocieron de la noche a la mañana, acontecieron durante muchos años, pero éstos son algunos de los más importantes que en éste manual se describen para que el lector los asimile en corto tiempo y tal vez los mejore o los perfeccione y algún día escriba sus experiencias como se está haciendo en éste.

142 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

EXPERIENCIAS DE CAMPO

EXPERIENCIAS DE CAMPO POSITIVAS Normalmente a los pozos se les tiene que adaptar el sistema artificial adecuado, es decir, hacer un análisis general de cómo se ha comportado el sistema con el que ha trabajado, por ejemplo, el pozo Escolín 183 antes de convertirse a Bombeo Mecánico se le efectuaron 4 intervenciones con equipo de T.R.P. en un año para cambio de T.P. obstruida por carbonato de calcio (CaCo3), previamente a esto se efectuaron limpieza de T.P. con ácido clorhídrico (hcl) con su cambio de aparejo de Bombeo Neumático, y una producción bruta de 25 m³ diarios, en el año de 1995 se tomó la decisión de convertirse al sistema de Bombeo Mecánico y de esa fecha hasta 1998 tuvo su primera intervención con equipo de T.R.P. conservando la misma producción, esas son experiencias que se van tomando en cuenta para adaptar lo que en realidad el pozo necesita. Con el paso del tiempo, se va conociendo el comportamiento del pozo, distribuyéndose el tiempo de revisión a cada uno. Un caso fue el Tajín 318 pozo de una producción de 10 m³ diarios, su revisión y trabajo implicaba más de una hora para sacar la cabeza de gas, lo cual merma el tiempo de la revisión general, entonces se optó por instalar una válvula automática normalmente abierta de 1"∅ entre la válvula de T.P. y check calibrada entre 14 y 18 Kg/cm², su apertura y su cierre entre 8 y 10 Kg/cm². Esto cumplió la finalidad de aminorar el tiempo de revisión ya que después se tardaba 30 minutos máximo y el pozo conservó su producción, la válvula ideal es de 2"∅ con una diferencia entre apertura y cierre de 10 Kg/cm².

143 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

GLOSARIO

GLOSARIO

PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

GLOSARIO

Agua libre. Es el porcentaje de agua que mecánicamente puede separarse de la emulsión (muestra). Agua total. Es el volumen total de agua presente en una emulsión de petróleo. Ayudante. Tramo de tubo de fierro de diferentes diámetros y longitudes. Bimba. Sobrenombre de la unidad de bombeo mecánico en el lenguaje petrolero del Activo de Producción Poza Rica. Candado de gas. Es la interrupción del funcionamiento eficiente de la bomba, causado por la existencia excesiva de gas en la misma. Carga de contrapeso. Es el peso en libras que se coloca en los contrapesos de las unidades de bombeo mecánico, convencional y Mark II, para proporcionar una distribución equilibrada de cargas y el motor trabaje dentro del amperaje normal (que no se force). Carga máxima. Es la máxima carga en libras, que puede soportar la varilla pulida, está compuesta por el peso de las varillas y peso del fluido debido a la aceleración en su carrera ascendente. Carga mínima. Es la mínima carga en libras que soporta la varilla pulida y consiste en el peso de las varillas flotando en el líquido, debido a la fuerza de gravedad y aceleración en su carrera descendente. Conexión hembra. Que tiene la rosca interna. Conexión macho. Que tiene la rosca externa. CHECK. Válvula de retención. Densidad relativa. Es la relación entre el peso de un volumen dado de un producto y el peso de un volumen igual de agua. Dinamómetro. Es un instrumento que permite evaluar las cargas o pesos de la sarta de varillas a través del esfuerzo de la varilla pulida representado en una carta superficial y el comportamiento de la bomba subsuperficial en una carta de fondo. Ecómetro. Es un instrumento, cuyo principio está basado en la acústica y nos permite determinar la profundidad del nivel del líquido en un pozo. 193 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

