Una bomba de varilla de bombeo es un tipo de bomba de prospección de petróleo que se ve comúnmente en campos en Texas en los EE. UU. Y otras áreas donde existen depósitos de petróleo potenciales a gran profundidad. Es capaz de bombear petróleo desde una profundidad de 10,000 pies (3.05 kilómetros) o más, y se parece un poco al movimiento de un gran péndulo girado de lado. Hay muchos otros nombres para la bomba de varilla de bombeo en la industria de la prospección de petróleo, incluidos pumpjack, burro cabeceo y bomba de cabeza de caballo, pero todos están diseñados según los mismos principios.
Cada componente de una bomba de varilla de bombeo también tiene un nombre único, que puede parecer difícil de entender a menos que alguien esté familiarizado con la maquinaria. Todas las partes individuales sirven como eslabones articulados en una reacción en cadena mecánica que transfiere gradualmente el movimiento circular a un movimiento general de bombeo hacia arriba y hacia abajo. Todo el mecanismo funciona de manera similar a un conjunto de cigüeñal en un automóvil o locomotora de tren, o la armadura de amortiguación en las puertas que se cierran automáticamente a una velocidad lenta para dejar pasar a alguien.
Primero, un motor sobre el suelo hace girar un volante cercano a través de una correa o cadena, que es esencialmente una rueda más grande que gira más lentamente pero tiene mayor torque o fuerza por rotación. Este volante tiene un brazo casi horizontal unido a él conocido como brazo de manivela, que se mueve hacia arriba y hacia abajo en aproximadamente un ángulo de 60 ° con el horizonte. El brazo de la manivela está unido a un brazo Pitman, que es la viga más larga de la máquina bomba de varilla de bombeo. El brazo de Pitman es casi horizontal, pero se inclina ligeramente hacia abajo donde el extremo se adhiere a un peso conocido como cabeza de caballo, un contrapeso en forma de yunque que sirve como un tipo de extremo de péndulo. Todos estos componentes se mueven juntos para tirar y empujar un cable de suspensión que está suspendido de la cabeza del caballo en un eje vertical en el suelo.
El cable del hangar está unido a una serie secuencial de piezas conocidas como varilla de pulido, prensaestopas y cadena de varillas, que juntas actúan como una especie de pistón en la cámara vertical. En este canal vertical, todos mueven lo que se conoce como válvula de desplazamiento y émbolo para mantener un cambio constante de presión hacia arriba y hacia abajo en el eje. Una válvula de pie más abajo del eje se fija en su lugar y canaliza toda la fuerza de la acción del pistón de modo que a medida que se fuerza el mecanismo hacia abajo, la presión del aceite aumenta en el suelo y, a medida que se extrae, este aceite se aspira. desde el depósito subterráneo y se desató.
El diseño de la bomba de varilla de bombeo generalmente elimina aproximadamente 5.3 galones (20 litros) de fluido por cada ciclo de la bomba, lo que equivale a un barril de aceite o 42 galones (160 litros) por aproximadamente cada ocho ciclos de bombeo. Un ciclo en un pumpjack puede tomar menos de un minuto, por lo que el equipo puede bombear alrededor de 7 a 20 barriles de petróleo por hora, dependiendo de qué tan rápido esté configurado para funcionar. Esto es muy lento según estándares como los de las plataformas de perforación en alta mar, pero los gatos de bombeo son relativamente económicos y fáciles de instalar y mantener en múltiples ubicaciones.
Este tipo de unidad de bombeo también se conoce como «pájaro sediento», ya que se asemeja a un pájaro que está moviendo la cabeza continuamente hacia arriba y hacia abajo, o una «bomba de saltamontes» debido al hecho de que su estructura general se asemeja a la de un saltamontes. y su movimiento mecánico único tiene muchas aplicaciones industriales. La bomba de varilla de bombeo para la prospección de petróleo inicialmente no es muy eficiente para extraer petróleo del suelo, ya que tiende a haber una gran cantidad de gas atrapado en nuevos depósitos. De manera óptima, la bomba de varilla de bombeo tiene una eficiencia de bombeo volumétrico del 80% con aceite, en comparación con otros compuestos como el gas y el agua.
El uso más frecuente de los diseños de bombas de varilla de bombeo en la prospección de petróleo es en tierra donde se sabe que es probable que haya un rico depósito de petróleo. No bombean un gran volumen de aceite por carrera, sino que se basan en un conjunto de principios mecánicos fiables que se han utilizado en otras aplicaciones desde el siglo XVIII. También existen pequeñas versiones manuales del diseño de la bomba de varilla de bombeo en muchos sistemas de parques de EE. UU., Donde se pueden usar para bombear agua mecánicamente desde un depósito o acuífero subterráneo.