En la ingeniería petrolera, la elección del sistema de bombeo adecuado es crucial para la eficiencia en la extracción de hidrocarburos. Dos de los métodos más comunes utilizados para este propósito son el bombeo mecánico (BM) y el bombeo de cavidad progresiva (PCP).
Aunque ambos sistemas cumplen la misma función básica de extraer fluidos del pozo, operan de manera diferente y tienen aplicaciones específicas dependiendo de las condiciones del pozo y las características del fluido. En este blog, exploramos las diferencias fundamentales entre estos dos sistemas de bombeo y cómo cada uno se adapta a diversas situaciones de producción.
Sistema de Bombeo Mecánico (BM)
El bombeo mecánico es uno de los métodos más tradicionales y utilizados en la industria del petróleo. Aproximadamente el 80% de los pozos que requieren instalaciones artificiales emplean este sistema.
El funcionamiento de este tipo de bombeo se basa en un movimiento reciprocante de subida y bajada, que es transmitido por una sarta de varillas conectadas a un pistón en la bomba. Este movimiento se genera a partir de un motor (que puede ser eléctrico o de combustión interna) que convierte su energía rotatoria en un movimiento lineal.
La energía se transfiere a las varillas, las cuales descienden hacia la bomba dentro de la tubería de producción, extrayendo el fluido del pozo y llevándolo a la superficie.
Este sistema es eficiente en pozos donde se extraen fluidos con baja viscosidad y donde no se enfrentan problemas como la corrosión extrema o el desgaste significativo de los componentes.
Sin embargo, el bombeo mecánico puede no ser ideal en pozos con fluidos más espesos o en condiciones de alta abrasividad, donde la protección catódica puede ser una estrategia necesaria para prevenir el daño de las estructuras metálicas.
Sistema de Bombeo de Cavidad Progresiva (PCP)
El bombeo de cavidad progresiva (PCP) es un sistema de desplazamiento positivo que utiliza un rotor o tornillo que gira dentro de un estator de caucho. Este diseño crea cavidades progresivas que se desplazan a lo largo del rotor y transportan el fluido hacia la superficie.
Las bombas PCP son especialmente útiles para manejar fluidos de alta viscosidad, como lodos, aceites y productos pegajosos, que son difíciles de bombear con otros sistemas. Este tipo de bomba es muy eficaz en aplicaciones donde es necesario mantener un flujo constante a pesar de las variaciones de presión.
Una de las ventajas principales de las bombas PCP es que el flujo de fluido es relativamente constante, independientemente de la presión de descarga, lo que las hace ideales para aplicaciones de bombeo donde el control preciso del flujo es crucial. Además, este sistema permite un ajuste fácil del flujo mediante la variación de la velocidad de la bomba, lo cual se puede lograr utilizando un variador de frecuencia (VFD).
A pesar de su eficiencia en aplicaciones con fluidos viscosos, las bombas PCP también deben contar con un adecuado sistema de protección catódica para prevenir la corrosión de las partes metálicas expuestas, especialmente en ambientes con alta presencia de agua salina o suelos con alta resistividad, que pueden acelerar el proceso de desgaste y disminuir la vida útil del equipo.
Diferencias clave entre ambos sistemas
- Funcionamiento:
- El sistema de BM se basa en un movimiento reciprocante generado por el motor y transmitido a través de una sarta de varillas conectadas al pistón de la bomba.
- El sistema de cavidad progresiva, por su parte, utiliza un rotor que gira dentro de un estator, creando cavidades progresivas que transportan el fluido.
- Tipo de fluido:
- El BM es más adecuado para fluidos de baja viscosidad que fluyen fácilmente y no contienen sólidos grandes.
- El bombeo de cavidad progresiva es ideal para fluidos viscosos o con sólidos, como lodos, aceites y productos pegajosos.
- Adaptabilidad del flujo:
- El BM es más eficiente en pozos donde el caudal es constante y no varía significativamente.
- Las bombas PCP permiten un ajuste flexible del flujo mediante la variación de la velocidad de la bomba, lo que las hace útiles en aplicaciones con flujos variables.
- Durabilidad y mantenimiento:
- El BM, debido a las varillas y los componentes móviles, requiere un mantenimiento frecuente, especialmente en condiciones de alta abrasividad.
- Las bombas PCP son más duraderas en aplicaciones abrasivas, ya que su diseño de desplazamiento positivo puede manejar mejor fluidos viscosos y sólidos, pero también requieren de un buen sistema de protección para evitar la corrosión.
- Costos:
- El costo operativo del bombeo mecánico puede ser más alto a largo plazo debido al desgaste de las piezas móviles.
- El bombeo de cavidad progresiva, aunque tiene un costo inicial más alto, es más económico a largo plazo cuando se manejan fluidos difíciles o cuando es necesario un control preciso del flujo.
Entonces como conclusión, se puede decir que ambos sistemas de bombeo, el bombeo mecánico (BM) y el bombeo de cavidad progresiva (PCP), son esenciales en la ingeniería petrolera y tienen sus aplicaciones específicas dependiendo de las condiciones de los pozos. El primer tipo de bombeo, es decir, el mecánico es eficaz en pozos con fluidos menos viscosos y donde el caudal es relativamente constante, mientras que el bombeo de cavidad progresiva es una opción excelente para pozos con fluidos viscosos y aplicaciones que requieren un flujo constante y ajustable.
Es importante que los ingenieros petroleros tomen en cuenta las características del pozo, el tipo de fluido y los requisitos operativos para elegir el sistema de bombeo adecuado. Además, para asegurar la durabilidad y la eficiencia del equipo, es fundamental implementar un adecuado sistema de protección catódica que prevenga la corrosión y maximice la vida útil de las bombas, especialmente en entornos difíciles y con fluidos agresivos.
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