CÁLCULO DE CAPACIDADES Y OPERACIÓN

Diagrama de Goodman

• El sistema de bombeo mecánico requiere de varillas de bombeo para poder transmitir el movimiento alternativo desde la superficie al pistón de la bomba.

• Durante este proceso alternativo, las varillas de bombeo están sometidas a cargas máximas y mínimas, pasando por estados intermedios.

• Este sometimiento a cargas cíclicas tiende a llevar al material a la fatiga del mismo, lo que entre otras cosas provocará una modificación en su límite máximo en lo que respecta a la tensión máxima admisible.

A continuación se presenta una planilla de cálculo que permite calcular y graficar las tensiones mínimas, máximas y las admisibles para distintos tramos de varillas de bombeo, basado en el Diagrama de Goodman modificado por el API.

La figura muestra el procedimiento para evaluar gráficamente las cargas sobre las cabillas, utilizando un factor de servicio de (1 bombeo ideal, sin corrosión, sin golpe de fluido, etc.). Esta representación gráfica está construida para pozos que reúnelas siguientes condiciones:

Ejemplo Práctico: Carga máxima = 27060 Lbs x pulg2 Carga mínima = 9020 Lbs x pulg2 Cabillas de 7/8” clase D.

Solución:

PASO 1: Determine la resistencia a la tensión mínima (T) de la cabilla utilizada. Esta información es suministrada por el fabricante; si se conocen solamente los grados de las cabillas; los siguientes valores mínimos han sido establecidos por la API/NO API:

PASO 2: Utilizando papel milimetrado, trace una línea de 45°, la cual establece el límite inferior del rango de esfuerzos permisibles. Construya una escala en la ordenada para representar los valores de los esfuerzos, en Lpc.

PASO 3:Usando la escala de esfuerzos marque el punto T/1.75 en línea de 45° (esfuerzo mínimo).

PASO 4:En el eje vertical, localice el punto T/4. Trace una línea entre este punto y el establecido en el paso 3 . Esta línea define el esfuerzo máximo permisible, con un factor igual a uno.

PASO 5:Marque el punto de esfuerzo mínimo (calculado o medido sobre la línea de 45°, utilizando la escala vertical de esfuerzos.

PASO 6:El máximo esfuerzo permisible se obtiene al subir verticalmente desde el punto anterior hasta cortar la línea superior (construida en el paso 4).

PASO 7. Ubique el esfuerzo máximo (calculado o medido), si éste es mayor que el máximo permisible calculado en el paso anterior, las cabillas están sobrecargadas, sí es menor implica que el esfuerzo real está en el rango permisible de operación. En este caso están sobrecargadas.

MEDICIONES DE CAMPO

EL SISTEMA DINAMOMETRICO

El dinamómetro es la principal herramienta en la detección de fallas para un sistema de bombeo mecánico. La Figura 4.1 muestra un ejemplo de un gráfico de carta dinagráfica.

Esta información puede ser usada para estimar cuanto producción está perdiéndose en la bomba. Esto es posible de la siguiente manera: 1. Determine la tasa de fuga LRTV en lbs/seg. del gráfico de

chequeo de válvula viajera.2. Calcula la constante de estiramiento de las cabillas Er del

informe API 11L como sigue:

Donde: L=Profundidad de la bomba (pies) N=Numero de secciones de cabillas Li=Longitud de cada sección de cabillas (pies) Er=Constante elástica (plg/lbs-pies) I=Subíndice de numero de secciones de cabillas

3. Calcula la tasa de encogimiento de la sarta de cabillas como sigue:

4. Calcule la tasa de escurrimiento volumétrico en plg3/seg como sigue:

Dónde: Dp = Diámetro el pistón (plg). 5. Calcule la tasa de escurrimiento de la bomba en barriles de fluido por día.

Dónde: Fr=Relación de llenado de la bomba (1.0 para bomba llena).

CHEQUEO DE VÁLVULA FIJA

El chequeo de válvula fija no es un chequeo de las cargas en la válvula como lo sugiere el nombre. Es el efecto de la válvula fija en las cargas sobre la barra pulida.

MEDICIÓN DEL EFECTO DE CONTRABALANCE.El efecto de contrabalanceó es usado para calcular el torque en la caja de engranaje. Es una medida indirecta del torque impuesto en la caja por la manivela y las contrapesas de la unidad. Para medir el efecto de contrabalanceo la unidad debe detenerse con la manivela tan cerca como sea posible a 90° o 270°. Luego con el freno liberado, grabar las cargas en la barra pulida a esa posición. También debe anotarse el ángulo correspondiente del brazo de las contrapesas.

GRÁFICO DE AMPERAJEEl gráfico de amperaje es grabado usualmente en la misma pieza de papel de la carta Dinagráfica. Este grafico indica si la unidad esta balanceada o no. El gráfico de amperaje es una herramienta útil para determinar el balanceo de la unidad y el amperaje trazado por el motor.

LONGITUD DE LA CARRERA Y EMBOLADAS POR MINUTO

La longitud de la carrera puede medirse con una cinta de medida sujetándola en el elevador de la unidad al inicio de la carrera ascendente.Para medir las emboladas por minuto con exactitud (SPM), utilice un cronometro. Medir el tiempo para varias emboladas (por ejemplo 10) y luego dividir el número de emboladas por el número de minutos medidos.

ANALISIS Y DIAGNOSTICO DE LA DATA DE CAMPO

El ciclo de cargas vs. desplazamiento que obtenemos en la barra pulida se inicia en la bomba como un ciclo de presiones vs. desplazamiento.En la bomba se manejan tres presiones: admisión (PIP), cámara (PCP) y descarga (PDP).

ANALISIS DEL TORQUE

El efecto de contrabalanceo ideal CBEi (la carga en la barra pulida que balancea la unidad) puede ser expresado como:

El Torque Máximo en la Caja de Engranajes de una unidad convencional:

El torque generado por la carga en la barra pulida (Tp) a cualquier ángulo (Θ) se calcula por:

El Tw a cualquier ángulo se calcula por:

TORQUE NETOEl Torque Neto en el sistema es igual a la suma de todos los componentes de torque que actúan sobre el sistema.En términos prácticos, el torque neto Tn en el ángulo Θ se define como:

De todos los parámetros de la ecuación anterior el único no directamente medible es M pero puede ser determinado haciendo el Tn = 0 y usando la figura del CBE.