GLOSARIO

Elongación. Estiramiento de las varillas por velocidad y peso. Embolada. Ciclo de bombeo (cierre de un círculo en dirección o en contra de las manecillas del reloj). Emulsión. Es la mezcla líquida de dos sustancias no miscibles, una de las cuales se haya dispersa en la otra en forma de gotas (agua en aceite). Espaciamiento. Distancia que se deja entre la válvula de pie y viajera. Golpe ascendente. Cuando el émbolo del pistón golpea en el interior de la bomba en su punto muerto superior, provocando un posible desanclamiento de la misma. Golpe descendente. Cuando la sarta de varillas golpea en su punto muerto inferior el adaptador con la válvula guía de la varilla del émbolo, ocasionado por la elongación de las varillas. L.D. Línea de descarga de un pozo. Madrina. Varilla pulida corta de una pulgada y media de diámetro, existen de diferentes longitudes. Nivel dinámico. Es el nivel de recuperación por la presión del yacimiento. N.P.T. Niple Paso Tubería. P.G. Producción general. Pony. Varilla corta de succión de una pulgada de diámetro, existen de 2, 4, 6 y 8 pies de longitud. Porcentaje de agua. Es la cantidad de agua mezclada con el aceite. Presión de fondo. Es la presión que se registra en la zona de los disparos. Presión de yacimiento. Es la presión acumulada en el yacimiento en su estado original. Punto muerto inferior. Es la posición donde termina la carrera descendente de la U.B.M.

194 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

GLOSARIO

Punto muerto superior. Es la posición donde termina la carrera ascendente de la U.B.M. RAMS. Juego de hules (2) que pueden ser vulcanizados o en hule vitón y van alojados en el interior del preventor . Relación gas-aceite. Es la cantidad de gas producido en pies cúbicos con cada barril de aceite. Sedimentos. Material sólido presente en el aceite crudo, como arenas, tierras, etc. Seno de agua o diesel. Dejar el pozo lleno en la T.P. de uno de estos dos líquidos. T.P. Tubería de producción. T.R.Tubería de revestimiento. TIEBEN. Unidad de bombeo mecánico hidroneumática. U.B.M. Unidad de Bombeo Mecánico. Viscosidad. Es la resistencia que opone un fluido a deslizarse sobre sí mismo. Yacimiento. Es un cuerpo de roca donde se acumula el hidrocarburo, sus características deben de ser: porosidad, permeabilidad y continuidad. Zona de disparos. Es la vía de comunicación entre el pozo y el yacimiento.

195 PEMEX EXPLORACION Y PRODUCCION ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

BIBLIOGRAFÍA

BIBLIOGRAFÍA Apuntes de Bombeo Electrocentrífugo y Bombeo Mecánico. Departamento de Operación de Pozos e Instalaciones, Activo de Producción Poza Rica Apuntes de Diseño de Pozos. Diseño de Explotación, Activo de Producción Poza Rica Boletín de la Compañía Jhonson Fagg Grampas o mordazas, 1991. Boletín Oil Patch Bombas subsuperficiales y accesorios. Catálogo de Industrias Doble “E” Preventor Doble “E” L.P. 15 Catálogo de Industrias Sargen Bombas subsuperficiales y accesorios, 1984. Catálogo de Industrias Trico Bombas subsuperficiales y accesorios, 1995. Catálogo de Válvulas Hancock. Válvulas de retención y de aguja. Editado por Manning Maxwell y Moore de México S.A. Catálogo Huber –Hércules Preventor 530 y estopero D.P.S.B. Catálogo J.P. RATIGAN Preventor 212 y estopero preventor 176. Catálogo PUMP GARD Stren Company Pum Gard, 1993. Manual Baker Empacadores y anclas mecánicas, 1983.

197 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN

BIBLIOGRAFÍA

Manual de Bombeo Mecánico Julio César de Jesús Balanzá Chavarría y Alberto Hernández Sánchez Inédito 1995. Manual de Bombeo Mecánico Unidad Hidroneumática (TIEBEN) Oil Patch Enterprises Internacional, S.A. de C.V., 1996. Manual de Control de Pozos tomo I Válvulas de compuerta. Gerencia de T.R.P. Manual de Industrias Lufkin Unidades de Bombeo Mecánico. Manual de Industrias Lufkin Unidades Mark II, 1992. Manual de Sistemas Analizadores Ecómetro y Dinamómetro Oil Patch Enterprises Internacional S.A de C.V. Recomendaciones de SIPA PEMEX. Generalidades sobre las variables de proceso Manómetros I.M.P.

198 PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN ACTIVO DE PRODUCCIÓN POZA RICA OPERACIÓN DE EXPLOTACIÓN